examples/s4u/app-bittorrent/s4u-peer.cpp

   1 /* Copyright (c) 2012-2020. The SimGrid Team. All rights reserved.          */
   2
   3 /* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   4  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
   5
   6 #include <algorithm>
   7 #include <array>
   8 #include <climits>
   9
  10 #include "s4u-peer.hpp"
  11 #include "s4u-tracker.hpp"
  12
  13 XBT_LOG_NEW_DEFAULT_CATEGORY(s4u_bt_peer, "Messages specific for the peers");
  14
  15 /*
  16  * User parameters for transferred file data. For the test, the default values are :
  17  * File size: 10 pieces * 5 blocks/piece * 16384 bytes/block = 819200 bytes
  18  */
  19 constexpr unsigned long FILE_PIECES   = 10UL;
  20 constexpr unsigned long PIECES_BLOCKS = 5UL;
  21 constexpr int BLOCK_SIZE              = 16384;
  22
  23 /** Number of blocks asked by each request */
  24 constexpr unsigned long BLOCKS_REQUESTED = 2UL;
  25
  26 constexpr double SLEEP_DURATION     = 1.0;
  27 #define BITS_TO_BYTES(x) (((x) / 8 + (x) % 8) ? 1 : 0)
  28
  29 /** Message sizes
  30  * Sizes based on report by A. Legout et al, Understanding BitTorrent: An Experimental Perspective
  31  * http://hal.inria.fr/inria-00000156/en
  32  */
  33 constexpr unsigned message_size(MessageType type)
  34 {
  35   constexpr std::array<unsigned, 10> sizes{{/* HANDSHAKE     */ 68,
  36                                             /* CHOKE         */ 5,
  37                                             /* UNCHOKE       */ 5,
  38                                             /* INTERESTED    */ 5,
  39                                             /* NOTINTERESTED */ 5,
  40                                             /* HAVE          */ 9,
  41                                             /* BITFIELD      */ 5,
  42                                             /* REQUEST       */ 17,
  43                                             /* PIECE         */ 13,
  44                                             /* CANCEL        */ 17}};
  45   return sizes[static_cast<int>(type)];
  46 }
  47
  48 constexpr const char* message_name(MessageType type)
  49 {
  50   constexpr std::array<const char*, 10> names{{"HANDSHAKE", "CHOKE", "UNCHOKE", "INTERESTED", "NOTINTERESTED", "HAVE",
  51                                                "BITFIELD", "REQUEST", "PIECE", "CANCEL"}};
  52   return names[static_cast<int>(type)];
  53 }
  54
  55 Peer::Peer(std::vector<std::string> args)
  56 {
  57   // Check arguments
  58   xbt_assert(args.size() == 3 || args.size() == 4, "Wrong number of arguments");
  59   try {
  60     id       = std::stoi(args[1]);
  61     mailbox_ = simgrid::s4u::Mailbox::by_name(std::to_string(id));
  62   } catch (const std::invalid_argument&) {
  63     throw std::invalid_argument("Invalid ID:" + args[1]);
  64   }
  65   random.set_seed(id);
  66
  67   try {
  68     deadline = std::stod(args[2]);
  69   } catch (const std::invalid_argument&) {
  70     throw std::invalid_argument("Invalid deadline:" + args[2]);
  71   }
  72   xbt_assert(deadline > 0, "Wrong deadline supplied");
  73
  74   if (args.size() == 4 && args[3] == "1") {
  75     bitfield_       = (1U << FILE_PIECES) - 1U;
  76     bitfield_blocks = (1ULL << (FILE_PIECES * PIECES_BLOCKS)) - 1ULL;
  77   }
  78   pieces_count.resize(FILE_PIECES);
  79
  80   XBT_INFO("Hi, I'm joining the network with id %d", id);
  81 }
  82
  83 /** Peer main function */
  84 void Peer::operator()()
  85 {
  86   // Getting peer data from the tracker.
