]> git.donarmstrong.com Git - bamtools.git/blobdiff - src/api/internal/io/BamHttp_p.cpp
Stablized HTTP access on all platforms. (issue #54, issue #11)
[bamtools.git] / src / api / internal / io / BamHttp_p.cpp
index 289282993c723d9b5bc0bc3669a067b53e65f995..b089172b5ea632a26a040036e4f931cf5de24d69 100644 (file)
 // BamHttp_p.cpp (c) 2011 Derek Barnett
 // Marth Lab, Department of Biology, Boston College
 // ---------------------------------------------------------------------------
-// Last modified: 25 October 2011 (DB)
+// Last modified: 24 July 2013 (DB)
 // ---------------------------------------------------------------------------
 // Provides reading/writing of BAM files on HTTP server
 // ***************************************************************************
 
+#include "api/BamAux.h"
 #include "api/internal/io/BamHttp_p.h"
+#include "api/internal/io/HttpHeader_p.h"
+#include "api/internal/io/TcpSocket_p.h"
 using namespace BamTools;
 using namespace BamTools::Internal;
 
+#include <cassert>
+#include <cctype>
+#include <cstdlib>
+#include <algorithm>
+#include <sstream>
 using namespace std;
 
+namespace BamTools {
+namespace Internal {
+
+// -----------
+// constants
+// -----------
+
+static const string HTTP_PORT   = "80";
+static const string HTTP_PREFIX = "http://";
+static const size_t HTTP_PREFIX_LENGTH = 7;
+
+static const string DOUBLE_NEWLINE = "\n\n";
+
+static const string GET_METHOD   = "GET";
+static const string HEAD_METHOD  = "HEAD";
+static const string HOST_HEADER  = "Host";
+static const string RANGE_HEADER = "Range";
+static const string BYTES_PREFIX = "bytes=";
+static const string CONTENT_LENGTH_HEADER = "Content-Length";
+
+static const char HOST_SEPARATOR  = '/';
+static const char PROXY_SEPARATOR = ':';
+
+// -----------------
+// utility methods
+// -----------------
+
+static inline
+bool endsWith(const string& source, const string& pattern) {
+    return ( source.find(pattern) == (source.length() - pattern.length()) );
+}
+
+static inline
+string toLower(const string& s) {
+    string out;
+    const size_t sSize = s.size();
+    out.reserve(sSize);
+    for ( size_t i = 0; i < sSize; ++i )
+        out[i] = tolower(s[i]);
+    return out;
+}
+
+} // namespace Internal
+} // namespace BamTools
+
+// ------------------------
+// BamHttp implementation
+// ------------------------
+
 BamHttp::BamHttp(const string& url)
     : IBamIODevice()
+    , m_socket(new TcpSocket)
+    , m_port(HTTP_PORT)
+    , m_request(0)
+    , m_response(0)
+    , m_isUrlParsed(false)
+    , m_filePosition(-1)
+    , m_fileEndPosition(-1)
+    , m_rangeEndPosition(-1)
 {
-    BT_ASSERT_X(false, "BamHttp not yet implemented");
+    ParseUrl(url);
+}
+
+BamHttp::~BamHttp(void) {
+
+    // close connection & clean up
+    Close();
+    if ( m_socket )
+        delete m_socket;
 }
 
-BamHttp::~BamHttp(void) { }
+void BamHttp::ClearResponse(void) {
+    if ( m_response ) {
+        delete m_response;
+        m_response = 0;
+    }
+}
 
 void BamHttp::Close(void) {
-    return ;
+
+    // disconnect socket & clear related resources
+    DisconnectSocket();
+
+    // reset state
+    m_isUrlParsed = false;
+    m_filePosition     = -1;
+    m_fileEndPosition  = -1;
+    m_rangeEndPosition = -1;
+    m_mode = IBamIODevice::NotOpen;
+}
+
+bool BamHttp::ConnectSocket(void) {
+
+    BT_ASSERT_X(m_socket, "null socket?");
+
+    // any state checks, etc?
+    if ( !m_socket->ConnectToHost(m_hostname, m_port, m_mode) ) {
+        SetErrorString("BamHttp::ConnectSocket", m_socket->GetErrorString());
+        return false;
+    }
+
+    // return success
+    return true;
+}
+
+void BamHttp::DisconnectSocket(void) {
+
+    // disconnect socket & clean up
+    m_socket->DisconnectFromHost();
+    ClearResponse();
+    if ( m_request )  {
+        delete m_request;
+        m_request = 0;
+    }
+}
+
+bool BamHttp::EnsureSocketConnection(void) {
+    if ( m_socket->IsConnected() )
+        return true;
+    return ConnectSocket();
+}
+
+bool BamHttp::IsOpen(void) const {
+    return IBamIODevice::IsOpen() && m_isUrlParsed;
 }
 
