split reward calculation
[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 is_active;
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->is_active ? "yes" : "no");
538       new_address->active = agent->is_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->is_active)
549     {
550       new_address->active = agent->is_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->is_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 static double
690 envi_reward_global (struct GAS_RIL_Handle *solver)
691 {
692   int i;
693   unsigned int in_available = 0;
694   unsigned int out_available = 0;
695   unsigned int in_assigned = 0;
696   unsigned int out_assigned = 0;
697   double ratio_in;
698   double ratio_out;
699
700   for (i = 0; i < solver->networks_count; i++)
701   {
702     in_available += solver->network_entries[i].bw_in_available;
703     in_assigned += solver->network_entries[i].bw_in_assigned;
704     out_available += solver->network_entries[i].bw_out_available;
705     out_assigned += solver->network_entries[i].bw_out_assigned;
706   }
707
708   ratio_in = ((double) in_assigned) / ((double) in_available);
709   ratio_out = ((double) out_assigned) / ((double) out_available);
710
711   return ((ratio_in + ratio_out) * 0.5) + 1;
712 }
713
714 static double
715 envi_reward_local (struct GAS_RIL_Handle *solver, struct RIL_Peer_Agent *agent)
716 {
717   const double *preferences;
718   const double *properties;
719   int prop_index;
720   double pref_match = 0;
721   double bw_norm;
722
723   preferences = solver->plugin_envi->get_preferences (solver->plugin_envi->get_preference_cls,
724       &agent->peer);
725   properties = solver->plugin_envi->get_property (solver->plugin_envi->get_property_cls,
726       agent->address_inuse);
727
728   //preference matching from latency and bandwidth
729   prop_index = ril_find_property_index (GNUNET_ATS_QUALITY_NET_DELAY);
730   pref_match += 1 - (preferences[GNUNET_ATS_PREFERENCE_LATENCY] * (3 - properties[prop_index])); //invert property as we want to maximize for lower latencies
731   bw_norm = GNUNET_MAX(2, (((
732                     ((double) agent->bw_in / (double) ril_get_max_bw(agent, GNUNET_YES)) +
733                     ((double) agent->bw_out / (double) ril_get_max_bw(agent, GNUNET_NO))
734                 ) / 2
735             ) + 1));
736
737   pref_match += 1 - (preferences[GNUNET_ATS_PREFERENCE_BANDWIDTH] * bw_norm);
738
739   return pref_match * 0.5;
740 }
741
742 /**
743  * Gets the reward for the last performed step, which is calculated in equal
744  * parts from the local (the peer specific) and the global (for all peers
745  * identical) reward.
746  *
747  * @param solver solver handle
748  * @return the reward
749  */
750 static double
751 envi_get_reward (struct GAS_RIL_Handle *solver, struct RIL_Peer_Agent *agent)
752 {
753   struct RIL_Network *net;
754   double reward = 0;
755
756   //punish overutilization
757   net = agent->address_inuse->solver_information;
758   if ((net->bw_in_assigned > net->bw_in_available) || (net->bw_out_assigned > net->bw_out_available))
759   {
760     return -1;
761   }
762
763   reward += envi_reward_global (solver);
764   reward += envi_reward_local (solver, agent);
765   return reward * 0.5;
766 }
767
768 /**
769  * Doubles the bandwidth for the active address
770  *
771  * @param solver solver handle
772  * @param agent agent handle
773  * @param direction_in if GNUNET_YES, change inbound bandwidth, otherwise the outbound bandwidth
774  */
775 static void
776 envi_action_bw_double (struct GAS_RIL_Handle *solver,
777     struct RIL_Peer_Agent *agent,
778     int direction_in)
779 {
780   if (direction_in)
781   {
782     envi_set_active_suggestion (solver, agent, agent->address_inuse, agent->bw_in * 2,
783         agent->bw_out, GNUNET_NO);
784   }
785   else
786   {
787     envi_set_active_suggestion (solver, agent, agent->address_inuse, agent->bw_in,
788         agent->bw_out * 2, GNUNET_NO);
789   }
790 }
791
792 /**
793  * Cuts the bandwidth for the active address in half. The least amount of bandwidth suggested, is
794  * the minimum bandwidth for a peer, in order to not invoke a disconnect.
795  *
796  * @param solver solver handle
797  * @param agent agent handle
798  * @param direction_in if GNUNET_YES, change inbound bandwidth, otherwise change the outbound
799  * bandwidth
800  */
801 static void
802 envi_action_bw_halven (struct GAS_RIL_Handle *solver,
803     struct RIL_Peer_Agent *agent,
804     int direction_in)
805 {
806   uint32_t min_bw = ntohl (GNUNET_CONSTANTS_DEFAULT_BW_IN_OUT.value__);
807   unsigned long long new_bw;
808
809   if (direction_in)
810   {
811     new_bw = agent->bw_in / 2;
812     if (new_bw < min_bw)
813       new_bw = min_bw;
814     envi_set_active_suggestion (solver, agent, agent->address_inuse, new_bw, agent->bw_out,
815         GNUNET_NO);
816   }
817   else
818   {
819     new_bw = agent->bw_out / 2;
820     if (new_bw < min_bw)
821       new_bw = min_bw;
822     envi_set_active_suggestion (solver, agent, agent->address_inuse, agent->bw_in, new_bw,
823         GNUNET_NO);
824   }
825 }
826
827 /**
828  * Increases the bandwidth by 5 times the minimum bandwidth for the active address.
