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732c88520d112f338e36946b10b3f7e4dff10854
[openhab-addons.git] /
1 /**
2  * Copyright (c) 2010-2023 Contributors to the openHAB project
3  *
4  * See the NOTICE file(s) distributed with this work for additional
5  * information.
6  *
7  * This program and the accompanying materials are made available under the
8  * terms of the Eclipse Public License 2.0 which is available at
9  * http://www.eclipse.org/legal/epl-2.0
10  *
11  * SPDX-License-Identifier: EPL-2.0
12  */
13 package org.openhab.binding.knx.internal.client;
14
15 import static org.openhab.binding.knx.internal.dpt.DPTUtil.NORMALIZED_DPT;
16
17 import java.time.Duration;
18 import java.util.Optional;
19 import java.util.Set;
20 import java.util.concurrent.CancellationException;
21 import java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet;
22 import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
23 import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
24 import java.util.concurrent.ScheduledFuture;
25 import java.util.concurrent.TimeUnit;
26 import java.util.function.Consumer;
27
28 import org.eclipse.jdt.annotation.NonNullByDefault;
29 import org.eclipse.jdt.annotation.Nullable;
30 import org.openhab.binding.knx.internal.dpt.ValueEncoder;
31 import org.openhab.binding.knx.internal.handler.GroupAddressListener;
32 import org.openhab.binding.knx.internal.handler.KNXBridgeBaseThingHandler.CommandExtensionData;
33 import org.openhab.binding.knx.internal.i18n.KNXTranslationProvider;
34 import org.openhab.core.thing.ThingStatus;
35 import org.openhab.core.thing.ThingStatusDetail;
36 import org.openhab.core.thing.ThingUID;
37 import org.openhab.core.types.Type;
38 import org.slf4j.Logger;
39 import org.slf4j.LoggerFactory;
40
41 import tuwien.auto.calimero.CloseEvent;
42 import tuwien.auto.calimero.DetachEvent;
43 import tuwien.auto.calimero.FrameEvent;
44 import tuwien.auto.calimero.GroupAddress;
45 import tuwien.auto.calimero.IndividualAddress;
46 import tuwien.auto.calimero.KNXException;
47 import tuwien.auto.calimero.KNXIllegalArgumentException;
48 import tuwien.auto.calimero.datapoint.CommandDP;
49 import tuwien.auto.calimero.datapoint.Datapoint;
50 import tuwien.auto.calimero.device.ProcessCommunicationResponder;
51 import tuwien.auto.calimero.link.KNXNetworkLink;
52 import tuwien.auto.calimero.link.NetworkLinkListener;
53 import tuwien.auto.calimero.mgmt.Destination;
54 import tuwien.auto.calimero.mgmt.ManagementClient;
55 import tuwien.auto.calimero.mgmt.ManagementClientImpl;
56 import tuwien.auto.calimero.mgmt.ManagementProcedures;
57 import tuwien.auto.calimero.mgmt.ManagementProceduresImpl;
58 import tuwien.auto.calimero.process.ProcessCommunication;
59 import tuwien.auto.calimero.process.ProcessCommunicator;
60 import tuwien.auto.calimero.process.ProcessCommunicatorImpl;
61 import tuwien.auto.calimero.process.ProcessEvent;
62 import tuwien.auto.calimero.process.ProcessListener;
63 import tuwien.auto.calimero.secure.KnxSecureException;
64 import tuwien.auto.calimero.secure.SecureApplicationLayer;
65 import tuwien.auto.calimero.secure.Security;
66
67 /**
68  * KNX Client which encapsulates the communication with the KNX bus via the calimero libary.
69  *
70  * @author Simon Kaufmann - initial contribution and API.