  87   if (getPeersFromTracker()) {
  88     XBT_DEBUG("Got %zu peers from the tracker. Current status is: %s", connected_peers.size(), getStatus().c_str());
  89     begin_receive_time = simgrid::s4u::Engine::get_clock();
  90     mailbox_->set_receiver(simgrid::s4u::Actor::self());
  91     if (hasFinished()) {
  92       sendHandshakeToAllPeers();
  93     } else {
  94       leech();
  95     }
  96     seed();
  97   } else {
  98     XBT_INFO("Couldn't contact the tracker.");
  99   }
 100
 101   XBT_INFO("Here is my current status: %s", getStatus().c_str());
 102 }
 103
 104 bool Peer::getPeersFromTracker()
 105 {
 106   simgrid::s4u::Mailbox* tracker_mailbox = simgrid::s4u::Mailbox::by_name(TRACKER_MAILBOX);
 107   // Build the task to send to the tracker
 108   auto* peer_request = new TrackerQuery(id, mailbox_);
 109   try {
 110     XBT_DEBUG("Sending a peer request to the tracker.");
 111     tracker_mailbox->put(peer_request, TRACKER_COMM_SIZE, GET_PEERS_TIMEOUT);
 112   } catch (const simgrid::TimeoutException&) {
 113     XBT_DEBUG("Timeout expired when requesting peers to tracker");
 114     delete peer_request;
 115     return false;
 116   }
 117
 118   try {
 119     auto* answer = static_cast<TrackerAnswer*>(mailbox_->get(GET_PEERS_TIMEOUT));
 120     // Add the peers the tracker gave us to our peer list.
 121     for (auto const& peer_id : answer->getPeers())
 122       if (id != peer_id)
 123         connected_peers.emplace(peer_id, Connection(peer_id));
 124     delete answer;
 125   } catch (const simgrid::TimeoutException&) {
 126     XBT_DEBUG("Timeout expired when requesting peers to tracker");
 127     return false;
 128   }
 129   return true;
 130 }
 131
 132 void Peer::sendHandshakeToAllPeers()
 133 {
 134   for (auto const& kv : connected_peers) {
 135     const Connection& remote_peer = kv.second;
 136     auto* handshake               = new Message(MessageType::HANDSHAKE, id, mailbox_);
 137     remote_peer.mailbox_->put_init(handshake, message_size(MessageType::HANDSHAKE))->detach();
 138     XBT_DEBUG("Sending a HANDSHAKE to %d", remote_peer.id);
 139   }
 140 }
 141
 142 void Peer::sendMessage(simgrid::s4u::Mailbox* mailbox, MessageType type, uint64_t size)
 143 {
 144   XBT_DEBUG("Sending %s to %s", message_name(type), mailbox->get_cname());
 145   mailbox->put_init(new Message(type, id, bitfield_, mailbox_), size)->detach();
 146 }
 147
 148 void Peer::sendBitfield(simgrid::s4u::Mailbox* mailbox)
 149 {
 150   XBT_DEBUG("Sending a BITFIELD to %s", mailbox->get_cname());
 151   mailbox
 152       ->put_init(new Message(MessageType::BITFIELD, id, bitfield_, mailbox_),
 153                  message_size(MessageType::BITFIELD) + BITS_TO_BYTES(FILE_PIECES))
 154       ->detach();
 155 }
 156
 157 void Peer::sendPiece(simgrid::s4u::Mailbox* mailbox, unsigned int piece, int block_index, int block_length)
 158 {
 159   xbt_assert(not hasNotPiece(piece), "Tried to send a unavailable piece.");
 160   XBT_DEBUG("Sending the PIECE %u (%d,%d) to %s", piece, block_index, block_length, mailbox->get_cname());
 161   mailbox->put_init(new Message(MessageType::PIECE, id, mailbox_, piece, block_index, block_length), BLOCK_SIZE)
 162       ->detach();
 163 }
 164
 165 void Peer::sendHaveToAllPeers(unsigned int piece)
 166 {
 167   XBT_DEBUG("Sending HAVE message to all my peers");
 168   for (auto const& kv : connected_peers) {