829  *
830  * @param solver solver handle
831  * @param agent agent handle
832  * @param direction_in if GNUNET_YES, change inbound bandwidth, otherwise change the outbound
833  * bandwidth
834  */
835 static void
836 envi_action_bw_inc (struct GAS_RIL_Handle *solver, struct RIL_Peer_Agent *agent, int direction_in)
837 {
838   uint32_t min_bw = ntohl (GNUNET_CONSTANTS_DEFAULT_BW_IN_OUT.value__);
839
840   if (direction_in)
841   {
842     envi_set_active_suggestion (solver, agent, agent->address_inuse, agent->bw_in + (5 * min_bw),
843         agent->bw_out, GNUNET_NO);
844   }
845   else
846   {
847     envi_set_active_suggestion (solver, agent, agent->address_inuse, agent->bw_in,
848         agent->bw_out + (5 * min_bw), GNUNET_NO);
849   }
850 }
851
852 /**
853  * Decreases the bandwidth by 5 times the minimum bandwidth for the active address. The least amount
854  * of bandwidth suggested, is the minimum bandwidth for a peer, in order to not invoke a disconnect.
855  *
856  * @param solver solver handle
857  * @param agent agent handle
858  * @param direction_in if GNUNET_YES, change inbound bandwidth, otherwise change the outbound
859  * bandwidth
860  */
861 static void
862 envi_action_bw_dec (struct GAS_RIL_Handle *solver, struct RIL_Peer_Agent *agent, int direction_in)
863 {
864   uint32_t min_bw = ntohl (GNUNET_CONSTANTS_DEFAULT_BW_IN_OUT.value__);
865   unsigned long long new_bw;
866
867   if (direction_in)
868   {
869     new_bw = agent->bw_in - (5 * min_bw);
870     if (new_bw < min_bw)
871       new_bw = min_bw;
872     envi_set_active_suggestion (solver, agent, agent->address_inuse, new_bw, agent->bw_out,
873         GNUNET_NO);
874   }
875   else
876   {
877     new_bw = agent->bw_out - (5 * min_bw);
878     if (new_bw < min_bw)
879       new_bw = min_bw;
880     envi_set_active_suggestion (solver, agent, agent->address_inuse, agent->bw_in, new_bw,
881         GNUNET_NO);
882   }
883 }
884
885 /**
886  * Switches to the address given by its index
887  *
888  * @param solver solver handle
889  * @param agent agent handle
890  * @param address_index index of the address as it is saved in the agent's list, starting with zero
891  */
892 static void
893 envi_action_address_switch (struct GAS_RIL_Handle *solver,
894     struct RIL_Peer_Agent *agent,
895     unsigned int address_index)
896 {
897   struct RIL_Address_Wrapped *cur;
898   int i = 0;
899
900   for (cur = agent->addresses_head; NULL != cur; cur = cur->next)
901   {
902     if (i == address_index)
903     {
904       envi_set_active_suggestion (solver, agent, cur->address_naked, agent->bw_in, agent->bw_out,
905           GNUNET_NO);
906       return;
907     }
908
909     i++;
910   }
911
912   //no address with address_index exists, in this case this action should not be callable
913   GNUNET_assert(GNUNET_NO);
914 }
915
916 /**
917  * Puts the action into effect by calling the according function
918  *
919  * @param solver solver handle
920  * @param action action to perform by the solver
921  */
922 static void
923 envi_do_action (struct GAS_RIL_Handle *solver, struct RIL_Peer_Agent *agent, int action)
924 {
925   int address_index;
926
927   switch (action)
928   {
929   case RIL_ACTION_NOTHING:
930     break;
931   case RIL_ACTION_BW_IN_DBL:
932     envi_action_bw_double (solver, agent, GNUNET_YES);
933     break;
934   case RIL_ACTION_BW_IN_HLV:
935     envi_action_bw_halven (solver, agent, GNUNET_YES);
936     break;
937   case RIL_ACTION_BW_IN_INC:
938     envi_action_bw_inc (solver, agent, GNUNET_YES);
939     break;
940   case RIL_ACTION_BW_IN_DEC:
941     envi_action_bw_dec (solver, agent, GNUNET_YES);
942     break;
943   case RIL_ACTION_BW_OUT_DBL:
944     envi_action_bw_double (solver, agent, GNUNET_NO);
945     break;
946   case RIL_ACTION_BW_OUT_HLV:
947     envi_action_bw_halven (solver, agent, GNUNET_NO);
948     break;
949   case RIL_ACTION_BW_OUT_INC:
950     envi_action_bw_inc (solver, agent, GNUNET_NO);
951     break;
952   case RIL_ACTION_BW_OUT_DEC:
953     envi_action_bw_dec (solver, agent, GNUNET_NO);
954     break;
955   default:
956     if ((action >= RIL_ACTION_TYPE_NUM) && (action < agent->n)) //switch address action
957     {
958       address_index = action - RIL_ACTION_TYPE_NUM;
959
960       GNUNET_assert(address_index >= 0);
961       GNUNET_assert(
962           address_index <= agent_address_get_index (agent, agent->addresses_tail->address_naked));
963
964       envi_action_address_switch (solver, agent, address_index);
965       break;
966     }
967     // error - action does not exist
968     GNUNET_assert(GNUNET_NO);
969   }
970 }
971
972 /**
973  * Performs one step of the Markov Decision Process. Other than in the literature the step starts
974  * after having done the last action a_old. It observes the new state s_next and the reward
975  * received. Then the coefficient update is done according to the SARSA or Q-learning method. The
976  * next action is put into effect.