 bool BamHttp::IsRandomAccess(void) const {
@@ -30,27 +152,393 @@ bool BamHttp::IsRandomAccess(void) const {
 }
 
 bool BamHttp::Open(const IBamIODevice::OpenMode mode) {
-    (void) mode;
+
+    // BamHttp only supports read-only access
+    if ( mode != IBamIODevice::ReadOnly ) {
+        SetErrorString("BamHttp::Open", "writing on this device is not supported");
+        return false;
+    }
+    m_mode = mode;
+
+    // attempt connection to socket
+    if ( !ConnectSocket() ) {
+        SetErrorString("BamHttp::Open", m_socket->GetErrorString());
+        return false;
+    }
+
+    // initialize our file positions
+    m_filePosition     = 0;
+    m_fileEndPosition  = 0;
+    m_rangeEndPosition = 0;
+
+    // attempt to send initial request (just 'HEAD' to check connection)
+    if ( !SendHeadRequest() ) {
+        SetErrorString("BamHttp::Open", m_socket->GetErrorString());
+        return false;
+    }
+
+    // clear response from HEAD request, not needed
+    ClearResponse();
+
+    // return success
     return true;
 }
 
-size_t BamHttp::Read(char* data, const unsigned int numBytes) {
-    (void)data;
-    (void)numBytes;
-    return 0;
+void BamHttp::ParseUrl(const string& url) {
+
+    // clear flag to start
+    m_isUrlParsed = false;
+
+    // make sure url starts with "http://", case-insensitive
+    string tempUrl(url);
+    toLower(tempUrl);
+    const size_t prefixFound = tempUrl.find(HTTP_PREFIX);
+    if ( prefixFound == string::npos )
+        return;
+
+    // find end of host name portion (first '/' hit after the prefix)
+    const size_t firstSlashFound = tempUrl.find(HOST_SEPARATOR, HTTP_PREFIX_LENGTH);
+    if ( firstSlashFound == string::npos ) {
+        ;  // no slash found... no filename given along with host?
+    }
+
+    // fetch hostname (check for proxy port)
+    string hostname = tempUrl.substr(HTTP_PREFIX_LENGTH, (firstSlashFound - HTTP_PREFIX_LENGTH));
+    const size_t colonFound = hostname.find(PROXY_SEPARATOR);
+    if ( colonFound != string::npos ) {
+        ; // TODO: handle proxy port (later, just skip for now)
+    } else {
+        m_hostname = hostname;
+        m_port = HTTP_PORT;
+    }
+
+    // store remainder of URL as filename (must be non-empty)
+    string filename = tempUrl.substr(firstSlashFound);
+    if ( filename.empty() )
+        return;
+    m_filename = filename;
+
+    // set parsed OK flag
+    m_isUrlParsed = true;
 }
 