 169     const Connection& remote_peer = kv.second;
 170     remote_peer.mailbox_->put_init(new Message(MessageType::HAVE, id, mailbox_, piece), message_size(MessageType::HAVE))
 171         ->detach();
 172   }
 173 }
 174
 175 void Peer::sendRequestTo(Connection* remote_peer, unsigned int piece)
 176 {
 177   remote_peer->current_piece = piece;
 178   xbt_assert(remote_peer->hasPiece(piece));
 179   int block_index = getFirstMissingBlockFrom(piece);
 180   if (block_index != -1) {
 181     int block_length = static_cast<int>(std::min(BLOCKS_REQUESTED, PIECES_BLOCKS - block_index));
 182     XBT_DEBUG("Sending a REQUEST to %s for piece %u (%d,%d)", remote_peer->mailbox_->get_cname(), piece, block_index,
 183               block_length);
 184     remote_peer->mailbox_
 185         ->put_init(new Message(MessageType::REQUEST, id, mailbox_, piece, block_index, block_length),
 186                    message_size(MessageType::REQUEST))
 187         ->detach();
 188   }
 189 }
 190
 191 std::string Peer::getStatus() const
 192 {
 193   std::string res;
 194   for (unsigned i = 0; i < FILE_PIECES; i++)
 195     res += (bitfield_ & (1U << i)) ? '1' : '0';
 196   return res;
 197 }
 198
 199 bool Peer::hasFinished() const
 200 {
 201   return bitfield_ == (1U << FILE_PIECES) - 1U;
 202 }
 203
 204 /** Indicates if the remote peer has a piece not stored by the local peer */
 205 bool Peer::isInterestedBy(const Connection* remote_peer) const
 206 {
 207   return remote_peer->bitfield & (bitfield_ ^ ((1 << FILE_PIECES) - 1));
 208 }
 209
 210 bool Peer::isInterestedByFree(const Connection* remote_peer) const
 211 {
 212   for (unsigned int i = 0; i < FILE_PIECES; i++)
 213     if (hasNotPiece(i) && remote_peer->hasPiece(i) && isNotDownloadingPiece(i))
 214       return true;
 215   return false;
 216 }
 217
 218 void Peer::updatePiecesCountFromBitfield(unsigned int bitfield)
 219 {
 220   for (unsigned int i = 0; i < FILE_PIECES; i++)
 221     if (bitfield & (1U << i))
 222       pieces_count[i]++;
 223 }
 224
 225 unsigned int Peer::countPieces(unsigned int bitfield) const
 226 {
 227   unsigned int count = 0U;
 228   unsigned int n     = bitfield;
 229   while (n) {
 230     count += n & 1U;
 231     n >>= 1U;
 232   }
 233   return count;
 234 }
 235
 236 int Peer::nbInterestedPeers() const
 237 {
 238   int nb = 0;
 239   for (auto const& kv : connected_peers)
 240     if (kv.second.interested)
 241       nb++;
 242   return nb;
 243 }
 244
 245 void Peer::leech()
 246 {
 247   double next_choked_update = simgrid::s4u::Engine::get_clock() + UPDATE_CHOKED_INTERVAL;
 248   XBT_DEBUG("Start downloading.");
 249
 250   /* Send a "handshake" message to all the peers it got (since it couldn't have gotten more than 50 peers) */
 251   sendHandshakeToAllPeers();
 252   XBT_DEBUG("Starting main leech loop listening on mailbox: %s", mailbox_->get_cname());
 253
 254   void* data = nullptr;
 255   while (simgrid::s4u::Engine::get_clock() < deadline && countPieces(bitfield_) < FILE_PIECES) {
 256     if (comm_received == nullptr) {
 257       comm_received = mailbox_->get_async(&data);
 258     }
 259     if (comm_received->test()) {
 260       message = static_cast<Message*>(data);
 261       handleMessage();
 262       delete message;
 263       comm_received = nullptr;
 264     } else {
 265       // We don't execute the choke algorithm if we don't already have a piece