977  *
978  * @param agent the agent performing the step
979  */
980 static void
981 agent_step (struct RIL_Peer_Agent *agent)
982 {
983   int a_next = RIL_ACTION_INVALID;
984   double *s_next;
985   double reward;
986
987   s_next = envi_get_state (agent->envi, agent);
988   reward = envi_get_reward (agent->envi, agent);
989
990   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "agent_step() with algorithm %s\n",
991       agent->envi->parameters.algorithm ? "Q" : "SARSA");
992
993   switch (agent->envi->parameters.algorithm)
994   {
995   case RIL_ALGO_SARSA:
996     agent_modify_eligibility (agent, RIL_E_SET);
997     if (agent_decide_exploration (agent))
998     {
999       a_next = agent_get_action_explore (agent, s_next);
1000     }
1001     else
1002     {
1003       a_next = agent_get_action_best (agent, s_next);
1004     }
1005     if (RIL_ACTION_INVALID != agent->a_old)
1006     {
1007       //updates weights with selected action (on-policy), if not first step
1008       agent_update_weights (agent, reward, s_next, a_next);
1009     }
1010     break;
1011
1012   case RIL_ALGO_Q:
1013     a_next = agent_get_action_best (agent, s_next);
1014     if (RIL_ACTION_INVALID != agent->a_old)
1015     {
1016       //updates weights with best action, disregarding actually selected action (off-policy), if not first step
1017       agent_update_weights (agent, reward, s_next, a_next);
1018     }
1019     if (agent_decide_exploration (agent))
1020     {
1021       a_next = agent_get_action_explore (agent, s_next);
1022       agent_modify_eligibility (agent, RIL_E_ZERO);
1023     }
1024     else
1025     {
1026       a_next = agent_get_action_best (agent, s_next);
1027       agent_modify_eligibility (agent, RIL_E_SET);
1028     }
1029     break;
1030   }
1031
1032   GNUNET_assert(RIL_ACTION_INVALID != a_next);
1033
1034   agent_modify_eligibility (agent, RIL_E_ACCUMULATE);
1035
1036   envi_do_action (agent->envi, agent, a_next);
1037
1038   GNUNET_free(agent->s_old);
1039   agent->s_old = s_next;
1040   agent->a_old = a_next;
1041
1042   agent->step_count += 1;
1043 }
1044
1045 /**
1046  * Cycles through all agents and lets the active ones do a step. Schedules the next step.
1047  *
1048  * @param solver the solver handle
1049  * @param tc task context for the scheduler
1050  */
1051 static void
1052 ril_periodic_step (void *cls, const struct GNUNET_SCHEDULER_TaskContext *tc)
1053 {
1054   struct GAS_RIL_Handle *solver = cls;
1055   struct RIL_Peer_Agent *cur;
1056
1057   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "RIL step number %d\n", solver->step_count);
1058
1059   for (cur = solver->agents_head; NULL != cur; cur = cur->next)
1060   {
1061     if (cur->is_active && cur->address_inuse)
1062     {
1063       agent_step (cur);
1064     }
1065   }
1066
1067   solver->step_count += 1;
1068   solver->next_step = GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (solver->step_time, &ril_periodic_step, solver);
1069 }
1070
1071 /**
1072  * Initialize an agent without addresses and its knowledge base
1073  *
1074  * @param s ril solver
1075  * @param peer the one in question
1076  * @return handle to the new agent
1077  */
1078 static struct RIL_Peer_Agent *
1079 agent_init (void *s, const struct GNUNET_PeerIdentity *peer)
1080 {
1081   int i;
1082   struct GAS_RIL_Handle * solver = s;
1083   struct RIL_Peer_Agent * agent = GNUNET_malloc (sizeof (struct RIL_Peer_Agent));
1084
1085   agent->envi = solver;
1086   agent->peer = *peer;
1087   agent->step_count = 0;
1088   agent->is_active = GNUNET_NO;
1089   agent->n = RIL_ACTION_TYPE_NUM;
1090   agent->m = solver->networks_count * RIL_FEATURES_NETWORK_COUNT;
1091   agent->W = (double **) GNUNET_malloc (sizeof (double *) * agent->n);
1092   for (i = 0; i < agent->n; i++)
1093   {
1094     agent->W[i] = (double *) GNUNET_malloc (sizeof (double) * agent->m);
1095   }
1096   agent->a_old = RIL_ACTION_INVALID;
1097   agent->s_old = envi_get_state (solver, agent);
1098   agent->e = (double *) GNUNET_malloc (sizeof (double) * agent->m);
1099   agent_modify_eligibility (agent, RIL_E_ZERO);
1100
1101   GNUNET_CONTAINER_DLL_insert_tail(solver->agents_head, solver->agents_tail, agent);
1102
1103   return agent;
1104 }
1105
1106 /**
1107  * Deallocate agent
1108  *
1109  * @param s solver handle
1110  * @param agent the agent to retire
1111  */
1112 static void
1113 agent_die (struct GAS_RIL_Handle *solver, struct RIL_Peer_Agent *agent)
1114 {
1115   int i;
1116
1117   for (i = 0; i < agent->n; i++)
1118   {
1119     GNUNET_free(agent->W[i]);
1120   }
1121   GNUNET_free(agent->W);
1122   GNUNET_free(agent->e);
1123   GNUNET_free(agent->s_old);
1124   GNUNET_free(agent);
1125 }
1126
1127 /**
1128  * Returns the agent for a peer
1129  *
1130  * @param s solver handle
1131  * @param peer identity of the peer
1132  * @param create whether to create an agent if none is allocated yet
1133  * @return agent
1134  */
1135 static struct RIL_Peer_Agent *
1136 ril_get_agent (struct GAS_RIL_Handle *solver, const struct GNUNET_PeerIdentity *peer, int create)
1137 {
1138   struct RIL_Peer_Agent *cur;
1139
1140   for (cur = solver->agents_head; NULL != cur; cur = cur->next)
1141   {
1142     if (0 == memcmp (peer, &cur->peer, sizeof(struct GNUNET_PeerIdentity)))
1143     {
1144       return cur;
1145     }
1146   }
1147
1148   if (create)
1149   {
1150     return agent_init (solver, peer);
1151   }
1152   return NULL ;
1153 }
1154
1155 /**
1156  * Lookup network struct by type
1157  *
1158  * @param s the solver handle
1159  * @param type the network type
1160  * @return the network struct
1161  */
1162 static struct RIL_Network *
1163 ril_get_network (struct GAS_RIL_Handle *s, uint32_t type)
1164 {
1165   int i;
1166
1167   for (i = 0; i < s->networks_count; i++)
1168   {
1169     if (s->network_entries[i].type == type)
1170     {
1171       return &s->network_entries[i];
1172     }
1173   }
1174   return NULL ;
1175 }
1176
1177 /**
1178  * Determine whether at least the minimum bandwidth is set for the network. Otherwise the network is
1179  * considered inactive and not used. Addresses in an inactive network are ignored.