-bool BamHttp::Seek(const int64_t& position) {
-    (void)position;
+int64_t BamHttp::Read(char* data, const unsigned int numBytes) {
+
+    // if BamHttp not in a valid state
+    if ( !IsOpen() )
+        return -1;
+
+    int64_t numBytesReadSoFar = 0;
+    while ( numBytesReadSoFar < numBytes ) {
+
+        const size_t remaining = static_cast<size_t>( numBytes - numBytesReadSoFar );
+
+        // if we're not holding a valid GET reponse, get one
+        if ( m_response == 0 ) {
+            if ( !SendGetRequest(remaining) )
+                return -1;
+        }
+        BT_ASSERT_X(m_response, "null HTTP response");
+
+        // check response status code
+        const int statusCode = m_response->GetStatusCode();
+
+        // if we receieved full file contents in response
+        if ( statusCode == 200 ) {
+
+            // try to read 'remaining' bytes from socket
+            const int64_t socketBytesRead = ReadFromSocket(data+numBytesReadSoFar, remaining);
+
+            // if error
+            if ( socketBytesRead < 0 ) {
+                SetErrorString("BamHttp::Read", m_socket->GetErrorString());
+                return -1;
+            }
+
+            // EOF
+            else if ( socketBytesRead == 0 )
+                return numBytesReadSoFar;
+
+            // update counters
+            numBytesReadSoFar += socketBytesRead;
+            m_filePosition    += socketBytesRead;
+
+        }
+
+        // else if we received a range of bytes in response
+        else if ( statusCode == 206 ) {
+
+            // if we've exhausted the last request
+            if ( m_filePosition == m_rangeEndPosition ) {
+                if ( !SendGetRequest(remaining) )
+                    return -1;
+            }
+
+            else {
+
+                // try to read 'remaining' bytes from socket
+                const int64_t socketBytesRead = ReadFromSocket(data+numBytesReadSoFar, remaining);
+
+                // if error
+                if ( socketBytesRead < 0 ) {
+                    SetErrorString("BamHttp::Read", m_socket->GetErrorString());
+                    return -1;
+                }
+
+                // maybe EOF
+                else if ( socketBytesRead == 0 ) {
+
+                    // if we know we're not at end position, fire off a new request
+                    if ( m_fileEndPosition > 0 && m_filePosition < m_fileEndPosition ) {
+                        if ( !SendGetRequest() )
+                            return -1;
+                    } else
+                        return numBytesReadSoFar;
+                }
+
+                // update counters
+                numBytesReadSoFar += socketBytesRead;
+                m_filePosition    += socketBytesRead;
+            }
+        }
+
+
+        // else some other HTTP status
+        else {
+            SetErrorString("BamHttp::Read", "unsupported status code in response");
+            return -1;
+        }
+    }
+
+    // return actual number of bytes read
+    return numBytesReadSoFar;
+}
+
+int64_t BamHttp::ReadFromSocket(char* data, const unsigned int maxNumBytes) {
+    return m_socket->Read(data, maxNumBytes);
+}
+
+bool BamHttp::ReceiveResponse(void) {
+
+    // fetch header, up until double new line
+    string responseHeader;
+    do {
+
+        // make sure we can read a line
+        if ( !m_socket->WaitForReadLine() )
+            return false;
+
+        // read line & append to full header
+        const string headerLine = m_socket->ReadLine();
+        responseHeader += headerLine;
+
+    } while ( !endsWith(responseHeader, DOUBLE_NEWLINE) );
+
+    // sanity check
+    if ( responseHeader.empty() ) {
+        SetErrorString("BamHttp::ReceiveResponse", "empty HTTP response");
+        Close();
+        return false;
+    }
+
+    // create response from header text
+    m_response = new HttpResponseHeader(responseHeader);
+    if ( !m_response->IsValid() ) {
+        SetErrorString("BamHttp::ReceiveResponse", "could not parse HTTP response");
+        Close();
+        return false;
+    }
+
+    // if we get here, success
     return true;
 }
 
