-malloc fix for matrix W
[oweals/gnunet.git] / src / ats / libgnunet_plugin_ats_ril.c
1 /*
2  This file is part of GNUnet.
3  (C) 2011 Christian Grothoff (and other contributing authors)
4
5  GNUnet is free software; you can redistribute it and/or modify
6  it under the terms of the GNU General Public License as published
7  by the Free Software Foundation; either version 3, or (at your
8  option) any later version.
9
10  GNUnet is distributed in the hope that it will be useful, but
11  WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13  General Public License for more details.
14
15  You should have received a copy of the GNU General Public License
16  along with GNUnet; see the file COPYING.  If not, write to the
17  Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
18  Boston, MA 02111-1307, USA.
19  */
20
21 /**
22  * @file ats/libgnunet_plugin_ats_ril.c
23  * @brief ATS reinforcement learning solver
24  * @author Fabian Oehlmann
25  * @author Matthias Wachs
26  */
27 #include "libgnunet_plugin_ats_ril.h"
28
29 #define LOG(kind,...) GNUNET_log_from (kind, "ats-ril",__VA_ARGS__)
30
31 #define RIL_ACTION_INVALID -1
32 #define RIL_FEATURES_ADDRESS_COUNT (3 + GNUNET_ATS_QualityPropertiesCount)
33 #define RIL_FEATURES_NETWORK_COUNT 4
34
35 #define RIL_DEFAULT_STEP_TIME GNUNET_TIME_relative_multiply (GNUNET_TIME_UNIT_MILLISECONDS, 3000)
36 #define RIL_DEFAULT_ALGORITHM RIL_ALGO_Q
37 #define RIL_DEFAULT_DISCOUNT_FACTOR 0.5
38 #define RIL_DEFAULT_GRADIENT_STEP_SIZE 0.4
39 #define RIL_DEFAULT_TRACE_DECAY 0.6
40 #define RIL_EXPLORE_RATIO 0.1
41
42 /**
43  * ATS reinforcement learning solver
44  *
45  * General description
46  */
47
48 /**
49  * The actions, how an agent can manipulate the current assignment. I.e. how the bandwidth can be
50  * changed for the currently chosen address. Not depicted in the enum are the actions of switching
51  * to a particular address. The action of switching to address with index i is depicted by the
52  * number (RIL_ACTION_TYPE_NUM + i).
53  */
54 enum RIL_Action_Type
55 {
56   RIL_ACTION_NOTHING = 0,
57   RIL_ACTION_BW_IN_DBL = 1,
58   RIL_ACTION_BW_IN_HLV = 2,
59   RIL_ACTION_BW_IN_INC = 3,
60   RIL_ACTION_BW_IN_DEC = 4,
61   RIL_ACTION_BW_OUT_DBL = 5,
62   RIL_ACTION_BW_OUT_HLV = 6,
63   RIL_ACTION_BW_OUT_INC = 7,
64   RIL_ACTION_BW_OUT_DEC = 8,
65   RIL_ACTION_TYPE_NUM = 9
66 };
67
68 enum RIL_Algorithm
69 {
70   RIL_ALGO_SARSA = 0,
71   RIL_ALGO_Q = 1
72 };
73
74 enum RIL_E_Modification
75 {
76   RIL_E_SET,
77   RIL_E_ZERO,
78   RIL_E_ACCUMULATE,
79   RIL_E_REPLACE
80 };
81
82 /**
83  * Global learning parameters
84  */
85 struct RIL_Learning_Parameters
86 {
87   /**
88    * The TD-algorithm to use
89    */
90   enum RIL_Algorithm algorithm;
91
92   /**
93    * Learning discount factor in the TD-update
94    */
95   float gamma;
96
97   /**
98    * Gradient-descent step-size
99    */
100   float alpha;
101
102   /**
103    * Trace-decay factor for eligibility traces
104    */
105   float lambda;
106 };
107
108 /**
109  * Wrapper for addresses to store them in agent's linked list
110  */
111 struct RIL_Address_Wrapped
112 {
113   /**
114    * Next in DLL
115    */
116   struct RIL_Address_Wrapped *next;
117
118   /**
119    * Previous in DLL
120    */
121   struct RIL_Address_Wrapped *prev;
122
123   /**
124    * The address
125    */
126   struct ATS_Address *address_naked;
127 };
128
129 struct RIL_Peer_Agent
130 {
131   /**
132    * Next agent in solver's linked list
133    */
134   struct RIL_Peer_Agent *next;
135
136   /**
137    * Previous agent in solver's linked list
138    */
139   struct RIL_Peer_Agent *prev;
140
141   /**
142    * Environment handle
143    */
144   struct GAS_RIL_Handle *envi;
145
146   /**
147    * Peer ID
148    */
149   struct GNUNET_PeerIdentity peer;
150
151   /**
152    * Whether the agent is active or not
153    */
154   int active; //TODO? rename into something better. It reflects the state whether get_preferred_address() has been called for the according peer or not
155
156   /**
157    * Number of performed time-steps
158    */
159   unsigned long long step_count;
160
161   /**
162    * Experience matrix W
163    */
164   double ** W;
165
166   /**
167    * Number of rows of W / Number of state-vector features
168    */
169   unsigned int m;
170
171   /**
172    * Number of columns of W / Number of actions
173    */
174   unsigned int n;
175
176   /**
177    * Last perceived state feature vector
178    */
179   double * s_old;
180
181   /**
182    * Last chosen action
183    */
184   int a_old;
185
186   /**
187    * Eligibility trace vector
188    */
189   double * e;
190
191   /**
192    * Address in use
193    */
194   struct ATS_Address * address_inuse;
195
196   /**
197    * Head of addresses DLL
198    */
199   struct RIL_Address_Wrapped * addresses_head;
200
201   /**
202    * Tail of addresses DLL
203    */
204   struct RIL_Address_Wrapped * addresses_tail;
205
206   /**
207    * Inbound bandwidth assigned by the agent
208    */
209   unsigned long long bw_in;
210
211   /**
212    * Outbound bandwidth assigned by the agent
213    */
214   unsigned long long bw_out;
215 };
216
217 struct RIL_Network
218 {
219   /**
220    * ATS network type
221    */
222   enum GNUNET_ATS_Network_Type type;
223
224   /**
225    * Total available inbound bandwidth
226    */
227   unsigned long long bw_in_available;
228
229   /**
230    * Total assigned outbound bandwidth
231    */
232   unsigned long long bw_in_assigned;
233
234   /**
235    * Total available outbound bandwidth
236    */
237   unsigned long long bw_out_available;
238
239   /**
240    * Total assigned outbound bandwidth
241    */
242   unsigned long long bw_out_assigned;
243 };
244
245 /**
246  * A handle for the reinforcement learning solver
247  */
248 struct GAS_RIL_Handle
249 {
250   /**
251    *
252    */
253   struct GNUNET_ATS_PluginEnvironment *plugin_envi;
254
255   /**
256    * Statistics handle
257    */
258   struct GNUNET_STATISTICS_Handle *stats;
259
260   /**
261    * Number of performed time-steps
262    */
263   unsigned long long step_count;
264
265   /**
266    * Interval time between steps in milliseconds //TODO? Future Work: Heterogeneous stepping among agents
267    */
268   struct GNUNET_TIME_Relative step_time;
269
270   /**
271    * Task identifier of the next time-step to be executed
272    */
273   GNUNET_SCHEDULER_TaskIdentifier next_step;
274
275   /**
276    * Learning parameters
277    */
278   struct RIL_Learning_Parameters parameters;
279
280   /**
281    * Array of networks with global assignment state
282    */
283   struct RIL_Network * network_entries;
284
285   /**
286    * Networks count
287    */
288   unsigned int networks_count;
289
290   /**
291    * List of active peer-agents
292    */
293   struct RIL_Peer_Agent * agents_head;
294   struct RIL_Peer_Agent * agents_tail;
295 };
296
297 /*
298  *  Private functions
299  *  ---------------------------
300  */
301
302 /**
303  * Estimate the current action-value for state s and action a
304  *
305  * @param agent agent performing the estimation
306  * @param state s
307  * @param action a
308  * @return estimation value
309  */
310 static double
311 agent_estimate_q (struct RIL_Peer_Agent *agent, double *state, int action)
312 {
313   int i;
314   double result = 0;
315
316   for (i = 0; i < agent->m; i++)
317   {
318     result += state[i] * agent->W[action][i];
319   }
320
321   return result;
322 }
323
324 /**
325  * Decide whether to do exploration (i.e. taking a new action) or exploitation (i.e. taking the
326  * currently estimated best action) in the current step
327  *
328  * @param agent agent performing the step
329  * @return yes, if exploring
330  */
331 static int
332 agent_decide_exploration (struct RIL_Peer_Agent *agent)
333 {
334   //TODO? Future Work: Improve exploration/exploitation trade-off by different mechanisms than e-greedy
335   /*
336    * An e-greedy replacement could be based on the accuracy of the prediction of the Q-value
337    */
338   double r = (double) GNUNET_CRYPTO_random_u32 (GNUNET_CRYPTO_QUALITY_WEAK,
339       UINT32_MAX) / (double) UINT32_MAX;
340
341 if  (r < RIL_EXPLORE_RATIO)
342   {
343     return GNUNET_YES;
344   }
345   return GNUNET_NO;
346 }
347
348   /**
349    * Get the index of the address in the agent's list.