1180  *
1181  * @param solver solver handle
1182  * @param network the network type
1183  * @return whether or not the network is considered active
1184  */
1185 static int
1186 ril_network_is_active (struct GAS_RIL_Handle *solver, enum GNUNET_ATS_Network_Type network)
1187 {
1188   struct RIL_Network *net;
1189   uint32_t min_bw = ntohl (GNUNET_CONSTANTS_DEFAULT_BW_IN_OUT.value__);
1190
1191   net = ril_get_network (solver, network);
1192   if (net->bw_out_available < min_bw)
1193     return GNUNET_NO;
1194   return GNUNET_YES;
1195 }
1196
1197 /**
1198  * Cuts a slice out of a vector of elements. This is used to decrease the size of the matrix storing
1199  * the reward function approximation. It copies the memory, which is not cut, to the new vector,
1200  * frees the memory of the old vector, and redirects the pointer to the new one.
1201  *
1202  * @param old pointer to the pointer to the first element of the vector
1203  * @param element_size byte size of the vector elements
1204  * @param hole_start the first element to cut out
1205  * @param hole_length the number of elements to cut out
1206  * @param old_length the length of the old vector
1207  */
1208 static void
1209 ril_cut_from_vector (void **old,
1210     size_t element_size,
1211     unsigned int hole_start,
1212     unsigned int hole_length,
1213     unsigned int old_length)
1214 {
1215   char *tmpptr;
1216   char *oldptr = (char *) *old;
1217   size_t size;
1218   unsigned int bytes_before;
1219   unsigned int bytes_hole;
1220   unsigned int bytes_after;
1221
1222   GNUNET_assert(old_length > hole_length);
1223   GNUNET_assert(old_length >= (hole_start + hole_length));
1224
1225   size = element_size * (old_length - hole_length);
1226
1227   bytes_before = element_size * hole_start;
1228   bytes_hole = element_size * hole_length;
1229   bytes_after = element_size * (old_length - hole_start - hole_length);
1230
1231   if (0 == size)
1232   {
1233     tmpptr = NULL;
1234   }
1235   else
1236   {
1237     tmpptr = GNUNET_malloc (size);
1238     memcpy (tmpptr, oldptr, bytes_before);
1239     memcpy (tmpptr + bytes_before, oldptr + (bytes_before + bytes_hole), bytes_after);
1240   }
1241   if (NULL != *old)
1242   {
1243     GNUNET_free(*old);
1244   }
1245   *old = (void *) tmpptr;
1246 }
1247
1248 /*
1249  *  Solver API functions
1250  *  ---------------------------
1251  */
1252
1253 /**
1254  * Change relative preference for quality in solver
1255  *
1256  * @param solver the solver handle
1257  * @param peer the peer to change the preference for
1258  * @param kind the kind to change the preference
1259  * @param pref_rel the normalized preference value for this kind over all clients
1260  */
1261 void
1262 GAS_ril_address_change_preference (void *s,
1263     const struct GNUNET_PeerIdentity *peer,
1264     enum GNUNET_ATS_PreferenceKind kind,
1265     double pref_rel)
1266 {
1267   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1268       "API_address_change_preference() Preference '%s' for peer '%s' changed to %.2f \n",
1269       GNUNET_ATS_print_preference_type (kind), GNUNET_i2s (peer), pref_rel);
1270   /*
1271    * Nothing to do here. Preferences are considered during reward calculation.