 266       if (simgrid::s4u::Engine::get_clock() >= next_choked_update && countPieces(bitfield_) > 0) {
 267         updateChokedPeers();
 268         next_choked_update += UPDATE_CHOKED_INTERVAL;
 269       } else {
 270         simgrid::s4u::this_actor::sleep_for(SLEEP_DURATION);
 271       }
 272     }
 273   }
 274   if (hasFinished())
 275     XBT_DEBUG("%d becomes a seeder", id);
 276 }
 277
 278 void Peer::seed()
 279 {
 280   double next_choked_update = simgrid::s4u::Engine::get_clock() + UPDATE_CHOKED_INTERVAL;
 281   XBT_DEBUG("Start seeding.");
 282   // start the main seed loop
 283   void* data = nullptr;
 284   while (simgrid::s4u::Engine::get_clock() < deadline) {
 285     if (comm_received == nullptr) {
 286       comm_received = mailbox_->get_async(&data);
 287     }
 288     if (comm_received->test()) {
 289       message = static_cast<Message*>(data);
 290       handleMessage();
 291       delete message;
 292       comm_received = nullptr;
 293     } else {
 294       if (simgrid::s4u::Engine::get_clock() >= next_choked_update) {
 295         updateChokedPeers();
 296         // TODO: Change the choked peer algorithm when seeding.
 297         next_choked_update += UPDATE_CHOKED_INTERVAL;
 298       } else {
 299         simgrid::s4u::this_actor::sleep_for(SLEEP_DURATION);
 300       }
 301     }
 302   }
 303 }
 304
 305 void Peer::updateActivePeersSet(Connection* remote_peer)
 306 {
 307   if (remote_peer->interested && not remote_peer->choked_upload)
 308     active_peers.insert(remote_peer);
 309   else
 310     active_peers.erase(remote_peer);
 311 }
 312
 313 void Peer::handleMessage()
 314 {
 315   XBT_DEBUG("Received a %s message from %s", message_name(message->type), message->return_mailbox->get_cname());
 316
 317   auto known_peer         = connected_peers.find(message->peer_id);
 318   Connection* remote_peer = (known_peer == connected_peers.end()) ? nullptr : &known_peer->second;
 319   xbt_assert(remote_peer != nullptr || message->type == MessageType::HANDSHAKE,
 320              "The impossible did happened: A not-in-our-list peer sent us a message.");
 321
 322   switch (message->type) {
 323     case MessageType::HANDSHAKE:
 324       // Check if the peer is in our connection list.
 325       if (remote_peer == nullptr) {
 326         XBT_DEBUG("This peer %d was unknown, answer to its handshake", message->peer_id);
 327         connected_peers.emplace(message->peer_id, Connection(message->peer_id));
 328         sendMessage(message->return_mailbox, MessageType::HANDSHAKE, message_size(MessageType::HANDSHAKE));
 329       }
 330       // Send our bitfield to the peer
 331       sendBitfield(message->return_mailbox);
 332       break;
 333     case MessageType::BITFIELD:
 334       // Update the pieces list
 335       updatePiecesCountFromBitfield(message->bitfield);
 336       // Store the bitfield
 337       remote_peer->bitfield = message->bitfield;
 338       xbt_assert(not remote_peer->am_interested, "Should not be interested at first");
 339       if (isInterestedBy(remote_peer)) {
 340         remote_peer->am_interested = true;
 341         sendMessage(message->return_mailbox, MessageType::INTERESTED, message_size(MessageType::INTERESTED));
 342       }
 343       break;
 344     case MessageType::INTERESTED:
 345       // Update the interested state of the peer.