71  *
72  */
73 @NonNullByDefault
74 public abstract class AbstractKNXClient implements NetworkLinkListener, KNXClient {
75     public enum ClientState {
76         INIT,
77         RUNNING,
78         INTERRUPTED,
79         DISPOSE
80     }
81
82     private ClientState state = ClientState.INIT;
83
84     private static final int MAX_SEND_ATTEMPTS = 2;
85
86     private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(AbstractKNXClient.class);
87
88     private final ThingUID thingUID;
89     private final int responseTimeout;
90     private final int readingPause;
91     private final int autoReconnectPeriod;
92     private final int readRetriesLimit;
93     private final StatusUpdateCallback statusUpdateCallback;
94     private final ScheduledExecutorService knxScheduler;
95     private final CommandExtensionData commandExtensionData;
96
97     private @Nullable ProcessCommunicator processCommunicator;
98     private @Nullable ProcessCommunicationResponder responseCommunicator;
99     private @Nullable ManagementProcedures managementProcedures;
100     private @Nullable ManagementClient managementClient;
101     private @Nullable KNXNetworkLink link;
102     private @Nullable DeviceInfoClient deviceInfoClient;
103     private @Nullable ScheduledFuture<?> busJob;
104     private @Nullable ScheduledFuture<?> connectJob;
105
106     private final Set<GroupAddressListener> groupAddressListeners = new CopyOnWriteArraySet<>();
107     private final LinkedBlockingQueue<ReadDatapoint> readDatapoints = new LinkedBlockingQueue<>();
108
109     @FunctionalInterface
110     private interface ListenerNotification {
111         void apply(BusMessageListener listener, IndividualAddress source, GroupAddress destination, byte[] asdu);
112     }
113
114     @NonNullByDefault({})
115     private final ProcessListener processListener = new ProcessListener() {
116
117         @Override
118         public void detached(DetachEvent e) {
119             logger.debug("The KNX network link was detached from the process communicator");
120         }
121
122         @Override
123         public void groupWrite(ProcessEvent e) {
124             processEvent("Group Write", e, (listener, source, destination, asdu) -> listener
125                     .onGroupWrite(AbstractKNXClient.this, source, destination, asdu));
126         }
127
128         @Override
129         public void groupReadRequest(ProcessEvent e) {
130             processEvent("Group Read Request", e, (listener, source, destination, asdu) -> listener
131                     .onGroupRead(AbstractKNXClient.this, source, destination, asdu));
132         }
133
134         @Override
135         public void groupReadResponse(ProcessEvent e) {
136             processEvent("Group Read Response", e, (listener, source, destination, asdu) -> listener
137                     .onGroupReadResponse(AbstractKNXClient.this, source, destination, asdu));
138         }
139     };
140
141     public AbstractKNXClient(int autoReconnectPeriod, ThingUID thingUID, int responseTimeout, int readingPause,
142             int readRetriesLimit, ScheduledExecutorService knxScheduler, CommandExtensionData commandExtensionData,
143             StatusUpdateCallback statusUpdateCallback) {
144         this.autoReconnectPeriod = autoReconnectPeriod;
145         this.thingUID = thingUID;
146         this.responseTimeout = responseTimeout;
147         this.readingPause = readingPause;
148         this.readRetriesLimit = readRetriesLimit;
149         this.knxScheduler = knxScheduler;
150         this.statusUpdateCallback = statusUpdateCallback;
151         this.commandExtensionData = commandExtensionData;
152     }
153
154     public void initialize() {
155         connect();
156     }
157
158     private void scheduleReconnectJob() {
159         if (autoReconnectPeriod > 0) {
160             // schedule connect job, for the first connection ignore autoReconnectPeriod and use 1 sec
161             final long reconnectDelayS = (state == ClientState.INIT) ? 1 : autoReconnectPeriod;
162             final String prefix = (state == ClientState.INIT) ? "re" : "";
163             logger.debug("Bridge {} scheduling {}connect in {}s", thingUID, prefix, reconnectDelayS);
164             connectJob = knxScheduler.schedule(this::connect, reconnectDelayS, TimeUnit.SECONDS);
165         }
166     }
167
168     private void cancelReconnectJob() {
169         final ScheduledFuture<?> currentReconnectJob = connectJob;
170         if (currentReconnectJob != null) {
171             currentReconnectJob.cancel(true);
172             connectJob = null;
173         }
174     }
175
176     protected abstract KNXNetworkLink establishConnection() throws KNXException, InterruptedException;
177
178     private synchronized boolean connectIfNotAutomatic() {
179         if (!isConnected()) {
180             return connectJob == null && connect();
181         }
182         return true;
183     }
184
185     private synchronized boolean connect() {
186         if (state == ClientState.INIT) {
187             state = ClientState.RUNNING;
188         } else if (state == ClientState.DISPOSE) {
189             logger.trace("connect() ignored, closing down");
190             return false;
191         }
192
193         if (isConnected()) {
194             return true;
195         }
196         try {
197             // We have a valid "connection" object, this is ensured by IPClient.java.