350    *
351    * @param agent agent handle
352    * @param address address handle
353    * @return the index, starting with zero
354    */
355 static int
356 agent_address_get_index (struct RIL_Peer_Agent *agent, struct ATS_Address *address)
357 {
358   int i;
359   struct RIL_Address_Wrapped *cur;
360
361   i = -1;
362   for (cur = agent->addresses_head; NULL != cur; cur = cur->next)
363   {
364     i++;
365     if (cur->address_naked == address)
366     {
367       return i;
368     }
369   }
370
371   return i;
372 }
373
374 /**
375  * Gets the wrapped address from the agent's list
376  *
377  * @param agent agent handle
378  * @param address address handle
379  * @return wrapped address
380  */
381 static struct RIL_Address_Wrapped *
382 agent_address_get (struct RIL_Peer_Agent *agent, struct ATS_Address *address)
383 {
384   struct RIL_Address_Wrapped *cur;
385
386   for (cur = agent->addresses_head; NULL != cur; cur = cur->next)
387   {
388     if (cur->address_naked == address)
389     {
390       return cur;
391     }
392   }
393
394   return NULL ;
395 }
396
397 /**
398  * Gets the action, with the maximal estimated Q-value (i.e. the one currently estimated to bring the
399  * most reward in the future)
400  *
401  * @param agent agent performing the calculation
402  * @param state the state from which to take the action
403  * @return the action promising most future reward
404  */
405 static int
406 agent_get_action_best (struct RIL_Peer_Agent *agent, double *state)
407 {
408   int i;
409   int max_i = RIL_ACTION_INVALID;
410   double cur_q;
411   double max_q = -DBL_MAX;
412
413   for (i = 0; i < agent->n; i++)
414   {
415     cur_q = agent_estimate_q (agent, state, i);
416     if (cur_q > max_q)
417     {
418       max_q = cur_q;
419       max_i = i;
420     }
421   }
422
423   GNUNET_assert(RIL_ACTION_INVALID != max_i);
424
425   return max_i;
426 }
427
428 /**
429  * Gets any action, to explore the action space from that state
430  *
431  * @param agent agent performing the calculation
432  * @param state the state from which to take the action
433  * @return any action
434  */
435 static int
436 agent_get_action_explore (struct RIL_Peer_Agent *agent, double *state)
437 {
438   // TODO?: Future Work: Choose the action for exploration, which has been explored the least in this state
439   return GNUNET_CRYPTO_random_u32 (GNUNET_CRYPTO_QUALITY_WEAK, agent->n);
440 }
441
442 /**
443  * Updates the weights (i.e. coefficients) of the weight vector in matrix W for action a
444  *
445  * @param agent the agent performing the update
446  * @param reward the reward received for the last action
447  * @param s_next the new state, the last step got the agent into
448  * @param a_prime the new
449  */
450 static void
451 agent_update_weights (struct RIL_Peer_Agent *agent, double reward, double *s_next, int a_prime)
452 {
453   int i;
454   double delta;
455   double *theta = agent->W[agent->a_old];
456
457   delta = reward + agent_estimate_q (agent, s_next, a_prime)
458       - agent_estimate_q (agent, agent->s_old, agent->a_old);
459   for (i = 0; i < agent->m; i++)
460   {
461     theta[i] += agent->envi->parameters.alpha * delta * (agent->e)[i];
462   }
463 }
464
465 /**
466  * Changes the eligibility trace vector e in various manners:
467  * RIL_E_ACCUMULATE - adds 1 to each component as in accumulating eligibility traces
468  * RIL_E_REPLACE - resets each component to 1 as in replacing traces
469  * RIL_E_SET - multiplies e with gamma and lambda as in the update rule
470  * RIL_E_ZERO - sets e to 0 as in Watkin's Q-learning algorithm when exploring and when initializing
471  *
472  * @param agent the agent handle
473  * @param mod the kind of modification
474  */
475 static void
476 agent_modify_eligibility (struct RIL_Peer_Agent *agent, enum RIL_E_Modification mod)
477 {
478   int i;
479   double *e = agent->e;
480   double gamma = agent->envi->parameters.gamma;
481   double lambda = agent->envi->parameters.lambda;
482
483   for (i = 0; i < agent->m; i++)
484   {
485     switch (mod)
486     {
487     case RIL_E_ACCUMULATE:
488       e[i] += 1;
489       break;
490     case RIL_E_REPLACE:
491       e[i] = 1;
492       break;
493     case RIL_E_SET:
494       e[i] = gamma * lambda;
495       break;
496     case RIL_E_ZERO:
497       e[i] = 0;
498       break;
499     }
500   }
501 }
502
503 /**
504  * Changes the active assignment suggestion of the handler and invokes the bw_changed callback to
505  * notify ATS of its new decision
506  *
507  * @param solver solver handle
508  * @param agent agent handle
509  * @param new_address the address which is to be used
510  * @param new_bw_in the new amount of inbound bandwidth set for this address
511  * @param new_bw_out the new amount of outbound bandwidth set for this address
512  * @param silent disables invocation of the bw_changed callback, if GNUNET_YES
513  */
514 static void
515 envi_set_active_suggestion (struct GAS_RIL_Handle *solver,
516     struct RIL_Peer_Agent *agent,
517     struct ATS_Address *new_address,
518     unsigned long long new_bw_in,
519     unsigned long long new_bw_out,
520     int silent)
521 {
522   int notify = GNUNET_NO;
523
524   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "set_active_suggestion()\n");
525
526   //address change
527   if (agent->address_inuse != new_address)
528   {
529     if (NULL != agent->address_inuse)
530     {
531       agent->address_inuse->active = GNUNET_NO;
532       agent->address_inuse->assigned_bw_in.value__ = htonl (0);
533       agent->address_inuse->assigned_bw_out.value__ = htonl (0);
534     }
535     if (NULL != new_address)
536     {
537       LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "set address active: %s\n", agent->active ? "yes" : "no");
538       new_address->active = agent->active;
539       new_address->assigned_bw_in.value__ = htonl (agent->bw_in);
540       new_address->assigned_bw_out.value__ = htonl (agent->bw_out);
541     }
542     notify |= GNUNET_YES;
543   }
544
545   if (new_address)
546   {
547     //activity change
548     if (new_address->active != agent->active)
549     {
550       new_address->active = agent->active;
551     }
552
553     //bw change
554     if (agent->bw_in != new_bw_in)
555     {
556       agent->bw_in = new_bw_in;
557       new_address->assigned_bw_in.value__ = htonl (new_bw_out);
558       notify |= GNUNET_YES;
559     }
560     if (agent->bw_out != new_bw_out)
561     {
562       agent->bw_out = new_bw_out;
563       new_address->assigned_bw_out.value__ = htonl (new_bw_out);