1272    */
1273 }
1274
1275 /**
1276  * Entry point for the plugin
1277  *
1278  * @param cls pointer to the 'struct GNUNET_ATS_PluginEnvironment'
1279  */
1280 void *
1281 libgnunet_plugin_ats_ril_init (void *cls)
1282 {
1283   struct GNUNET_ATS_PluginEnvironment *env = cls;
1284   struct GAS_RIL_Handle *solver = GNUNET_new (struct GAS_RIL_Handle);
1285   struct RIL_Network * cur;
1286   int c;
1287   unsigned long long tmp;
1288   char *string;
1289
1290   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "API_init() Initializing RIL solver\n");
1291
1292   GNUNET_assert(NULL != env);
1293   GNUNET_assert(NULL != env->cfg);
1294   GNUNET_assert(NULL != env->stats);
1295   GNUNET_assert(NULL != env->bandwidth_changed_cb);
1296   GNUNET_assert(NULL != env->get_preferences);
1297   GNUNET_assert(NULL != env->get_property);
1298
1299   if (GNUNET_OK
1300       != GNUNET_CONFIGURATION_get_value_time (env->cfg, "ats", "RIL_STEP_TIME", &solver->step_time))
1301   {
1302     solver->step_time = RIL_DEFAULT_STEP_TIME;
1303   }
1304   if (GNUNET_OK == GNUNET_CONFIGURATION_get_value_string (env->cfg, "ats", "RIL_ALGORITHM", &string)
1305       && NULL != string && 0 == strcmp (string, "SARSA"))
1306   {
1307     solver->parameters.algorithm = RIL_ALGO_SARSA;
1308   }
1309   else
1310   {
1311     solver->parameters.algorithm = RIL_DEFAULT_ALGORITHM;
1312   }
1313   if (GNUNET_OK
1314       == GNUNET_CONFIGURATION_get_value_size (env->cfg, "ats", "RIL_DISCOUNT_FACTOR", &tmp))
1315   {
1316     solver->parameters.gamma = (double) tmp / 100;
1317   }
1318   else
1319   {
1320     solver->parameters.gamma = RIL_DEFAULT_DISCOUNT_FACTOR;
1321   }
1322   if (GNUNET_OK
1323       == GNUNET_CONFIGURATION_get_value_size (env->cfg, "ats", "RIL_GRADIENT_STEP_SIZE", &tmp))
1324   {
1325     solver->parameters.alpha = (double) tmp / 100;
1326   }
1327   else
1328   {
1329     solver->parameters.alpha = RIL_DEFAULT_GRADIENT_STEP_SIZE;
1330   }
1331   if (GNUNET_OK == GNUNET_CONFIGURATION_get_value_size (env->cfg, "ats", "RIL_TRACE_DECAY", &tmp))
1332   {
1333     solver->parameters.lambda = (double) tmp / 100;
1334   }
1335   else
1336   {
1337     solver->parameters.lambda = RIL_DEFAULT_TRACE_DECAY;
1338   }
1339
1340   env->sf.s_add = &GAS_ril_address_add;
1341   env->sf.s_address_update_property = &GAS_ril_address_property_changed;
1342   env->sf.s_address_update_session = &GAS_ril_address_session_changed;
1343   env->sf.s_address_update_inuse = &GAS_ril_address_inuse_changed;
1344   env->sf.s_address_update_network = &GAS_ril_address_change_network;
1345   env->sf.s_get = &GAS_ril_get_preferred_address;
1346   env->sf.s_get_stop = &GAS_ril_stop_get_preferred_address;
1347   env->sf.s_pref = &GAS_ril_address_change_preference;
1348   env->sf.s_feedback = &GAS_ril_address_preference_feedback;
1349   env->sf.s_del = &GAS_ril_address_delete;
1350   env->sf.s_bulk_start = &GAS_ril_bulk_start;
1351   env->sf.s_bulk_stop = &GAS_ril_bulk_stop;
1352
1353   solver->plugin_envi = env;
1354   solver->networks_count = env->network_count;
1355   solver->network_entries = GNUNET_malloc (env->network_count * sizeof (struct RIL_Network));
1356   solver->step_count = 0;
1357
1358   for (c = 0; c < env->network_count; c++)
1359   {
1360     cur = &solver->network_entries[c];
1361     cur->type = env->networks[c];
1362     cur->bw_in_available = env->in_quota[c];
1363     cur->bw_in_assigned = 0;
1364     cur->bw_out_available = env->out_quota[c];
1365     cur->bw_out_assigned = 0;
1366   }
1367
1368   solver->next_step = GNUNET_SCHEDULER_add_delayed (
1369       GNUNET_TIME_relative_multiply (GNUNET_TIME_relative_get_millisecond_ (), 1000),
1370       &ril_periodic_step, solver);
1371
1372   return solver;
1373 }
1374
1375 /**
1376  * Exit point for the plugin
1377  *
1378  * @param cls the solver handle
1379  */
1380 void *
1381 libgnunet_plugin_ats_ril_done (void *cls)
1382 {
1383   struct GAS_RIL_Handle *s = cls;
1384   struct RIL_Peer_Agent *cur_agent;
1385   struct RIL_Peer_Agent *next_agent;
1386
1387   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "API_done() Shutting down RIL solver\n");
1388
1389   cur_agent = s->agents_head;
1390   while (NULL != cur_agent)
1391   {
1392     next_agent = cur_agent->next;
1393     GNUNET_CONTAINER_DLL_remove(s->agents_head, s->agents_tail, cur_agent);
1394     agent_die (s, cur_agent);
1395     cur_agent = next_agent;
1396   }
1397
1398   GNUNET_SCHEDULER_cancel (s->next_step);
1399   GNUNET_free(s->network_entries);
1400   GNUNET_free(s);
1401
1402   return NULL ;
1403 }
1404
1405 /**
1406  * Add a new address for a peer to the solver
1407  *
1408  * The address is already contained in the addresses hashmap!