198             // "releaseConnection" is actually removing all registered users of this connection and stopping
199             // all threads.
200             // Note that this will also kill this function in the following call to sleep in case of a
201             // connection loss -> restart is via triggered via scheduledReconnect in handler for InterruptedException.
202             releaseConnection();
203             Thread.sleep(1000);
204             logger.debug("Bridge {} is connecting to KNX bus", thingUID);
205
206             // now establish (possibly encrypted) connection, according to settings (tunnel, routing, secure...)
207             KNXNetworkLink link = establishConnection();
208             this.link = link;
209
210             // ManagementProcedures provided by Calimero: allow managing other KNX devices, e.g. check if an address is
211             // reachable.
212             // Note for KNX Secure: ManagmentProcedueresImpl currently does not provide a ctor with external SAL,
213             // it internally creates an instance of ManagementClientImpl, which uses
214             // Security.defaultInstallation().deviceToolKeys()
215             // Protected ctor using given ManagementClientImpl is avalable (custom class to be inherited)
216             managementProcedures = new ManagementProceduresImpl(link);
217
218             // ManagementClient provided by Calimero: allow reading device info, etc.
219             // Note for KNX Secure: ManagementClientImpl does not provide a ctor with external SAL in Calimero 2.5,
220             // is uses global Security.defaultInstalltion().deviceToolKeys()
221             // Current main branch includes a protected ctor (custom class to be inherited)
222             // TODO Calimero>2.5: check if there is a new way to provide security info, there is a new protected ctor
223             // TODO check if we can avoid creating another ManagementClient and re-use this from ManagemntProcedures
224             ManagementClient managementClient = new ManagementClientImpl(link);
225             managementClient.responseTimeout(Duration.ofSeconds(responseTimeout));
226             this.managementClient = managementClient;
227
228             // OH helper for reading device info, based on managementClient above
229             deviceInfoClient = new DeviceInfoClientImpl(managementClient);
230
231             // ProcessCommunicator provides main KNX communication (Calimero).
232             // Note for KNX Secure: SAL to be provided
233             ProcessCommunicator processCommunicator = new ProcessCommunicatorImpl(link);
234             processCommunicator.responseTimeout(Duration.ofSeconds(responseTimeout));
235             processCommunicator.addProcessListener(processListener);
236             this.processCommunicator = processCommunicator;
237
238             // ProcessCommunicationResponder provides responses to requests from KNX bus (Calimero).