564       notify |= GNUNET_YES;
565     }
566   }
567
568   if (notify && agent->active && (GNUNET_NO == silent))
569   {
570     if (new_address)
571     {
572       solver->plugin_envi->bandwidth_changed_cb (solver->plugin_envi->bw_changed_cb_cls,
573           new_address);
574     }
575     else if (agent->address_inuse)
576     {
577       GNUNET_assert(0 == ntohl (agent->address_inuse->assigned_bw_in.value__));
578       GNUNET_assert(0 == ntohl (agent->address_inuse->assigned_bw_out.value__));
579       agent->bw_in = 0;
580       agent->bw_out = 0;
581       //disconnect
582       solver->plugin_envi->bandwidth_changed_cb (solver->plugin_envi->bw_changed_cb_cls,
583           agent->address_inuse);
584     }
585   }
586   agent->address_inuse = new_address;
587 }
588
589 /**
590  * Allocates a state vector and fills it with the features present
591  *
592  * @param solver the solver handle
593  * @return pointer to the state vector
594  */
595 static double *
596 envi_get_state (struct GAS_RIL_Handle *solver, struct RIL_Peer_Agent *agent)
597 {
598   int i;
599   int k;
600   struct RIL_Network *net;
601   double *state = GNUNET_malloc (sizeof (double) * agent->m);
602   struct RIL_Address_Wrapped *cur_address;
603   const double *properties;
604
605   for (i = 0; i < solver->networks_count; i++)
606   {
607     net = &solver->network_entries[i];
608     state[i * RIL_FEATURES_NETWORK_COUNT + 0] = (double) net->bw_in_assigned;
609     state[i * RIL_FEATURES_NETWORK_COUNT + 1] = (double) net->bw_in_available;
610     state[i * RIL_FEATURES_NETWORK_COUNT + 2] = (double) net->bw_out_assigned;
611     state[i * RIL_FEATURES_NETWORK_COUNT + 3] = (double) net->bw_out_available;
612   }
613
614   i = i * RIL_FEATURES_NETWORK_COUNT; //first address feature
615
616   for (cur_address = agent->addresses_head; NULL != cur_address; cur_address = cur_address->next)
617   {
618     state[i++] = cur_address->address_naked->active;
619     state[i++] = cur_address->address_naked->active ? agent->bw_in : 0;
620     state[i++] = cur_address->address_naked->active ? agent->bw_out : 0;
621     properties = solver->plugin_envi->get_property (solver->plugin_envi->get_property_cls,
622         cur_address->address_naked);
623     for (k = 0; k < GNUNET_ATS_QualityPropertiesCount; k++)
624     {
625       state[i++] = properties[k];
626     }
627   }
628
629   return state;
630 }
631
632 /**
633  * For all networks a peer has an address in, this gets the maximum bandwidth which could
634  * theoretically be available in one of the networks. This is used for bandwidth normalization.
635  *
636  * @param solver the solver handle
637  * @param agent the agent handle
638  * @param direction_in whether the inbound bandwidth should be considered. Returns the maximum outbound bandwidth if GNUNET_NO
639  */
640 static long long unsigned
641 ril_get_max_bw (struct RIL_Peer_Agent *agent, int direction_in)
642 {
643   /*
644    * get the maximum bandwidth possible for a peer, e.g. among all addresses which addresses'
645    * network could provide the maximum bandwidth if all that bandwidth was used on that one peer.
646    */
647   int max = 0;
648   struct RIL_Address_Wrapped *cur;
649   struct RIL_Network *net;
650
651   for (cur = agent->addresses_head; NULL != cur; cur = cur->next)
652   {
653     net = cur->address_naked->solver_information;
654     if (direction_in)
655     {
656       if (net->bw_in_available > max)
657       {
658         max = net->bw_in_available;
659       }
660     }
661     else
662     {
663       if (net->bw_out_available > max)
664       {
665         max = net->bw_out_available;
666       }
667     }
668   }
669   return max;
670 }
671
672 /**
673  * Get the index of the quality-property in question
674  *
675  * @param type the quality property type
676  * @return the index
677  */
678 static int
679 ril_find_property_index (uint32_t type)
680 {
681   int existing_types[] = GNUNET_ATS_QualityProperties;
682   int c;
683   for (c = 0; c < GNUNET_ATS_QualityPropertiesCount; c++)
684     if (existing_types[c] == type)
685       return c;
686   return GNUNET_SYSERR;
687 }
688
689 /**
690  * Gets the reward for the last performed step
691  *
692  * @param solver solver handle
693  * @return the reward
694  */
695 static double
696 envi_get_reward (struct GAS_RIL_Handle *solver, struct RIL_Peer_Agent *agent)
697 {
698   /*
699    * Match the preferences of the peer with the current assignment.
700    */
701   const double *preferences;
702   const double *properties;
703   double pref_match = 0;
704   double bw_norm;
705   struct RIL_Network *net;
706   int prop_index;
707
708   preferences = solver->plugin_envi->get_preferences (solver->plugin_envi->get_preference_cls,
709       &agent->peer);
710   properties = solver->plugin_envi->get_property (solver->plugin_envi->get_property_cls,
711       agent->address_inuse);
712   prop_index = ril_find_property_index (GNUNET_ATS_QUALITY_NET_DELAY);
713   pref_match += preferences[GNUNET_ATS_PREFERENCE_LATENCY] * properties[prop_index];
714   bw_norm = GNUNET_MAX(2, (((
715                   ((double) agent->bw_in / (double) ril_get_max_bw(agent, GNUNET_YES)) +
716                   ((double) agent->bw_out / (double) ril_get_max_bw(agent, GNUNET_NO))
717               ) / 2
718           ) + 1));
719   pref_match += preferences[GNUNET_ATS_PREFERENCE_BANDWIDTH] * bw_norm;
720
721   net = agent->address_inuse->solver_information;
722   if ((net->bw_in_assigned > net->bw_in_available) || net->bw_out_assigned > net->bw_out_available)
723   {
724     return -1;
725   }
726
727   return pref_match;
728 }
729
730 /**
731  * Doubles the bandwidth for the active address
732  *
733  * @param solver solver handle
734  * @param agent agent handle
735  * @param direction_in if GNUNET_YES, change inbound bandwidth, otherwise the outbound bandwidth
736  */
737 static void
738 envi_action_bw_double (struct GAS_RIL_Handle *solver,
739     struct RIL_Peer_Agent *agent,
740     int direction_in)
741 {
742   if (direction_in)
743   {
744     envi_set_active_suggestion (solver, agent, agent->address_inuse, agent->bw_in * 2,
745         agent->bw_out, GNUNET_NO);
746   }
747   else
748   {
749     envi_set_active_suggestion (solver, agent, agent->address_inuse, agent->bw_in,
750         agent->bw_out * 2, GNUNET_NO);
751   }
752 }
753
754 /**
755  * Cuts the bandwidth for the active address in half. The least amount of bandwidth suggested, is
756  * the minimum bandwidth for a peer, in order to not invoke a disconnect.