 346       remote_peer->interested = true;
 347       updateActivePeersSet(remote_peer);
 348       break;
 349     case MessageType::NOTINTERESTED:
 350       remote_peer->interested = false;
 351       updateActivePeersSet(remote_peer);
 352       break;
 353     case MessageType::UNCHOKE:
 354       xbt_assert(remote_peer->choked_download);
 355       remote_peer->choked_download = false;
 356       // Send requests to the peer, since it has unchoked us
 357       if (remote_peer->am_interested)
 358         requestNewPieceTo(remote_peer);
 359       break;
 360     case MessageType::CHOKE:
 361       xbt_assert(not remote_peer->choked_download);
 362       remote_peer->choked_download = true;
 363       if (remote_peer->current_piece != -1)
 364         removeCurrentPiece(remote_peer, remote_peer->current_piece);
 365       break;
 366     case MessageType::HAVE:
 367       XBT_DEBUG("\t for piece %d", message->piece);
 368       xbt_assert((message->piece >= 0 && static_cast<unsigned int>(message->piece) < FILE_PIECES),
 369                  "Wrong HAVE message received");
 370       remote_peer->bitfield = remote_peer->bitfield | (1U << static_cast<unsigned int>(message->piece));
 371       pieces_count[message->piece]++;
 372       // If the piece is in our pieces, we tell the peer that we are interested.
 373       if (not remote_peer->am_interested && hasNotPiece(message->piece)) {
 374         remote_peer->am_interested = true;
 375         sendMessage(message->return_mailbox, MessageType::INTERESTED, message_size(MessageType::INTERESTED));
 376         if (not remote_peer->choked_download)
 377           requestNewPieceTo(remote_peer);
 378       }
 379       break;
 380     case MessageType::REQUEST:
 381       xbt_assert(remote_peer->interested);
 382       xbt_assert((message->piece >= 0 && static_cast<unsigned int>(message->piece) < FILE_PIECES),
 383                  "Wrong HAVE message received");
 384       if (not remote_peer->choked_upload) {
 385         XBT_DEBUG("\t for piece %d (%d,%d)", message->piece, message->block_index,
 386                   message->block_index + message->block_length);
 387         if (not hasNotPiece(message->piece)) {
 388           sendPiece(message->return_mailbox, message->piece, message->block_index, message->block_length);
 389         }
 390       } else {
 391         XBT_DEBUG("\t for piece %d but he is choked.", message->peer_id);
 392       }
 393       break;
 394     case MessageType::PIECE:
 395       XBT_DEBUG(" \t for piece %d (%d,%d)", message->piece, message->block_index,
 396                 message->block_index + message->block_length);
 397       xbt_assert(not remote_peer->choked_download);
 398       xbt_assert(not remote_peer->choked_download, "Can't received a piece if I'm choked !");
 399       xbt_assert((message->piece >= 0 && static_cast<unsigned int>(message->piece) < FILE_PIECES),
 400                  "Wrong piece received");
 401       // TODO: Execute a computation.
 402       if (hasNotPiece(static_cast<unsigned int>(message->piece))) {
 403         updateBitfieldBlocks(message->piece, message->block_index, message->block_length);
 404         if (hasCompletedPiece(static_cast<unsigned int>(message->piece))) {
 405           // Removing the piece from our piece list
 406           removeCurrentPiece(remote_peer, message->piece);
 407           // Setting the fact that we have the piece
 408           bitfield_ = bitfield_ | (1U << static_cast<unsigned int>(message->piece));
 409           XBT_DEBUG("My status is now %s", getStatus().c_str());
 410           // Sending the information to all the peers we are connected to
 411           sendHaveToAllPeers(message->piece);
 412           // sending UNINTERESTED to peers that do not have what we want.
 413           updateInterestedAfterReceive();
 414         } else {                                      // piece not completed
 415           sendRequestTo(remote_peer, message->piece); // ask for the next block
 416         }
 417       } else {
 418         XBT_DEBUG("However, we already have it");
 419         requestNewPieceTo(remote_peer);
 420       }
 421       break;
 422     case MessageType::CANCEL:
 423       break;
 424     default:
 425       THROW_IMPOSSIBLE;
 426   }
 427   // Update the peer speed.