239             // Note for KNX Secure: SAL to be provided
240             this.responseCommunicator = new ProcessCommunicationResponder(link,
241                     new SecureApplicationLayer(link, Security.defaultInstallation()));
242
243             // register this class, callbacks will be triggered
244             link.addLinkListener(this);
245
246             // create a job carrying out read requests
247             busJob = knxScheduler.scheduleWithFixedDelay(this::readNextQueuedDatapoint, 0, readingPause,
248                     TimeUnit.MILLISECONDS);
249
250             statusUpdateCallback.updateStatus(ThingStatus.ONLINE);
251             connectJob = null;
252
253             logger.info("Bridge {} connected to KNX bus", thingUID);
254
255             state = ClientState.RUNNING;
256             return true;
257         } catch (InterruptedException e) {
258             ClientState lastState = state;
259             state = ClientState.INTERRUPTED;
260
261             logger.trace("Bridge {}, connection interrupted", thingUID);
262
263             disconnect(e);
264             if (lastState != ClientState.DISPOSE) {
265                 scheduleReconnectJob();
266             }
267
268             return false;
269         } catch (KNXException | KnxSecureException e) {
270             logger.debug("Bridge {} cannot connect: {}", thingUID, e.getMessage());
271             disconnect(e);
272             scheduleReconnectJob();
273             return false;
274         } catch (KNXIllegalArgumentException e) {
275             logger.debug("Bridge {} cannot connect: {}", thingUID, e.getMessage());
276             disconnect(e, Optional.of(ThingStatusDetail.CONFIGURATION_ERROR));
277             return false;
278         }
279     }
280
281     private void disconnect(@Nullable Exception e) {
282         disconnect(e, Optional.empty());
283     }
284
285     private synchronized void disconnect(@Nullable Exception e, Optional<ThingStatusDetail> detail) {
286         releaseConnection();
287         if (e != null) {
288             statusUpdateCallback.updateStatus(ThingStatus.OFFLINE, detail.orElse(ThingStatusDetail.COMMUNICATION_ERROR),
289                     KNXTranslationProvider.I18N.getLocalizedException(e));
290         } else {
291             statusUpdateCallback.updateStatus(ThingStatus.OFFLINE);
292         }
293     }
294
295     protected void releaseConnection() {
296         logger.debug("Bridge {} is disconnecting from KNX bus", thingUID);
297         var tmplink = link;
298         if (tmplink != null) {
299             tmplink.removeLinkListener(this);
300         }
301         busJob = nullify(busJob, j -> j.cancel(true));
302         readDatapoints.clear();
303         responseCommunicator = nullify(responseCommunicator, rc -> {
304             rc.removeProcessListener(processListener);
305             rc.detach();
306         });
307         processCommunicator = nullify(processCommunicator, pc -> {
308             pc.removeProcessListener(processListener);
309             pc.detach();
310         });
311         deviceInfoClient = null;
312         managementClient = nullify(managementClient, ManagementClient::detach);
313         managementProcedures = nullify(managementProcedures, ManagementProcedures::detach);
314         link = nullify(link, KNXNetworkLink::close);
315         logger.trace("Bridge {} disconnected from KNX bus", thingUID);
316     }
317
318     private <T> @Nullable T nullify(@Nullable T target, @Nullable Consumer<T> lastWill) {
319         if (target != null && lastWill != null) {
320             lastWill.accept(target);
321         }
322         return null;
323     }
324
325     private void processEvent(String task, ProcessEvent event, ListenerNotification action) {
326         GroupAddress destination = event.getDestination();
327         IndividualAddress source = event.getSourceAddr();
328         byte[] asdu = event.getASDU();
329         logger.trace("Received a {} telegram from '{}' to '{}' with value '{}'", task, source, destination, asdu);
330         boolean isHandled = false;
331         for (GroupAddressListener listener : groupAddressListeners) {
332             if (listener.listensTo(destination)) {
333                 isHandled = true;
334                 knxScheduler.schedule(() -> action.apply(listener, source, destination, asdu), 0, TimeUnit.SECONDS);
335             }
336         }
337         // Store information about unhandled GAs, can be shown on console using knx:list-unknown-ga.
338         // The idea is to store GA, message type, and size as key. The value counts the number of packets.