757  *
758  * @param solver solver handle
759  * @param agent agent handle
760  * @param direction_in if GNUNET_YES, change inbound bandwidth, otherwise change the outbound
761  * bandwidth
762  */
763 static void
764 envi_action_bw_halven (struct GAS_RIL_Handle *solver,
765     struct RIL_Peer_Agent *agent,
766     int direction_in)
767 {
768   uint32_t min_bw = ntohl (GNUNET_CONSTANTS_DEFAULT_BW_IN_OUT.value__);
769   unsigned long long new_bw;
770
771   if (direction_in)
772   {
773     new_bw = agent->bw_in / 2;
774     if (new_bw < min_bw)
775       new_bw = min_bw;
776     envi_set_active_suggestion (solver, agent, agent->address_inuse, new_bw, agent->bw_out,
777         GNUNET_NO);
778   }
779   else
780   {
781     new_bw = agent->bw_out / 2;
782     if (new_bw < min_bw)
783       new_bw = min_bw;
784     envi_set_active_suggestion (solver, agent, agent->address_inuse, agent->bw_in, new_bw,
785         GNUNET_NO);
786   }
787 }
788
789 /**
790  * Increases the bandwidth by 5 times the minimum bandwidth for the active address.
791  *
792  * @param solver solver handle
793  * @param agent agent handle
794  * @param direction_in if GNUNET_YES, change inbound bandwidth, otherwise change the outbound
795  * bandwidth
796  */
797 static void
798 envi_action_bw_inc (struct GAS_RIL_Handle *solver, struct RIL_Peer_Agent *agent, int direction_in)
799 {
800   uint32_t min_bw = ntohl (GNUNET_CONSTANTS_DEFAULT_BW_IN_OUT.value__);
801
802   if (direction_in)
803   {
804     envi_set_active_suggestion (solver, agent, agent->address_inuse, agent->bw_in + (5 * min_bw),
805         agent->bw_out, GNUNET_NO);
806   }
807   else
808   {
809     envi_set_active_suggestion (solver, agent, agent->address_inuse, agent->bw_in,
810         agent->bw_out + (5 * min_bw), GNUNET_NO);
811   }
812 }
813
814 /**
815  * Decreases the bandwidth by 5 times the minimum bandwidth for the active address. The least amount
816  * of bandwidth suggested, is the minimum bandwidth for a peer, in order to not invoke a disconnect.
817  *
818  * @param solver solver handle
819  * @param agent agent handle
820  * @param direction_in if GNUNET_YES, change inbound bandwidth, otherwise change the outbound
821  * bandwidth
822  */
823 static void
824 envi_action_bw_dec (struct GAS_RIL_Handle *solver, struct RIL_Peer_Agent *agent, int direction_in)
825 {
826   uint32_t min_bw = ntohl (GNUNET_CONSTANTS_DEFAULT_BW_IN_OUT.value__);
827   unsigned long long new_bw;
828
829   if (direction_in)
830   {
831     new_bw = agent->bw_in - (5 * min_bw);
832     if (new_bw < min_bw)
833       new_bw = min_bw;
834     envi_set_active_suggestion (solver, agent, agent->address_inuse, new_bw, agent->bw_out,
835         GNUNET_NO);
836   }
837   else
838   {
839     new_bw = agent->bw_out - (5 * min_bw);
840     if (new_bw < min_bw)
841       new_bw = min_bw;
842     envi_set_active_suggestion (solver, agent, agent->address_inuse, agent->bw_in, new_bw,
843         GNUNET_NO);
844   }
845 }
846
847 /**
848  * Switches to the address given by its index
849  *
850  * @param solver solver handle
851  * @param agent agent handle
852  * @param address_index index of the address as it is saved in the agent's list, starting with zero
853  */
854 static void
855 envi_action_address_switch (struct GAS_RIL_Handle *solver,
856     struct RIL_Peer_Agent *agent,
857     unsigned int address_index)
858 {
859   struct RIL_Address_Wrapped *cur;
860   int i = 0;
861
862   for (cur = agent->addresses_head; NULL != cur; cur = cur->next)
863   {
864     if (i == address_index)
865     {
866       envi_set_active_suggestion (solver, agent, cur->address_naked, agent->bw_in, agent->bw_out,
867           GNUNET_NO);
868       return;
869     }
870
871     i++;
872   }
873
874   //no address with address_index exists, in this case this action should not be callable
875   GNUNET_assert(GNUNET_NO);
876 }
877
878 /**
879  * Puts the action into effect by calling the according function
880  *
881  * @param solver solver handle
882  * @param action action to perform by the solver
883  */
884 static void
885 envi_do_action (struct GAS_RIL_Handle *solver, struct RIL_Peer_Agent *agent, int action)
886 {
887   int address_index;
888
889   switch (action)
890   {
891   case RIL_ACTION_NOTHING:
892     break;
893   case RIL_ACTION_BW_IN_DBL:
894     envi_action_bw_double (solver, agent, GNUNET_YES);
895     break;
896   case RIL_ACTION_BW_IN_HLV:
897     envi_action_bw_halven (solver, agent, GNUNET_YES);
898     break;
899   case RIL_ACTION_BW_IN_INC:
900     envi_action_bw_inc (solver, agent, GNUNET_YES);
901     break;
902   case RIL_ACTION_BW_IN_DEC:
903     envi_action_bw_dec (solver, agent, GNUNET_YES);
904     break;
905   case RIL_ACTION_BW_OUT_DBL:
906     envi_action_bw_double (solver, agent, GNUNET_NO);
907     break;
908   case RIL_ACTION_BW_OUT_HLV:
909     envi_action_bw_halven (solver, agent, GNUNET_NO);
910     break;
911   case RIL_ACTION_BW_OUT_INC:
912     envi_action_bw_inc (solver, agent, GNUNET_NO);
913     break;
914   case RIL_ACTION_BW_OUT_DEC:
915     envi_action_bw_dec (solver, agent, GNUNET_NO);
916     break;
917   default:
918     if ((action >= RIL_ACTION_TYPE_NUM) && (action < agent->n)) //switch address action
919     {
920       address_index = action - RIL_ACTION_TYPE_NUM;
921
922       GNUNET_assert(address_index >= 0);
923       GNUNET_assert(
924           address_index <= agent_address_get_index (agent, agent->addresses_tail->address_naked));
925
926       envi_action_address_switch (solver, agent, address_index);
927       break;
928     }
929     // error - action does not exist
930     GNUNET_assert(GNUNET_NO);
931   }
932 }
933
934 /**
935  * Performs one step of the Markov Decision Process. Other than in the literature the step starts
936  * after having done the last action a_old. It observes the new state s_next and the reward
937  * received. Then the coefficient update is done according to the SARSA or Q-learning method. The
938  * next action is put into effect.
939  *
940  * @param agent the agent performing the step
941  */
942 static void
943 agent_step (struct RIL_Peer_Agent *agent)
944 {
945   int a_next = RIL_ACTION_INVALID;
946   double *s_next;
947   double reward;
948
949   s_next = envi_get_state (agent->envi, agent);
950   reward = envi_get_reward (agent->envi, agent);
951
952   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "agent_step() with algorithm %s\n",
953       agent->envi->parameters.algorithm ? "Q" : "SARSA");
954
955   switch (agent->envi->parameters.algorithm)
956   {
957   case RIL_ALGO_SARSA:
958     agent_modify_eligibility (agent, RIL_E_SET);
959     if (agent_decide_exploration (agent))
960     {
961       a_next = agent_get_action_explore (agent, s_next);
962     }
963     else
964     {
965       a_next = agent_get_action_best (agent, s_next);
966     }
967     if (RIL_ACTION_INVALID != agent->a_old)
968     {
969       //updates weights with selected action (on-policy), if not first step
970       agent_update_weights (agent, reward, s_next, a_next);
971     }
972     break;
973
974   case RIL_ALGO_Q:
975     a_next = agent_get_action_best (agent, s_next);
976     if (RIL_ACTION_INVALID != agent->a_old)
977     {
978       //updates weights with best action, disregarding actually selected action (off-policy), if not first step
979       agent_update_weights (agent, reward, s_next, a_next);
980     }
981     if (agent_decide_exploration (agent))
982     {
983       a_next = agent_get_action_explore (agent, s_next);
984       agent_modify_eligibility (agent, RIL_E_ZERO);
985     }
986     else
987     {
988       a_next = agent_get_action_best (agent, s_next);
989       agent_modify_eligibility (agent, RIL_E_SET);
990     }
991     break;
992   }
993
994   GNUNET_assert(RIL_ACTION_INVALID != a_next);
995
996   agent_modify_eligibility (agent, RIL_E_ACCUMULATE);
997
998   envi_do_action (agent->envi, agent, a_next);
999
1000   GNUNET_free(agent->s_old);
1001   agent->s_old = s_next;
1002   agent->a_old = a_next;
1003
1004   agent->step_count += 1;
1005 }
1006
1007 /**
1008  * Cycles through all agents and lets the active ones do a step. Schedules the next step.