1409  *
1410  * @param solver the solver Handle
1411  * @param address the address to add
1412  * @param network network type of this address
1413  */
1414 void
1415 GAS_ril_address_add (void *solver, struct ATS_Address *address, uint32_t network)
1416 {
1417   struct GAS_RIL_Handle *s = solver;
1418   struct RIL_Peer_Agent *agent;
1419   struct RIL_Address_Wrapped *address_wrapped;
1420   struct RIL_Network *net;
1421   unsigned int m_new;
1422   unsigned int m_old;
1423   unsigned int n_new;
1424   unsigned int n_old;
1425   int i;
1426   unsigned int zero;
1427   uint32_t min_bw = ntohl (GNUNET_CONSTANTS_DEFAULT_BW_IN_OUT.value__);
1428
1429   net = ril_get_network (s, network);
1430   address->solver_information = net;
1431
1432   if (!ril_network_is_active (s, network))
1433   {
1434     LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1435         "API_address_add() Did not add %s address %p for peer '%s', network does not have enough bandwidth\n",
1436         address->plugin, address->addr, GNUNET_i2s (&address->peer));
1437     return;
1438   }
1439
1440   agent = ril_get_agent (s, &address->peer, GNUNET_YES);
1441
1442   //add address
1443   address_wrapped = GNUNET_malloc (sizeof (struct RIL_Address_Wrapped));
1444   address_wrapped->address_naked = address;
1445   GNUNET_CONTAINER_DLL_insert_tail(agent->addresses_head, agent->addresses_tail, address_wrapped);
1446
1447   //increase size of W
1448   m_new = agent->m + RIL_FEATURES_ADDRESS_COUNT;
1449   m_old = agent->m;
1450   n_new = agent->n + 1;
1451   n_old = agent->n;
1452
1453   GNUNET_array_grow(agent->W, agent->n, n_new);
1454   for (i = 0; i < n_new; i++)
1455   {
1456     if (i < n_old)
1457     {
1458       agent->m = m_old;
1459       GNUNET_array_grow(agent->W[i], agent->m, m_new);
1460     }
1461     else
1462     {
1463       zero = 0;
1464       GNUNET_array_grow(agent->W[i], zero, m_new);
1465     }
1466   }
1467
1468   //increase size of old state vector
1469   agent->m = m_old;
1470   GNUNET_array_grow(agent->s_old, agent->m, m_new);
1471
1472   agent->m = m_old;
1473   GNUNET_array_grow(agent->e, agent->m, m_new);
1474
1475   if (NULL == agent->address_inuse)
1476   {
1477     net->bw_in_assigned += min_bw;
1478     net->bw_out_assigned += min_bw;
1479     envi_set_active_suggestion (s, agent, address, min_bw, min_bw, GNUNET_NO);
1480   }
1481
1482   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "API_address_add() Added %s %s address %p for peer '%s'\n",
1483       address->active ? "active" : "inactive", address->plugin, address->addr,
1484       GNUNET_i2s (&address->peer));
1485 }
1486
1487 /**
1488  * Delete an address in the solver
1489  *
1490  * The address is not contained in the address hashmap anymore!
1491  *
1492  * @param solver the solver handle
1493  * @param address the address to remove
1494  * @param session_only delete only session not whole address
1495  */
1496 void
1497 GAS_ril_address_delete (void *solver, struct ATS_Address *address, int session_only)
1498 {
1499   struct GAS_RIL_Handle *s = solver;
1500   struct RIL_Peer_Agent *agent;
1501   struct RIL_Address_Wrapped *address_wrapped;
1502   int address_was_used = address->active;
1503   int address_index;
1504   unsigned int m_new;
1505   unsigned int n_new;
1506   int i;
1507   struct RIL_Network *net;
1508   uint32_t min_bw = ntohl (GNUNET_CONSTANTS_DEFAULT_BW_IN_OUT.value__);
1509
1510   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "API_address_delete() Delete %s%s %s address %p for peer '%s'\n",
1511       session_only ? "session for " : "", address->active ? "active" : "inactive", address->plugin,
1512       address->addr, GNUNET_i2s (&address->peer));
1513
1514   agent = ril_get_agent (s, &address->peer, GNUNET_NO);
1515   if (NULL == agent)
1516   {
1517     net = address->solver_information;
1518     GNUNET_assert(!ril_network_is_active (s, net->type));
1519     LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1520         "No agent allocated for peer yet, since address was in inactive network\n");
1521     return;
1522   }
1523
1524   address_index = agent_address_get_index (agent, address);
1525   address_wrapped = agent_address_get (agent, address);
1526
1527   if (NULL == address_wrapped)
1528   {
1529     net = address->solver_information;
1530     GNUNET_assert(!ril_network_is_active (s, net->type));
1531     LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1532         "Address not considered by agent, address was in inactive network\n");
1533     return;
1534   }
1535
1536   GNUNET_CONTAINER_DLL_remove(agent->addresses_head, agent->addresses_tail, address_wrapped);
1537   GNUNET_free(address_wrapped);
1538
1539   //decrease W
1540   m_new = agent->m - RIL_FEATURES_ADDRESS_COUNT;
1541   n_new = agent->n - 1;
1542
1543   for (i = 0; i < agent->n; i++)
1544   {
1545     ril_cut_from_vector ((void **) &agent->W[i], sizeof(double),
1546         ((s->networks_count * RIL_FEATURES_NETWORK_COUNT)
1547             + (address_index * RIL_FEATURES_ADDRESS_COUNT)), RIL_FEATURES_ADDRESS_COUNT, agent->m);
1548   }
1549   GNUNET_free(agent->W[RIL_ACTION_TYPE_NUM + address_index]);
1550   ril_cut_from_vector ((void **) &agent->W, sizeof(double *), RIL_ACTION_TYPE_NUM + address_index,
1551       1, agent->n);
1552   //correct last action
1553   if (agent->a_old > (RIL_ACTION_TYPE_NUM + address_index))
1554   {
1555     agent->a_old -= 1;
1556   }
1557   else if (agent->a_old == (RIL_ACTION_TYPE_NUM + address_index))
1558   {
1559     agent->a_old = RIL_ACTION_INVALID;
1560   }
1561   //decrease old state vector and eligibility vector
1562   ril_cut_from_vector ((void **) &agent->s_old, sizeof(double),
1563       ((s->networks_count * RIL_FEATURES_NETWORK_COUNT)
1564           + (address_index * RIL_FEATURES_ADDRESS_COUNT)), RIL_FEATURES_ADDRESS_COUNT, agent->m);
1565   ril_cut_from_vector ((void **) &agent->e, sizeof(double),
1566       ((s->networks_count * RIL_FEATURES_NETWORK_COUNT)
1567           + (address_index * RIL_FEATURES_ADDRESS_COUNT)), RIL_FEATURES_ADDRESS_COUNT, agent->m);
1568   agent->m = m_new;
1569   agent->n = n_new;
1570
1571   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "address was used: %s\n", address_was_used ? "yes" : "no");
1572
1573   if (address_was_used)
1574   {
1575     net = address->solver_information;
1576     net->bw_in_assigned -= agent->bw_in;
1577     net->bw_out_assigned -= agent->bw_out;