 428   if (remote_peer) {
 429     remote_peer->addSpeedValue(1.0 / (simgrid::s4u::Engine::get_clock() - begin_receive_time));
 430   }
 431   begin_receive_time = simgrid::s4u::Engine::get_clock();
 432 }
 433
 434 /** Selects the appropriate piece to download and requests it to the remote_peer */
 435 void Peer::requestNewPieceTo(Connection* remote_peer)
 436 {
 437   int piece = selectPieceToDownload(remote_peer);
 438   if (piece != -1) {
 439     current_pieces |= (1U << (unsigned int)piece);
 440     sendRequestTo(remote_peer, piece);
 441   }
 442 }
 443
 444 void Peer::removeCurrentPiece(Connection* remote_peer, unsigned int current_piece)
 445 {
 446   current_pieces &= ~(1U << current_piece);
 447   remote_peer->current_piece = -1;
 448 }
 449
 450 /** @brief Return the piece to be downloaded
 451  * There are two cases (as described in "Bittorrent Architecture Protocol", Ryan Toole :
 452  * If a piece is partially downloaded, this piece will be selected prioritarily
 453  * If the peer has strictly less than 4 pieces, he chooses a piece at random.
 454  * If the peer has more than pieces, he downloads the pieces that are the less replicated (rarest policy).
 455  * If all pieces have been downloaded or requested, we select a random requested piece (endgame mode).
 456  * @param remote_peer: information about the connection
 457  * @return the piece to download if possible. -1 otherwise
 458  */
 459 int Peer::selectPieceToDownload(const Connection* remote_peer)
 460 {
 461   int piece = partiallyDownloadedPiece(remote_peer);
 462   // strict priority policy
 463   if (piece != -1)
 464     return piece;
 465
 466   // end game mode
 467   if (countPieces(current_pieces) >= (FILE_PIECES - countPieces(bitfield_)) && isInterestedBy(remote_peer)) {
 468     int nb_interesting_pieces = 0;
 469     // compute the number of interesting pieces
 470     for (unsigned int i = 0; i < FILE_PIECES; i++)
 471       if (remotePeerHasMissingPiece(remote_peer, i))
 472         nb_interesting_pieces++;
 473
 474     xbt_assert(nb_interesting_pieces != 0);
 475     // get a random interesting piece
 476     int random_piece_index = random.uniform_int(0, nb_interesting_pieces - 1);
 477     int current_index      = 0;
 478     for (unsigned int i = 0; i < FILE_PIECES; i++) {
 479       if (remotePeerHasMissingPiece(remote_peer, i)) {
 480         if (random_piece_index == current_index) {
 481           piece = i;
 482           break;
 483         }
 484         current_index++;
 485       }
 486     }
 487     xbt_assert(piece != -1);
 488     return piece;
 489   }
 490   // Random first policy
 491   if (countPieces(bitfield_) < 4 && isInterestedByFree(remote_peer)) {
 492     int nb_interesting_pieces = 0;
 493     // compute the number of interesting pieces
 494     for (unsigned int i = 0; i < FILE_PIECES; i++)
 495       if (remotePeerHasMissingPiece(remote_peer, i) && isNotDownloadingPiece(i))
 496         nb_interesting_pieces++;
 497     xbt_assert(nb_interesting_pieces != 0);
 498     // get a random interesting piece
 499     int random_piece_index = random.uniform_int(0, nb_interesting_pieces - 1);
 500     int current_index      = 0;
 501     for (unsigned int i = 0; i < FILE_PIECES; i++) {
 502       if (remotePeerHasMissingPiece(remote_peer, i) && isNotDownloadingPiece(i)) {
 503         if (random_piece_index == current_index) {
 504           piece = i;
 505           break;
 506         }