1009  *
1010  * @param solver the solver handle
1011  * @param tc task context for the scheduler
1012  */
1013 static void
1014 ril_periodic_step (void *cls, const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
1015 {
1016   struct GAS_RIL_Handle *solver = cls;
1017   struct RIL_Peer_Agent *cur;
1018
1019   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "RIL step number %d\n", solver->step_count);
1020
1021   for (cur = solver->agents_head; NULL != cur; cur = cur->next)
1022   {
1023     if (cur->active && cur->address_inuse)
1024     {
1025       agent_step (cur);
1026     }
1027   }
1028
1029   solver->step_count += 1;
1030   solver->next_step = GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (solver->step_time, &ril_periodic_step, solver);
1031 }
1032
1033 /**
1034  * Initialize an agent without addresses and its knowledge base
1035  *
1036  * @param s ril solver
1037  * @param peer the one in question
1038  * @return handle to the new agent
1039  */
1040 static struct RIL_Peer_Agent *
1041 agent_init (void *s, const struct GNUNET_PeerIdentity *peer)
1042 {
1043   int i;
1044   struct GAS_RIL_Handle * solver = s;
1045   struct RIL_Peer_Agent * agent = GNUNET_malloc (sizeof (struct RIL_Peer_Agent));
1046
1047   agent->envi = solver;
1048   agent->peer = *peer;
1049   agent->step_count = 0;
1050   agent->active = GNUNET_NO;
1051   agent->n = RIL_ACTION_TYPE_NUM;
1052   agent->m = solver->networks_count * RIL_FEATURES_NETWORK_COUNT;
1053   agent->W = (double **) GNUNET_malloc (sizeof (double *) * agent->n);
1054   for (i = 0; i < agent->n; i++)
1055   {
1056     agent->W[i] = (double *) GNUNET_malloc (sizeof (double) * agent->m);
1057   }
1058   agent->a_old = RIL_ACTION_INVALID;
1059   agent->s_old = envi_get_state (solver, agent);
1060   agent->e = (double *) GNUNET_malloc (sizeof (double) * agent->m);
1061   agent_modify_eligibility (agent, RIL_E_ZERO);
1062
1063   GNUNET_CONTAINER_DLL_insert_tail(solver->agents_head, solver->agents_tail, agent);
1064
1065   return agent;
1066 }
1067
1068 /**
1069  * Deallocate agent
1070  *
1071  * @param s solver handle
1072  * @param agent the agent to retire
1073  */
1074 static void
1075 agent_die (struct GAS_RIL_Handle *solver, struct RIL_Peer_Agent *agent)
1076 {
1077   int i;
1078
1079   for (i = 0; i < agent->n; i++)
1080   {
1081     GNUNET_free(agent->W[i]);
1082   }
1083   GNUNET_free(agent->W);
1084   GNUNET_free(agent->e);
1085   GNUNET_free(agent->s_old);
1086   GNUNET_free(agent);
1087 }
1088
1089 /**
1090  * Returns the agent for a peer
1091  *
1092  * @param s solver handle
1093  * @param peer identity of the peer
1094  * @param create whether to create an agent if none is allocated yet
1095  * @return agent
1096  */
1097 static struct RIL_Peer_Agent *
1098 ril_get_agent (struct GAS_RIL_Handle *solver, const struct GNUNET_PeerIdentity *peer, int create)
1099 {
1100   struct RIL_Peer_Agent *cur;
1101
1102   for (cur = solver->agents_head; NULL != cur; cur = cur->next)
1103   {
1104     if (0 == memcmp (peer, &cur->peer, sizeof(struct GNUNET_PeerIdentity)))
1105     {
1106       return cur;
1107     }
1108   }
1109
1110   if (create)
1111   {
1112     return agent_init (solver, peer);
1113   }
1114   return NULL ;
1115 }
1116
1117 /**
1118  * Lookup network struct by type
1119  *
1120  * @param s the solver handle
1121  * @param type the network type
1122  * @return the network struct
1123  */
1124 static struct RIL_Network *
1125 ril_get_network (struct GAS_RIL_Handle *s, uint32_t type)
1126 {
1127   int i;
1128
1129   for (i = 0; i < s->networks_count; i++)
1130   {
1131     if (s->network_entries[i].type == type)
1132     {
1133       return &s->network_entries[i];
1134     }
1135   }
1136   return NULL ;
1137 }
1138
1139 /**
1140  * Determine whether at least the minimum bandwidth is set for the network. Otherwise the network is
1141  * considered inactive and not used. Addresses in an inactive network are ignored.
1142  *
1143  * @param solver solver handle
1144  * @param network the network type
1145  * @return whether or not the network is considered active
1146  */
1147 static int
1148 ril_network_is_active (struct GAS_RIL_Handle *solver, enum GNUNET_ATS_Network_Type network)
1149 {
1150   struct RIL_Network *net;
1151   uint32_t min_bw = ntohl (GNUNET_CONSTANTS_DEFAULT_BW_IN_OUT.value__);
1152
1153   net = ril_get_network (solver, network);
1154   if (net->bw_out_available < min_bw)
1155     return GNUNET_NO;
1156   return GNUNET_YES;
1157 }
1158
1159 /**
1160  * Cuts a slice out of a vector of elements. This is used to decrease the size of the matrix storing
1161  * the reward function approximation. It copies the memory, which is not cut, to the new vector,
1162  * frees the memory of the old vector, and redirects the pointer to the new one.
1163  *
1164  * @param old pointer to the pointer to the first element of the vector
1165  * @param element_size byte size of the vector elements
1166  * @param hole_start the first element to cut out
1167  * @param hole_length the number of elements to cut out
1168  * @param old_length the length of the old vector
1169  */
1170 static void
1171 ril_cut_from_vector (void **old,
1172     size_t element_size,
1173     unsigned int hole_start,
1174     unsigned int hole_length,
1175     unsigned int old_length)
1176 {
1177   char *tmpptr;
1178   char *oldptr = (char *) *old;
1179   size_t size;
1180   unsigned int bytes_before;
1181   unsigned int bytes_hole;
1182   unsigned int bytes_after;
1183
1184   GNUNET_assert(old_length > hole_length);
1185   GNUNET_assert(old_length >= (hole_start + hole_length));
1186
1187   size = element_size * (old_length - hole_length);
1188
1189   bytes_before = element_size * hole_start;
1190   bytes_hole = element_size * hole_length;
1191   bytes_after = element_size * (old_length - hole_start - hole_length);
1192
1193   if (0 == size)
1194   {
1195     tmpptr = NULL;
1196   }
1197   else
1198   {
1199     tmpptr = GNUNET_malloc (size);
1200     memcpy (tmpptr, oldptr, bytes_before);
1201     memcpy (tmpptr + bytes_before, oldptr + (bytes_before + bytes_hole), bytes_after);
1202   }
1203   if (NULL != *old)
1204   {
1205     GNUNET_free(*old);
1206   }
1207   *old = (void *) tmpptr;
1208 }
1209
1210 /*
1211  *  Solver API functions
1212  *  ---------------------------
1213  */
1214
1215 /**
1216  * Change relative preference for quality in solver
1217  *
1218  * @param solver the solver handle
1219  * @param peer the peer to change the preference for
1220  * @param kind the kind to change the preference
1221  * @param pref_rel the normalized preference value for this kind over all clients
1222  */
1223 void
1224 GAS_ril_address_change_preference (void *s,
1225     const struct GNUNET_PeerIdentity *peer,
1226     enum GNUNET_ATS_PreferenceKind kind,
1227     double pref_rel)
1228 {
1229   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1230       "API_address_change_preference() Preference '%s' for peer '%s' changed to %.2f \n",
1231       GNUNET_ATS_print_preference_type (kind), GNUNET_i2s (peer), pref_rel);
1232   /*
1233    * Nothing to do here. Preferences are considered during reward calculation.