+bool BamHttp::Seek(const int64_t& position, const int origin) {
+
+    // if HTTP device not in a valid state
+    if ( !IsOpen() ) {
+        SetErrorString("BamHttp::Seek", "cannot seek on unopen connection");
+        return false;
+    }
+
+    // reset the connection
+    DisconnectSocket();
+    if ( !ConnectSocket() ) {
+        SetErrorString("BamHttp::Seek", m_socket->GetErrorString());
+        return false;
+    }
+
+    // udpate file position
+    switch ( origin ) {
+        case SEEK_CUR : m_filePosition += position; break;
+        case SEEK_SET : m_filePosition  = position; break;
+        default :
+            SetErrorString("BamHttp::Seek", "unsupported seek origin");
+            return false;
+    }
+
+    // return success
+    return true;
+}
+
+bool BamHttp::SendGetRequest(const size_t numBytes) {
+
+    // clear previous data
+    ClearResponse();
+    if ( m_request )
+        delete m_request;
+    m_socket->ClearBuffer();
+
+    // make sure we're connected
+    if ( !EnsureSocketConnection() )
+        return false;
+
+    // create range string
+    const int64_t endPosition = m_filePosition + std::max(static_cast<size_t>(0x10000), numBytes);
+    stringstream range("");
+    range << BYTES_PREFIX << m_filePosition << '-' << endPosition;
+
+    // create request
+    m_request = new HttpRequestHeader(GET_METHOD, m_filename);
+    m_request->SetField(HOST_HEADER,  m_hostname);
+    m_request->SetField(RANGE_HEADER, range.str());
+
+    // send request
+    const string requestHeader = m_request->ToString();
+    const size_t headerSize    = requestHeader.size();
+    if ( WriteToSocket(requestHeader.c_str(), headerSize) != headerSize ) {
+        SetErrorString("BamHttp::SendHeadRequest", m_socket->GetErrorString());
+        return false;
+    }
+
+    // ensure clean buffer
+    m_socket->ClearBuffer();
+
+    // wait for response
+    if ( !ReceiveResponse() ) {
+        SetErrorString("BamHttp::SendGetRequest", m_socket->GetErrorString());
+        Close();
+        return false;
+    }
+    BT_ASSERT_X(m_response, "BamHttp::SendGetRequest : null HttpResponse");
+    BT_ASSERT_X(m_response->IsValid(), "BamHttp::SendGetRequest : invalid HttpResponse");
+
+    // check response status code
+    const int statusCode = m_response->GetStatusCode();
+    switch ( statusCode ) {
+
+        // ranged response, as requested
+        case 206 :
+            // get content length if available
+            if ( m_response->ContainsKey(CONTENT_LENGTH_HEADER) ) {
+                const string contentLengthString = m_response->GetValue(CONTENT_LENGTH_HEADER);
+                m_rangeEndPosition = m_filePosition + atoi( contentLengthString.c_str() );
+            }
+            return true;
+
+        // full contents, not range
+        case 200 :
+        {
+            // skip up to current file position
+            RaiiBuffer tmp(0x8000);
+            int64_t numBytesRead = 0;
+            while ( numBytesRead < m_filePosition ) {
+
+                // read data from response
+                const int64_t remaining = m_filePosition - numBytesRead;
+                const size_t bytesToRead = static_cast<size_t>( (remaining > 0x8000) ? 0x8000 : remaining );
+                const int64_t socketBytesRead = ReadFromSocket(tmp.Buffer, bytesToRead);
+
+                // if error
+                if ( socketBytesRead < 0 ) {
+                    SetErrorString("BamHttp::SendGetRequest", m_socket->GetErrorString());
+                    Close();
+                    return false;
+                }
+
+                // else if EOF
+                else if ( socketBytesRead == 0 && m_socket->BufferBytesAvailable() == 0 )
+                    break;
+
+                // update byte counter
+                numBytesRead += socketBytesRead;
+            }
+
+            // return success
+            return ( numBytesRead == m_filePosition);
+        }
+
+        // any other status codes
+        default:
+            break;
+    }
+
+    // fail on unexpected status code
+    SetErrorString("BamHttp::SendGetRequest", "unsupported status code in response");
+    Close();
+    return false;
+}
+
+bool BamHttp::SendHeadRequest(void) {
+
+    // ensure clean slate
+    ClearResponse();
+    if ( m_request )
+        delete m_request;
+    m_socket->ClearBuffer();
+
+    // make sure we're connected
+    if ( !EnsureSocketConnection() )
+        return false;
+
+    // create request
+    m_request = new HttpRequestHeader(HEAD_METHOD, m_filename);
+    m_request->SetField(HOST_HEADER, m_hostname);
+
+    // send request
+    const string requestHeader = m_request->ToString();
+    const size_t headerSize    = requestHeader.size();
+    if ( WriteToSocket(requestHeader.c_str(), headerSize) != headerSize ) {
+        SetErrorString("BamHttp::SendHeadRequest", m_socket->GetErrorString());
+        return false;
+    }
+
+    m_socket->ClearBuffer();
+
+    // wait for response from server
+    if ( !ReceiveResponse() ) {
+        SetErrorString("BamHttp::SendHeadRequest", m_socket->GetErrorString());
+        Close();
+        return false;
+    }
+    BT_ASSERT_X(m_response, "BamHttp::SendHeadRequest : null HttpResponse");
+    BT_ASSERT_X(m_response->IsValid(), "BamHttp::SendHeadRequest : invalid HttpResponse");
+
+    // get content length if available
+    if ( m_response->ContainsKey(CONTENT_LENGTH_HEADER) ) {
+        const string contentLengthString = m_response->GetValue(CONTENT_LENGTH_HEADER);
+        m_fileEndPosition = atoi( contentLengthString.c_str() ) - 1;
+    }
+
+    // return whether we found any errors
+    return m_socket->GetError() == TcpSocket::NoError;
+}
+
 int64_t BamHttp::Tell(void) const {
-    return -1;
+    return ( IsOpen() ? m_filePosition : -1 );
 }
 
-size_t BamHttp::Write(const char* data, const unsigned int numBytes) {
+int64_t BamHttp::Write(const char* data, const unsigned int numBytes) {
     (void)data;
     (void)numBytes;
-    return 0;
+    BT_ASSERT_X(false, "BamHttp::Write : write-mode not supported on this device");
+    SetErrorString("BamHttp::Write", "write-mode not supported on this device");
+    return -1;
+}
+
+int64_t BamHttp::WriteToSocket(const char* data, const unsigned int numBytes) {
+    if ( !m_socket->IsConnected() )
+        return -1;
+    m_socket->ClearBuffer();
+    return m_socket->Write(data, numBytes);
 }