339         if (!isHandled) {
340             logger.trace("Address '{}' is not configured in openHAB", destination);
341             final String type = switch (event.getServiceCode()) {
342                 case 0x80 -> " GROUP_WRITE(";
343                 case 0x40 -> " GROUP_RESPONSE(";
344                 case 0x00 -> " GROUP_READ(";
345                 default -> " ?(";
346             };
347             final String key = destination.toString() + type + event.getASDU().length + ")";
348             commandExtensionData.unknownGA().compute(key, (k, v) -> v == null ? 1 : v + 1);
349         }
350     }
351
352     // datapoint is null at end of the list, warning is misleading
353     @SuppressWarnings("null")
354     private void readNextQueuedDatapoint() {
355         if (!connectIfNotAutomatic()) {
356             return;
357         }
358         ProcessCommunicator processCommunicator = this.processCommunicator;
359         if (processCommunicator == null) {
360             return;
361         }
362         ReadDatapoint datapoint = readDatapoints.poll();
363         if (datapoint != null) {
364             datapoint.incrementRetries();
365             try {
366                 logger.trace("Sending a Group Read Request telegram for {}", datapoint.getDatapoint().getMainAddress());
367                 processCommunicator.read(datapoint.getDatapoint());
368             } catch (KNXException e) {
369                 // Note: KnxException does not cover KnxRuntimeException and subclasses KnxSecureException,
370                 // KnxIllegArgumentException
371                 if (datapoint.getRetries() < datapoint.getLimit()) {
372                     readDatapoints.add(datapoint);
373                     logger.debug("Could not read value for datapoint {}: {}. Going to retry.",
374                             datapoint.getDatapoint().getMainAddress(), e.getMessage());
375                 } else {
376                     logger.warn("Giving up reading datapoint {}, the number of maximum retries ({}) is reached.",
377                             datapoint.getDatapoint().getMainAddress(), datapoint.getLimit());
378                 }
379             } catch (InterruptedException | CancellationException e) {
380                 logger.debug("Interrupted sending KNX read request");
381             } catch (Exception e) {
382                 // Any other exception: Fail gracefully, i.e. notify user and continue reading next DP.
383                 // Not catching this would end the scheduled read for all DPs in case of an error.
384                 // Severity is warning as this is likely caused by a configuration error.
385                 logger.warn("Error reading datapoint {}: {}", datapoint.getDatapoint().getMainAddress(),
386                         e.getMessage());
387             }
388         }
389     }
390
391     public void dispose() {
392         state = ClientState.DISPOSE;
393
394         cancelReconnectJob();
395         disconnect(null);
396     }
397
398     @Override
399     public void linkClosed(@Nullable CloseEvent closeEvent) {
400         KNXNetworkLink link = this.link;
401         if (link == null || closeEvent == null) {
402             return;
403         }
404         if (!link.isOpen() && CloseEvent.USER_REQUEST != closeEvent.getInitiator()) {
405             final String reason = closeEvent.getReason();
406             statusUpdateCallback.updateStatus(ThingStatus.OFFLINE, ThingStatusDetail.COMMUNICATION_ERROR,
407                     KNXTranslationProvider.I18N.get(reason));
408             logger.debug("KNX link has been lost (reason: {} on object {})", closeEvent.getReason(),
409                     closeEvent.getSource().toString());
410             scheduleReconnectJob();
411         }
412     }
413
414     @Override
415     public void indication(@Nullable FrameEvent e) {
416         // no-op
417     }
418
419     @Override
420     public void confirmation(@Nullable FrameEvent e) {
421         // no-op
422     }
423
424     @Override
425     public final synchronized boolean isReachable(@Nullable IndividualAddress address) throws KNXException {
426         ManagementProcedures managementProcedures = this.managementProcedures;
427         if (managementProcedures == null || address == null) {
428             return false;
429         }
430         try {
431             return managementProcedures.isAddressOccupied(address);
432         } catch (InterruptedException e) {
433             logger.debug("Interrupted pinging KNX device '{}'", address);
434         }
435         return false;
436     }
437
438     @Override
439     public final synchronized void restartNetworkDevice(@Nullable IndividualAddress address) {
440         ManagementClient managementClient = this.managementClient;
441         if (address == null || managementClient == null) {
442             return;
443         }
444         Destination destination = null;
445         try {
446             destination = managementClient.createDestination(address, true);