1234    */
1235 }
1236
1237 /**
1238  * Entry point for the plugin
1239  *
1240  * @param cls pointer to the 'struct GNUNET_ATS_PluginEnvironment'
1241  */
1242 void *
1243 libgnunet_plugin_ats_ril_init (void *cls)
1244 {
1245   struct GNUNET_ATS_PluginEnvironment *env = cls;
1246   struct GAS_RIL_Handle *solver = GNUNET_new (struct GAS_RIL_Handle);
1247   struct RIL_Network * cur;
1248   int c;
1249   unsigned long long tmp;
1250   char *string;
1251
1252   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "API_init() Initializing RIL solver\n");
1253
1254   GNUNET_assert(NULL != env);
1255   GNUNET_assert(NULL != env->cfg);
1256   GNUNET_assert(NULL != env->stats);
1257   GNUNET_assert(NULL != env->bandwidth_changed_cb);
1258   GNUNET_assert(NULL != env->get_preferences);
1259   GNUNET_assert(NULL != env->get_property);
1260
1261   if (GNUNET_OK
1262       != GNUNET_CONFIGURATION_get_value_time (env->cfg, "ats", "RIL_STEP_TIME", &solver->step_time))
1263   {
1264     solver->step_time = RIL_DEFAULT_STEP_TIME;
1265   }
1266   if (GNUNET_OK == GNUNET_CONFIGURATION_get_value_string (env->cfg, "ats", "RIL_ALGORITHM", &string)
1267       && NULL != string && 0 == strcmp (string, "SARSA"))
1268   {
1269     solver->parameters.algorithm = RIL_ALGO_SARSA;
1270   }
1271   else
1272   {
1273     solver->parameters.algorithm = RIL_DEFAULT_ALGORITHM;
1274   }
1275   if (GNUNET_OK
1276       == GNUNET_CONFIGURATION_get_value_size (env->cfg, "ats", "RIL_DISCOUNT_FACTOR", &tmp))
1277   {
1278     solver->parameters.gamma = (double) tmp / 100;
1279   }
1280   else
1281   {
1282     solver->parameters.gamma = RIL_DEFAULT_DISCOUNT_FACTOR;
1283   }
1284   if (GNUNET_OK
1285       == GNUNET_CONFIGURATION_get_value_size (env->cfg, "ats", "RIL_GRADIENT_STEP_SIZE", &tmp))
1286   {
1287     solver->parameters.alpha = (double) tmp / 100;
1288   }
1289   else
1290   {
1291     solver->parameters.alpha = RIL_DEFAULT_GRADIENT_STEP_SIZE;
1292   }
1293   if (GNUNET_OK == GNUNET_CONFIGURATION_get_value_size (env->cfg, "ats", "RIL_TRACE_DECAY", &tmp))
1294   {
1295     solver->parameters.lambda = (double) tmp / 100;
1296   }
1297   else
1298   {
1299     solver->parameters.lambda = RIL_DEFAULT_TRACE_DECAY;
1300   }
1301
1302   env->sf.s_add = &GAS_ril_address_add;
1303   env->sf.s_address_update_property = &GAS_ril_address_property_changed;
1304   env->sf.s_address_update_session = &GAS_ril_address_session_changed;
1305   env->sf.s_address_update_inuse = &GAS_ril_address_inuse_changed;
1306   env->sf.s_address_update_network = &GAS_ril_address_change_network;
1307   env->sf.s_get = &GAS_ril_get_preferred_address;
1308   env->sf.s_get_stop = &GAS_ril_stop_get_preferred_address;
1309   env->sf.s_pref = &GAS_ril_address_change_preference;
1310   env->sf.s_feedback = &GAS_ril_address_preference_feedback;
1311   env->sf.s_del = &GAS_ril_address_delete;
1312   env->sf.s_bulk_start = &GAS_ril_bulk_start;
1313   env->sf.s_bulk_stop = &GAS_ril_bulk_stop;
1314
1315   solver->plugin_envi = env;
1316   solver->networks_count = env->network_count;
1317   solver->network_entries = GNUNET_malloc (env->network_count * sizeof (struct RIL_Network));
1318   solver->step_count = 0;
1319
1320   for (c = 0; c < env->network_count; c++)
1321   {
1322     cur = &solver->network_entries[c];
1323     cur->type = env->networks[c];
1324     cur->bw_in_available = env->in_quota[c];
1325     cur->bw_in_assigned = 0;
1326     cur->bw_out_available = env->out_quota[c];
1327     cur->bw_out_assigned = 0;
1328   }
1329
1330   solver->next_step = GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (
1331       GNUNET_TIME_relative_multiply (GNUNET_TIME_relative_get_millisecond_ (), 1000),
1332       &ril_periodic_step, solver);
1333
1334   return solver;
1335 }
1336
1337 /**
1338  * Exit point for the plugin
1339  *
1340  * @param cls the solver handle
1341  */
1342 void *
1343 libgnunet_plugin_ats_ril_done (void *cls)
1344 {
1345   struct GAS_RIL_Handle *s = cls;
1346   struct RIL_Peer_Agent *cur_agent;
1347   struct RIL_Peer_Agent *next_agent;
1348
1349   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "API_done() Shutting down RIL solver\n");
1350
1351   cur_agent = s->agents_head;
1352   while (NULL != cur_agent)
1353   {
1354     next_agent = cur_agent->next;
1355     GNUNET_CONTAINER_DLL_remove(s->agents_head, s->agents_tail, cur_agent);
1356     agent_die (s, cur_agent);
1357     cur_agent = next_agent;
1358   }
1359
1360   GNUNET_SCHEDULER_cancel (s->next_step);
1361   GNUNET_free(s->network_entries);
1362   GNUNET_free(s);
1363
1364   return NULL ;
1365 }
1366
1367 /**
1368  * Add a new address for a peer to the solver
1369  *
1370  * The address is already contained in the addresses hashmap!