 507         current_index++;
 508       }
 509     }
 510     xbt_assert(piece != -1);
 511     return piece;
 512   } else { // Rarest first policy
 513     short min         = SHRT_MAX;
 514     int nb_min_pieces = 0;
 515     int current_index = 0;
 516     // compute the smallest number of copies of available pieces
 517     for (unsigned int i = 0; i < FILE_PIECES; i++) {
 518       if (pieces_count[i] < min && remotePeerHasMissingPiece(remote_peer, i) && isNotDownloadingPiece(i))
 519         min = pieces_count[i];
 520     }
 521
 522     xbt_assert(min != SHRT_MAX || not isInterestedByFree(remote_peer));
 523     // compute the number of rarest pieces
 524     for (unsigned int i = 0; i < FILE_PIECES; i++)
 525       if (pieces_count[i] == min && remotePeerHasMissingPiece(remote_peer, i) && isNotDownloadingPiece(i))
 526         nb_min_pieces++;
 527
 528     xbt_assert(nb_min_pieces != 0 || not isInterestedByFree(remote_peer));
 529     // get a random rarest piece
 530     int random_rarest_index = 0;
 531     if (nb_min_pieces > 0) {
 532       random_rarest_index = random.uniform_int(0, nb_min_pieces - 1);
 533     }
 534     for (unsigned int i = 0; i < FILE_PIECES; i++)
 535       if (pieces_count[i] == min && remotePeerHasMissingPiece(remote_peer, i) && isNotDownloadingPiece(i)) {
 536         if (random_rarest_index == current_index) {
 537           piece = i;
 538           break;
 539         }
 540         current_index++;
 541       }
 542
 543     xbt_assert(piece != -1 || not isInterestedByFree(remote_peer));
 544     return piece;
 545   }
 546 }
 547
 548 void Peer::updateChokedPeers()
 549 {
 550   if (nbInterestedPeers() == 0)
 551     return;
 552   XBT_DEBUG("(%d) update_choked peers %zu active peers", id, active_peers.size());
 553   // update the current round
 554   round_                  = (round_ + 1) % 3;
 555   Connection* chosen_peer = nullptr;
 556   // select first active peer and remove it from the set
 557   Connection* choked_peer;
 558   if (active_peers.empty()) {
 559     choked_peer = nullptr;
 560   } else {
 561     choked_peer = *active_peers.begin();
 562     active_peers.erase(choked_peer);
 563   }
 564
 565   /**If we are currently seeding, we unchoke the peer which has been unchoked the last time.*/
 566   if (hasFinished()) {
 567     double unchoke_time = simgrid::s4u::Engine::get_clock() + 1;
 568     for (auto& kv : connected_peers) {
 569       Connection& remote_peer = kv.second;
 570       if (remote_peer.last_unchoke < unchoke_time && remote_peer.interested && remote_peer.choked_upload) {
 571         unchoke_time = remote_peer.last_unchoke;
 572         chosen_peer  = &remote_peer;
 573       }
 574     }
 575   } else {
 576     // Random optimistic unchoking
 577     if (round_ == 0) {
 578       int j = 0;
 579       do {
 580         // We choose a random peer to unchoke.
 581         auto chosen_peer_it = connected_peers.begin();
 582         std::advance(chosen_peer_it, random.uniform_int(0, static_cast<int>(connected_peers.size() - 1)));
 583         chosen_peer = &chosen_peer_it->second;
 584         if (not chosen_peer->interested || not chosen_peer->choked_upload)
 585           chosen_peer = nullptr;
 586         else
 587           XBT_DEBUG("Nothing to do, keep going");
 588         j++;
 589       } while (chosen_peer == nullptr && j < MAXIMUM_PEERS);
 590     } else {
 591       // Use the "fastest download" policy.