1578
1579     if (NULL != agent->addresses_head) //if peer has an address left, use it
1580     {
1581       LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "address left: %p\n",
1582           agent->addresses_head->address_naked->addr);
1583       //TODO? check if network/bandwidth update can be done more clever/elegant at different function
1584       envi_set_active_suggestion (s, agent, agent->addresses_head->address_naked, min_bw, min_bw,
1585           GNUNET_NO);
1586       net = agent->addresses_head->address_naked->solver_information;
1587       net->bw_in_assigned -= min_bw;
1588       net->bw_out_assigned -= min_bw;
1589     }
1590     else
1591     {
1592       LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "no address left => disconnect\n");
1593
1594       envi_set_active_suggestion (s, agent, NULL, 0, 0, GNUNET_NO);
1595     }
1596   }
1597
1598   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "Address deleted\n");
1599 }
1600
1601 /**
1602  * Update the properties of an address in the solver
1603  *
1604  * @param solver solver handle
1605  * @param address the address
1606  * @param type the ATSI type in HBO
1607  * @param abs_value the absolute value of the property
1608  * @param rel_value the normalized value
1609  */
1610 void
1611 GAS_ril_address_property_changed (void *solver,
1612     struct ATS_Address *address,
1613     uint32_t type,
1614     uint32_t abs_value,
1615     double rel_value)
1616 {
1617   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1618       "API_address_property_changed() Property '%s' for peer '%s' address %p changed "
1619           "to %.2f \n", GNUNET_ATS_print_property_type (type), GNUNET_i2s (&address->peer),
1620       address->addr, rel_value);
1621   /*
1622    * Nothing to do here, properties are considered in every reward calculation
1623    */
1624 }
1625
1626 /**
1627  * Update the session of an address in the solver
1628  *
1629  * NOTE: values in addresses are already updated
1630  *
1631  * @param solver solver handle
1632  * @param address the address
1633  * @param cur_session the current session
1634  * @param new_session the new session
1635  */
1636 void
1637 GAS_ril_address_session_changed (void *solver,
1638     struct ATS_Address *address,
1639     uint32_t cur_session,
1640     uint32_t new_session)
1641 {
1642   /*
1643    * TODO? Future Work: Potentially add session activity as a feature in state vector
1644    */
1645   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "API_address_session_changed()\n");
1646 }
1647
1648 /**
1649  * Notify the solver that an address is (not) actively used by transport
1650  * to communicate with a remote peer
1651  *
1652  * NOTE: values in addresses are already updated
1653  *
1654  * @param solver solver handle
1655  * @param address the address
1656  * @param in_use usage state
1657  */
1658 void
1659 GAS_ril_address_inuse_changed (void *solver, struct ATS_Address *address, int in_use)
1660 {
1661   /* Nothing to do here.
1662    * Possible TODO? Future Work: Use usage as state vector
1663    */
1664   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1665       "API_address_inuse_changed() Usage for %s address of peer '%s' changed to %s\n",
1666       address->plugin, GNUNET_i2s (&address->peer), (GNUNET_YES == in_use) ? "USED" : "UNUSED");
1667 }
1668
1669 /**
1670  * Notify solver that the network an address is located in has changed
1671  *
1672  * NOTE: values in addresses are already updated
1673  *
1674  * @param solver solver handle
1675  * @param address the address
1676  * @param current_network the current network
1677  * @param new_network the new network
1678  */
1679 void
1680 GAS_ril_address_change_network (void *solver,
1681     struct ATS_Address *address,
1682     uint32_t current_network,
1683     uint32_t new_network)
1684 {
1685   struct GAS_RIL_Handle *s = solver;
1686   struct RIL_Peer_Agent *agent;
1687   struct RIL_Network *net;
1688   uint32_t min_bw = ntohl (GNUNET_CONSTANTS_DEFAULT_BW_IN_OUT.value__);
1689
1690   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG, "API_address_change_network() Network type changed, moving "
1691       "%s address of peer %s from '%s' to '%s'\n",
1692       (GNUNET_YES == address->active) ? "active" : "inactive", GNUNET_i2s (&address->peer),
1693       GNUNET_ATS_print_network_type (current_network), GNUNET_ATS_print_network_type (new_network));
1694
1695   if (address->active && !ril_network_is_active (solver, new_network))
1696   {
1697     GAS_ril_address_delete (solver, address, GNUNET_NO);
1698     return;
1699   }
1700
1701   agent = ril_get_agent (s, &address->peer, GNUNET_NO);
1702   if (NULL == agent)
1703   {
1704     GNUNET_assert(!ril_network_is_active (solver, current_network));
1705
1706     GAS_ril_address_add (s, address, new_network);
1707     return;
1708   }
1709
1710   net = ril_get_network (s, current_network);
1711   net->bw_in_assigned -= agent->bw_in;
1712   net->bw_out_assigned -= agent->bw_out;
1713
1714   net = ril_get_network (s, new_network);
1715   net->bw_in_assigned -= min_bw;
1716   net->bw_out_assigned -= min_bw;
1717   address->solver_information = net;
1718 }
1719
1720 /**
1721  * Give feedback about the current assignment
1722  *
1723  * @param solver the solver handle
1724  * @param application the application
1725  * @param peer the peer to change the preference for
1726  * @param scope the time interval for this feedback: [now - scope .. now]
1727  * @param kind the kind to change the preference
1728  * @param score the score
1729  */
1730 void
1731 GAS_ril_address_preference_feedback (void *solver,
1732     void *application,
1733     const struct GNUNET_PeerIdentity *peer,
1734     const struct GNUNET_TIME_Relative scope,
1735     enum GNUNET_ATS_PreferenceKind kind,
1736     double score)
1737 {
1738   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1739       "API_address_preference_feedback() Peer '%s' got a feedback of %+.3f from application %s for "
1740           "preference %s for %d seconds\n", GNUNET_i2s (peer), "UNKNOWN",
1741       GNUNET_ATS_print_preference_type (kind), scope.rel_value_us / 1000000);
1742 }
1743
1744 /**
1745  * Start a bulk operation
1746  *
1747  * Since new calculations of the assignment are not triggered by a change of preferences, as it
1748  * happens in the proportional and the mlp solver, there is no need to block this solver.