1371  *
1372  * @param solver the solver Handle
1373  * @param address the address to add
1374  * @param network network type of this address
1375  */
1376 void
1377 GAS_ril_address_add (void *solver, struct ATS_Address *address, uint32_t network)
1378 {
1379   struct GAS_RIL_Handle *s = solver;
1380   struct RIL_Peer_Agent *agent;
1381   struct RIL_Address_Wrapped *address_wrapped;
1382   struct RIL_Network *net;
1383   unsigned int m_new;
1384   unsigned int m_old;
1385   unsigned int n_new;
1386   unsigned int n_old;
1387   int i;
1388   unsigned int zero;
1389   uint32_t min_bw = ntohl (GNUNET_CONSTANTS_DEFAULT_BW_IN_OUT.value__);
1390
1391   net = ril_get_network (s, network);
1392   address->solver_information = net;
1393
1394   if (!ril_network_is_active (s, network))
1395   {
1396     LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1397         "API_address_add() Did not add %s address %p for peer '%s', network does not have enough bandwidth\n",
1398         address->plugin, address->addr, GNUNET_i2s (&address->peer));
1399     return;
1400   }
1401
1402   agent = ril_get_agent (s, &address->peer, GNUNET_YES);
1403
1404   //add address
1405   address_wrapped = GNUNET_malloc (sizeof (struct RIL_Address_Wrapped));
1406   address_wrapped->address_naked = address;
1407   GNUNET_CONTAINER_DLL_insert_tail(agent->addresses_head, agent->addresses_tail, address_wrapped);
1408
1409   //increase size of W
1410   m_new = agent->m + RIL_FEATURES_ADDRESS_COUNT;
1411   m_old = agent->m;
1412   n_new = agent->n + 1;
1413   n_old = agent->n;
1414
1415   GNUNET_array_grow(agent->W, agent->n, n_new);
1416   for (i = 0; i < n_new; i++)
1417   {
1418     if (i < n_old)
1419     {
1420       agent->m = m_old;
1421       GNUNET_array_grow(agent->W[i], agent->m, m_new);
1422     }
1423     else
1424     {
1425       zero = 0;
1426       GNUNET_array_grow(agent->W[i], zero, m_new);
1427     }
1428   }
1429
1430   //increase size of old state vector
1431   agent->m = m_old;
1432   GNUNET_array_grow(agent->s_old, agent->m, m_new); //TODO random instead of zero-initialization of state features
1433
1434   agent->m = m_old;
1435   GNUNET_array_grow(agent->e, agent->m, m_new);
1436
1437   if (NULL == agent->address_inuse)
1438   {
1439     net->bw_in_assigned += min_bw;
1440     net->bw_out_assigned += min_bw;
1441     envi_set_active_suggestion (s, agent, address, min_bw, min_bw, GNUNET_NO);
1442   }
1443
1444   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "API_address_add() Added %s %s address %p for peer '%s'\n",
1445       address->active ? "active" : "inactive", address->plugin, address->addr,
1446       GNUNET_i2s (&address->peer));
1447 }
1448
1449 /**
1450  * Delete an address in the solver
1451  *
1452  * The address is not contained in the address hashmap anymore!
1453  *
1454  * @param solver the solver handle
1455  * @param address the address to remove
1456  * @param session_only delete only session not whole address
1457  */
1458 void
1459 GAS_ril_address_delete (void *solver, struct ATS_Address *address, int session_only)
1460 {
1461   struct GAS_RIL_Handle *s = solver;
1462   struct RIL_Peer_Agent *agent;
1463   struct RIL_Address_Wrapped *address_wrapped;
1464   int address_was_used = address->active;
1465   int address_index;
1466   unsigned int m_new;
1467   unsigned int n_new;
1468   int i;
1469   struct RIL_Network *net;
1470   uint32_t min_bw = ntohl (GNUNET_CONSTANTS_DEFAULT_BW_IN_OUT.value__);
1471
1472   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "API_address_delete() Delete %s%s %s address %p for peer '%s'\n",
1473       session_only ? "session for " : "", address->active ? "active" : "inactive", address->plugin,
1474       address->addr, GNUNET_i2s (&address->peer));
1475
1476   agent = ril_get_agent (s, &address->peer, GNUNET_NO);
1477   if (NULL == agent)
1478   {
1479     net = address->solver_information;
1480     GNUNET_assert(!ril_network_is_active (s, net->type));
1481     LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1482         "No agent allocated for peer yet, since address was in inactive network\n");
1483     return;
1484   }
1485
1486   address_index = agent_address_get_index (agent, address);
1487   address_wrapped = agent_address_get (agent, address);
1488
1489   if (NULL == address_wrapped)
1490   {
1491     net = address->solver_information;
1492     GNUNET_assert(!ril_network_is_active (s, net->type));
1493     LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1494         "Address not considered by agent, address was in inactive network\n");
1495     return;
1496   }
1497
1498   GNUNET_CONTAINER_DLL_remove(agent->addresses_head, agent->addresses_tail, address_wrapped);
1499   GNUNET_free(address_wrapped);
1500
1501   //decrease W
1502   m_new = agent->m - RIL_FEATURES_ADDRESS_COUNT;
1503   n_new = agent->n - 1;
1504
1505   for (i = 0; i < agent->n; i++)
1506   {
1507     ril_cut_from_vector ((void **) &agent->W[i], sizeof(double),
1508         ((s->networks_count * RIL_FEATURES_NETWORK_COUNT)
1509             + (address_index * RIL_FEATURES_ADDRESS_COUNT)), RIL_FEATURES_ADDRESS_COUNT, agent->m);
1510   }
1511   GNUNET_free(agent->W[RIL_ACTION_TYPE_NUM + address_index]);
1512   ril_cut_from_vector ((void **) &agent->W, sizeof(double *), RIL_ACTION_TYPE_NUM + address_index,
1513       1, agent->n);
1514   //correct last action
1515   if (agent->a_old > (RIL_ACTION_TYPE_NUM + address_index))
1516   {
1517     agent->a_old -= 1;
1518   }
1519   else if (agent->a_old == (RIL_ACTION_TYPE_NUM + address_index))
1520   {
1521     agent->a_old = RIL_ACTION_INVALID;
1522   }
1523   //decrease old state vector and eligibility vector
1524   ril_cut_from_vector ((void **) &agent->s_old, sizeof(double),
1525       ((s->networks_count * RIL_FEATURES_NETWORK_COUNT)
1526           + (address_index * RIL_FEATURES_ADDRESS_COUNT)), RIL_FEATURES_ADDRESS_COUNT, agent->m);
1527   ril_cut_from_vector ((void **) &agent->e, sizeof(double),
1528       ((s->networks_count * RIL_FEATURES_NETWORK_COUNT)
1529           + (address_index * RIL_FEATURES_ADDRESS_COUNT)), RIL_FEATURES_ADDRESS_COUNT, agent->m);
1530   agent->m = m_new;
1531   agent->n = n_new;
1532
1533   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "address was used: %s\n", address_was_used ? "yes" : "no");
1534
1535   if (address_was_used)
1536   {
1537     net = address->solver_information;
1538     net->bw_in_assigned -= agent->bw_in;
1539     net->bw_out_assigned -= agent->bw_out;
1540
1541     if (NULL != agent->addresses_head) //if peer has an address left, use it
1542     {
1543       LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "address left: %p\n",
1544           agent->addresses_head->address_naked->addr);
1545       //TODO? check if network/bandwidth update can be done more clever/elegant at different function
1546       envi_set_active_suggestion (s, agent, agent->addresses_head->address_naked, min_bw, min_bw,
1547           GNUNET_NO);
1548       net = agent->addresses_head->address_naked->solver_information;
1549       net->bw_in_assigned -= min_bw;
1550       net->bw_out_assigned -= min_bw;
1551     }
1552     else
1553     {
1554       LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "no address left => disconnect\n");
1555
1556       envi_set_active_suggestion (s, agent, NULL, 0, 0, GNUNET_NO);
1557     }
1558   }
1559
1560   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "Address deleted\n");
1561 }
1562
1563 /**
1564  * Update the properties of an address in the solver
1565  *
1566  * @param solver solver handle
1567  * @param address the address
1568  * @param type the ATSI type in HBO
1569  * @param abs_value the absolute value of the property
1570  * @param rel_value the normalized value
1571  */
1572 void
1573 GAS_ril_address_property_changed (void *solver,
1574     struct ATS_Address *address,
1575     uint32_t type,
1576     uint32_t abs_value,
1577     double rel_value)
1578 {
1579   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1580       "API_address_property_changed() Property '%s' for peer '%s' address %p changed "
1581           "to %.2f \n", GNUNET_ATS_print_property_type (type), GNUNET_i2s (&address->peer),
1582       address->addr, rel_value);
1583   /*
1584    * Nothing to do here, properties are considered in every reward calculation
1585    */
1586 }
1587
1588 /**
1589  * Update the session of an address in the solver
1590  *
1591  * NOTE: values in addresses are already updated
1592  *
1593  * @param solver solver handle
1594  * @param address the address
1595  * @param cur_session the current session
1596  * @param new_session the new session
1597  */
1598 void
1599 GAS_ril_address_session_changed (void *solver,
1600     struct ATS_Address *address,
1601     uint32_t cur_session,
1602     uint32_t new_session)
1603 {
1604   /*
1605    * TODO? Future Work: Potentially add session activity as a feature in state vector
1606    */
1607   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "API_address_session_changed()\n");
1608 }
1609
1610 /**
1611  * Notify the solver that an address is (not) actively used by transport
1612  * to communicate with a remote peer
1613  *
1614  * NOTE: values in addresses are already updated
1615  *
1616  * @param solver solver handle
1617  * @param address the address
1618  * @param in_use usage state
1619  */
1620 void
1621 GAS_ril_address_inuse_changed (void *solver, struct ATS_Address *address, int in_use)
1622 {
1623   /* Nothing to do here.