447             managementClient.restart(destination);
448         } catch (KNXException e) {
449             logger.warn("Could not reset device with address '{}': {}", address, e.getMessage());
450         } catch (InterruptedException e) { // ignored as in Calimero pre-2.4.0
451         } finally {
452             if (destination != null) {
453                 destination.destroy();
454             }
455         }
456     }
457
458     @Override
459     public void readDatapoint(Datapoint datapoint) {
460         synchronized (this) {
461             ReadDatapoint retryDatapoint = new ReadDatapoint(datapoint, readRetriesLimit);
462             if (!readDatapoints.contains(retryDatapoint)) {
463                 readDatapoints.add(retryDatapoint);
464             }
465         }
466     }
467
468     @Override
469     public final void registerGroupAddressListener(GroupAddressListener listener) {
470         groupAddressListeners.add(listener);
471     }
472
473     @Override
474     public final void unregisterGroupAddressListener(GroupAddressListener listener) {
475         groupAddressListeners.remove(listener);
476     }
477
478     @Override
479     public boolean isConnected() {
480         KNXNetworkLink tmpLink = link;
481         return tmpLink != null && tmpLink.isOpen();
482     }
483
484     @Override
485     public DeviceInfoClient getDeviceInfoClient() {
486         DeviceInfoClient deviceInfoClient = this.deviceInfoClient;
487         if (deviceInfoClient != null) {
488             return deviceInfoClient;
489         } else {
490             throw new IllegalStateException();
491         }
492     }
493
494     @Override
495     public void writeToKNX(OutboundSpec commandSpec) throws KNXException {
496         ProcessCommunicator processCommunicator = this.processCommunicator;
497         KNXNetworkLink link = this.link;
498         if (processCommunicator == null || link == null) {
499             logger.debug("Cannot write to KNX bus (processCommunicator: {}, link: {})",
500                     processCommunicator == null ? "Not OK" : "OK",
501                     link == null ? "Not OK" : (link.isOpen() ? "Open" : "Closed"));
502             return;
503         }
504         GroupAddress groupAddress = commandSpec.getGroupAddress();
505
506         logger.trace("writeToKNX groupAddress '{}', commandSpec '{}'", groupAddress, commandSpec);
507
508         sendToKNX(processCommunicator, groupAddress, commandSpec.getDPT(), commandSpec.getValue());
509     }
510
511     @Override
512     public void respondToKNX(OutboundSpec responseSpec) throws KNXException {
513         ProcessCommunicationResponder responseCommunicator = this.responseCommunicator;
514         KNXNetworkLink link = this.link;
515         if (responseCommunicator == null || link == null) {
516             logger.debug("Cannot write to KNX bus (responseCommunicator: {}, link: {})",
517                     responseCommunicator == null ? "Not OK" : "OK",
518                     link == null ? "Not OK" : (link.isOpen() ? "Open" : "Closed"));
519             return;
520         }
521         GroupAddress groupAddress = responseSpec.getGroupAddress();
522
523         logger.trace("respondToKNX groupAddress '{}', responseSpec '{}'", groupAddress, responseSpec);
524
525         sendToKNX(responseCommunicator, groupAddress, responseSpec.getDPT(), responseSpec.getValue());
526     }
527
528     private void sendToKNX(ProcessCommunication communicator, GroupAddress groupAddress, String dpt, Type type)
529             throws KNXException {
530         if (!connectIfNotAutomatic()) {
531             return;
532         }
533
534         Datapoint datapoint = new CommandDP(groupAddress, thingUID.toString(), 0,
535                 NORMALIZED_DPT.getOrDefault(dpt, dpt));
536         String mappedValue = ValueEncoder.encode(type, dpt);
537         if (mappedValue == null) {
538             logger.debug("Value '{}' of type '{}' cannot be mapped to datapoint '{}'", type, type.getClass(),
539                     datapoint);
540             return;
541         }
542         logger.trace("sendToKNX mappedValue: '{}' groupAddress: '{}'", mappedValue, groupAddress);
543
544         for (int i = 0;; i++) {
545             try {
546                 communicator.write(datapoint, mappedValue);
547                 logger.debug("Wrote value '{}' to datapoint '{}' ({}. attempt).", type, datapoint, i);
548                 break;
549             } catch (KNXException e) {
550                 if (i < MAX_SEND_ATTEMPTS - 1) {
551                     logger.debug("Value '{}' could not be sent to KNX bus using datapoint '{}': {}. Will retry.", type,
552                             datapoint, e.getLocalizedMessage());
553                 } else {
554                     logger.warn("Value '{}' could not be sent to KNX bus using datapoint '{}': {}. Giving up now.",
555                             type, datapoint, e.getLocalizedMessage());
556                     throw e;
557                 }
558             }
559         }
560     }
561 }