 592       double fastest_speed = 0.0;
 593       for (auto& kv : connected_peers) {
 594         Connection& remote_peer = kv.second;
 595         if (remote_peer.peer_speed > fastest_speed && remote_peer.choked_upload && remote_peer.interested) {
 596           fastest_speed = remote_peer.peer_speed;
 597           chosen_peer   = &remote_peer;
 598         }
 599       }
 600     }
 601   }
 602
 603   if (chosen_peer != nullptr)
 604     XBT_DEBUG("(%d) update_choked peers unchoked (%d) ; int (%d) ; choked (%d) ", id, chosen_peer->id,
 605               chosen_peer->interested, chosen_peer->choked_upload);
 606
 607   if (choked_peer != chosen_peer) {
 608     if (choked_peer != nullptr) {
 609       xbt_assert(not choked_peer->choked_upload, "Tries to choked a choked peer");
 610       choked_peer->choked_upload = true;
 611       updateActivePeersSet(choked_peer);
 612       XBT_DEBUG("(%d) Sending a CHOKE to %d", id, choked_peer->id);
 613       sendMessage(choked_peer->mailbox_, MessageType::CHOKE, message_size(MessageType::CHOKE));
 614     }
 615     if (chosen_peer != nullptr) {
 616       xbt_assert((chosen_peer->choked_upload), "Tries to unchoked an unchoked peer");
 617       chosen_peer->choked_upload = false;
 618       active_peers.insert(chosen_peer);
 619       chosen_peer->last_unchoke = simgrid::s4u::Engine::get_clock();
 620       XBT_DEBUG("(%d) Sending a UNCHOKE to %d", id, chosen_peer->id);
 621       updateActivePeersSet(chosen_peer);
 622       sendMessage(chosen_peer->mailbox_, MessageType::UNCHOKE, message_size(MessageType::UNCHOKE));
 623     }
 624   }
 625 }
 626
 627 /** @brief Update "interested" state of peers: send "not interested" to peers that don't have any more pieces we want.*/
 628 void Peer::updateInterestedAfterReceive()
 629 {
 630   for (auto& kv : connected_peers) {
 631     Connection& remote_peer = kv.second;
 632     if (remote_peer.am_interested) {
 633       bool interested = false;
 634       // Check if the peer still has a piece we want.
 635       for (unsigned int i = 0; i < FILE_PIECES; i++)
 636         if (remotePeerHasMissingPiece(&remote_peer, i)) {
 637           interested = true;
 638           break;
 639         }
 640
 641       if (not interested) { // no more piece to download from connection
 642         remote_peer.am_interested = false;
 643         sendMessage(remote_peer.mailbox_, MessageType::NOTINTERESTED, message_size(MessageType::NOTINTERESTED));
 644       }
 645     }
 646   }
 647 }
 648
 649 void Peer::updateBitfieldBlocks(int piece, int block_index, int block_length)
 650 {
 651   xbt_assert((piece >= 0 && static_cast<unsigned int>(piece) <= FILE_PIECES), "Wrong piece.");
 652   xbt_assert((block_index >= 0 && static_cast<unsigned int>(block_index) <= PIECES_BLOCKS), "Wrong block : %d.",
 653              block_index);
 654   for (int i = block_index; i < (block_index + block_length); i++)
 655     bitfield_blocks |= (1ULL << static_cast<unsigned int>(piece * PIECES_BLOCKS + i));
 656 }
 657
 658 bool Peer::hasCompletedPiece(unsigned int piece) const
 659 {
 660   for (unsigned int i = 0; i < PIECES_BLOCKS; i++)
 661     if (not(bitfield_blocks & 1ULL << (piece * PIECES_BLOCKS + i)))
 662       return false;
 663   return true;
 664 }
 665
 666 int Peer::getFirstMissingBlockFrom(int piece) const
 667 {
 668   for (unsigned int i = 0; i < PIECES_BLOCKS; i++)
 669     if (not(bitfield_blocks & 1ULL << (piece * PIECES_BLOCKS + i)))
 670       return i;
 671   return -1;
 672 }
 673
 674 /** Returns a piece that is partially downloaded and stored by the remote peer if any -1 otherwise. */
 675 int Peer::partiallyDownloadedPiece(const Connection* remote_peer) const
 676 {
 677   for (unsigned int i = 0; i < FILE_PIECES; i++)
 678     if (remotePeerHasMissingPiece(remote_peer, i) && isNotDownloadingPiece(i) && getFirstMissingBlockFrom(i) > 0)
 679       return i;
 680   return -1;
 681 }