1749  *
1750  * @param solver the solver
1751  */
1752 void
1753 GAS_ril_bulk_start (void *solver)
1754 {
1755   /* nop */
1756 }
1757
1758 /**
1759  * Bulk operation done
1760  *
1761  * Since new calculations of the assignment are not triggered by a change of preferences, as it
1762  * happens in the proportional and the mlp solver, there is no need to block this solver.
1763  *
1764  * @param solver the solver handle
1765  */
1766 void
1767 GAS_ril_bulk_stop (void *solver)
1768 {
1769   /* nop */
1770 }
1771
1772 /**
1773  * Tell solver to notify ATS if the address to use changes for a specific
1774  * peer using the bandwidth changed callback
1775  *
1776  * The solver must only notify about changes for peers with pending address
1777  * requests!
1778  *
1779  * @param solver the solver handle
1780  * @param peer the identity of the peer
1781  */
1782 const struct ATS_Address *
1783 GAS_ril_get_preferred_address (void *solver, const struct GNUNET_PeerIdentity *peer)
1784 {
1785   /*
1786    * activate agent, return currently chosen address
1787    */
1788   struct GAS_RIL_Handle *s = solver;
1789   struct RIL_Peer_Agent *agent;
1790   struct RIL_Network *net;
1791
1792   agent = ril_get_agent (s, peer, GNUNET_YES);
1793
1794   agent->is_active = GNUNET_YES;
1795
1796   if (agent->address_inuse)
1797   {
1798     net = agent->address_inuse->solver_information;
1799     net->bw_in_assigned += agent->bw_in;
1800     net->bw_out_assigned += agent->bw_out;
1801   }
1802   envi_set_active_suggestion (s, agent, agent->address_inuse, agent->bw_in, agent->bw_out,
1803       GNUNET_YES);
1804
1805   if (agent->address_inuse)
1806   {
1807     LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1808         "API_get_preferred_address() Activated agent for peer '%s' with %s address %p\n",
1809         GNUNET_i2s (peer), agent->address_inuse->plugin, agent->address_inuse->addr);
1810   }
1811   else
1812   {
1813     LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1814         "API_get_preferred_address() Activated agent for peer '%s', but no address available\n",
1815         GNUNET_i2s (peer));
1816   }
1817
1818   return agent->address_inuse;
1819 }
1820
1821 /**
1822  * Tell solver stop notifying ATS about changes for this peers
1823  *
1824  * The solver must only notify about changes for peers with pending address
1825  * requests!
1826  *
1827  * @param solver the solver handle
1828  * @param peer the peer
1829  */
1830 void
1831 GAS_ril_stop_get_preferred_address (void *solver, const struct GNUNET_PeerIdentity *peer)
1832 {
1833   struct GAS_RIL_Handle *s = solver;
1834   struct RIL_Peer_Agent *agent;
1835   struct RIL_Network *net;
1836
1837   agent = ril_get_agent (s, peer, GNUNET_NO);
1838
1839   if (NULL == agent)
1840   {
1841     GNUNET_break(0);
1842     return;
1843   }
1844   if (GNUNET_NO == agent->is_active)
1845   {
1846     GNUNET_break(0);
1847     return;
1848   }
1849
1850   agent->is_active = GNUNET_NO;
1851   if (agent->address_inuse)
1852   {
1853     net = agent->address_inuse->solver_information;
1854     net->bw_in_assigned -= agent->bw_in;
1855     net->bw_out_assigned -= agent->bw_out;
1856   }
1857   envi_set_active_suggestion (s, agent, agent->address_inuse, agent->bw_in, agent->bw_out,
1858       GNUNET_YES);
1859
1860   LOG(GNUNET_ERROR_TYPE_DEBUG,
1861       "API_stop_get_preferred_address() Paused agent for peer '%s' with %s address\n",
1862       GNUNET_i2s (peer), agent->address_inuse->plugin);
1863 }
1864
1865 /* end of libgnunet_plugin_ats_ril.c */