1624    * Possible TODO? Future Work: Use usage as state vector
1625    */
1626   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1627       "API_address_inuse_changed() Usage for %s address of peer '%s' changed to %s\n",
1628       address->plugin, GNUNET_i2s (&address->peer), (GNUNET_YES == in_use) ? "USED" : "UNUSED");
1629 }
1630
1631 /**
1632  * Notify solver that the network an address is located in has changed
1633  *
1634  * NOTE: values in addresses are already updated
1635  *
1636  * @param solver solver handle
1637  * @param address the address
1638  * @param current_network the current network
1639  * @param new_network the new network
1640  */
1641 void
1642 GAS_ril_address_change_network (void *solver,
1643     struct ATS_Address *address,
1644     uint32_t current_network,
1645     uint32_t new_network)
1646 {
1647   struct GAS_RIL_Handle *s = solver;
1648   struct RIL_Peer_Agent *agent;
1649   struct RIL_Network *net;
1650   uint32_t min_bw = ntohl (GNUNET_CONSTANTS_DEFAULT_BW_IN_OUT.value__);
1651
1652   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "API_address_change_network() Network type changed, moving "
1653       "%s address of peer %s from '%s' to '%s'\n",
1654       (GNUNET_YES == address->active) ? "active" : "inactive", GNUNET_i2s (&address->peer),
1655       GNUNET_ATS_print_network_type (current_network), GNUNET_ATS_print_network_type (new_network));
1656
1657   if (address->active && !ril_network_is_active (solver, new_network))
1658   {
1659     GAS_ril_address_delete (solver, address, GNUNET_NO);
1660     return;
1661   }
1662
1663   agent = ril_get_agent (s, &address->peer, GNUNET_NO);
1664   if (NULL == agent)
1665   {
1666     GNUNET_assert(!ril_network_is_active (solver, current_network));
1667
1668     GAS_ril_address_add (s, address, new_network);
1669     return;
1670   }
1671
1672   net = ril_get_network (s, current_network);
1673   net->bw_in_assigned -= agent->bw_in;
1674   net->bw_out_assigned -= agent->bw_out;
1675
1676   net = ril_get_network (s, new_network);
1677   net->bw_in_assigned -= min_bw;
1678   net->bw_out_assigned -= min_bw;
1679   address->solver_information = net;
1680 }
1681
1682 /**
1683  * Give feedback about the current assignment
1684  *
1685  * @param solver the solver handle
1686  * @param application the application
1687  * @param peer the peer to change the preference for
1688  * @param scope the time interval for this feedback: [now - scope .. now]
1689  * @param kind the kind to change the preference
1690  * @param score the score
1691  */
1692 void
1693 GAS_ril_address_preference_feedback (void *solver,
1694     void *application,
1695     const struct GNUNET_PeerIdentity *peer,
1696     const struct GNUNET_TIME_Relative scope,
1697     enum GNUNET_ATS_PreferenceKind kind,
1698     double score)
1699 {
1700   //TODO! collect feedback
1701   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1702       "API_address_preference_feedback() Peer '%s' got a feedback of %+.3f from application %s for "
1703           "preference %s for %d seconds\n", GNUNET_i2s (peer), "UNKNOWN",
1704       GNUNET_ATS_print_preference_type (kind), scope.rel_value_us / 1000000);
1705 }
1706
1707 /**
1708  * Start a bulk operation
1709  *
1710  * Since new calculations of the assignment are not triggered by a change of preferences, as it
1711  * happens in the proportional and the mlp solver, there is no need to block this solver.
1712  *
1713  * @param solver the solver
1714  */
1715 void
1716 GAS_ril_bulk_start (void *solver)
1717 {
1718   /* nop */
1719 }
1720
1721 /**
1722  * Bulk operation done
1723  *
1724  * Since new calculations of the assignment are not triggered by a change of preferences, as it
1725  * happens in the proportional and the mlp solver, there is no need to block this solver.
1726  *
1727  * @param solver the solver handle
1728  */
1729 void
1730 GAS_ril_bulk_stop (void *solver)
1731 {
1732   /* nop */
1733 }
1734
1735 /**
1736  * Tell solver to notify ATS if the address to use changes for a specific
1737  * peer using the bandwidth changed callback
1738  *
1739  * The solver must only notify about changes for peers with pending address
1740  * requests!
1741  *
1742  * @param solver the solver handle
1743  * @param peer the identity of the peer
1744  */
1745 const struct ATS_Address *
1746 GAS_ril_get_preferred_address (void *solver, const struct GNUNET_PeerIdentity *peer)
1747 {
1748   /*
1749    * activate agent, return currently chosen address
1750    */
1751   struct GAS_RIL_Handle *s = solver;
1752   struct RIL_Peer_Agent *agent;
1753
1754   agent = ril_get_agent (s, peer, GNUNET_YES);
1755
1756   agent->active = GNUNET_YES;
1757
1758   envi_set_active_suggestion (s, agent, agent->address_inuse, agent->bw_in, agent->bw_out,
1759       GNUNET_YES);
1760
1761   if (agent->address_inuse)
1762   {
1763     LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1764         "API_get_preferred_address() Activated agent for peer '%s' with %s address %p\n",
1765         GNUNET_i2s (peer), agent->address_inuse->plugin, agent->address_inuse->addr);
1766   }
1767   else
1768   {
1769     LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1770         "API_get_preferred_address() Activated agent for peer '%s', but no address available\n",
1771         GNUNET_i2s (peer));
1772   }
1773
1774   return agent->address_inuse;
1775 }
1776
1777 /**
1778  * Tell solver stop notifying ATS about changes for this peers
1779  *
1780  * The solver must only notify about changes for peers with pending address
1781  * requests!
1782  *
1783  * @param solver the solver handle
1784  * @param peer the peer
1785  */
1786 void
1787 GAS_ril_stop_get_preferred_address (void *solver, const struct GNUNET_PeerIdentity *peer)
1788 {
1789   struct GAS_RIL_Handle *s = solver;
1790   struct RIL_Peer_Agent *agent;
1791
1792   agent = ril_get_agent (s, peer, GNUNET_NO);
1793
1794   if (NULL == agent)
1795   {
1796     GNUNET_break(0);
1797     return;
1798   }
1799   if (GNUNET_NO == agent->active)
1800   {
1801     GNUNET_break(0);
1802     return;
1803   }
1804
1805   agent->active = GNUNET_NO;
1806   envi_set_active_suggestion (s, agent, agent->address_inuse, agent->bw_in, agent->bw_out,
1807       GNUNET_YES);
1808
1809   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1810       "API_stop_get_preferred_address() Paused agent for peer '%s' with %s address\n",
1811       GNUNET_i2s (peer), agent->address_inuse->plugin);
1812 }
1813
1814 /* end of libgnunet_plugin_ats_ril.c */