web: Rename tarball download directory.
[paraslash.git] / buffer_tree.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2009-2012 Andre Noll <maan@systemlinux.org>
3  *
4  * Licensed under the GPL v2. For licencing details see COPYING.
5  */
6
7 /** \file buffer_tree.c Buffer tree and buffer pool implementations. */
8 #include <regex.h>
9
10 #include "para.h"
11 #include "list.h"
12 #include "string.h"
13 #include "buffer_tree.h"
14 #include "error.h"
15 #include "sched.h"
16
17 /* whead = NULL means area full */
18 struct btr_pool {
19         char *name;
20         char *area_start;
21         char *area_end;
22         char *rhead;
23         char *whead;
24 };
25
26 struct btr_buffer {
27         char *buf;
28         size_t size;
29         /** The number of references to this buffer. */
30         int refcount;
31         /* NULL means no buffer pool but a malloced buffer. */
32         struct btr_pool *pool;
33         /* Only relevant if pool is NULL. */
34         bool dont_free;
35 };
36
37 struct btr_buffer_reference {
38         struct btr_buffer *btrb;
39         size_t consumed;
40         /* Each buffer reference belongs to the buffer queue list of some buffer tree node. */
41         struct list_head node;
42         size_t wrap_count;
43 };
44
45 struct btr_node {
46         char *name;
47         struct btr_node *parent;
48         /* The position of this btr node in the buffer tree. */
49         struct list_head node;
50         /* The children nodes of this btr node are linked together in a list. */
51         struct list_head children;
52         /* Time of first data transfer. */
53         struct timeval start;
54         /**
55          * The input queue is a list of references to btr buffers. Each item on
56          * the list represents an input buffer which has not been completely
57          * used by this btr node.
58          */
59         struct list_head input_queue;
60         btr_command_handler execute;
61         void *context;
62 };
63
64 /**
65  * Create a new buffer pool.
66  *
67  * \param name The name of the new buffer pool.
68  * \param area_size The size in bytes of the pool area.
69  *
70  * \return An opaque pointer to the newly created buffer pool. It must be
71  * passed to btr_pool_free() after it is no longer used to deallocate all
72  * resources.
73  */
74 struct btr_pool *btr_pool_new(const char *name, size_t area_size)
75 {
76         struct btr_pool *btrp;
77
78         PARA_INFO_LOG("%s, %zu bytes\n", name, area_size);
79         btrp = para_malloc(sizeof(*btrp));
80         btrp->area_start = para_malloc(area_size);
81         btrp->area_end = btrp->area_start + area_size;
82         btrp->rhead = btrp->area_start;
83         btrp->whead = btrp->area_start;
84         btrp->name = para_strdup(name);
85         return btrp;
86 }
87
88 /**
89  * Deallocate resources used by a buffer pool.
90  *
91  * \param btrp A pointer obtained via btr_pool_new().
92  */
93 void btr_pool_free(struct btr_pool *btrp)
94 {
95         if (!btrp)
96                 return;
97         free(btrp->area_start);
98         free(btrp->name);
99         free(btrp);
100 }
101
102 /**
103  * Return the size of the buffer pool area.
104  *
105  * \param btrp The buffer pool.
106  *
107  * \return The same value which was passed during creation time to
108  * btr_pool_new().
109  */
110 size_t btr_pool_size(struct btr_pool *btrp)
111 {
112         return btrp->area_end - btrp->area_start;
113 }
114
115 static size_t btr_pool_filled(struct btr_pool *btrp)
116 {
117         if (!btrp->whead)
118                 return btr_pool_size(btrp);
119         if (btrp->rhead <= btrp->whead)
120                 return  btrp->whead - btrp->rhead;
121         return btr_pool_size(btrp) - (btrp->rhead - btrp->whead);
122 }
123
124 /**
125  * Get the number of unused bytes in the buffer pool.
126  *
127  * \param btrp The pool.
128  *
129  * \return The number of bytes that can currently be allocated.
130  *
131  * Note that in general the returned number of bytes is not available as a
132  * single contiguous buffer. Use btr_pool_available() to obtain the length of
133  * the largest contiguous buffer that can currently be allocated from the
134  * buffer pool.
135  */
136 size_t btr_pool_unused(struct btr_pool *btrp)
137 {
138         return btr_pool_size(btrp) - btr_pool_filled(btrp);
139 }
140
141 /*
142  * Return maximal size available for one read. This is
143  * smaller than the value returned by btr_pool_unused().
144  */
145 static size_t btr_pool_available(struct btr_pool *btrp)
146 {
147         if (!btrp->whead)
148                 return 0;
149         if (btrp->rhead <= btrp->whead)
150                 return btrp->area_end - btrp->whead;
151         return btrp->rhead - btrp->whead;
152 }
153
154 /**
155  * Obtain the current write head.
156  *
157  * \param btrp The buffer pool.
158  * \param result The write head is returned here.
159  *
160  * \return The maximal amount of bytes that may be written to the returned
161  * buffer.
162  */
163 size_t btr_pool_get_buffer(struct btr_pool *btrp, char **result)
164 {
165         if (result)
166                 *result = btrp->whead;
167         return btr_pool_available(btrp);
168 }
169
170 /**
171  * Get references to buffers pointing to free space of the buffer pool area.
172  *
173  * \param btrp The buffer pool.
174  * \param iov The scatter array.
175  *
176  * \return Zero if the buffer pool is full, one if the free space of the buffer
177  * pool area is available as a single contiguous buffer, two if the free space
178  * consists of two buffers. If this function returns the value n, then n
179  * elements of \a iov are initialized.
180  */
181 int btr_pool_get_buffers(struct btr_pool *btrp, struct iovec iov[2])
182 {
183         size_t sz, unused;
184         char *buf;
185
186         sz = btr_pool_get_buffer(btrp, &buf);
187         if (sz == 0)
188                 return 0;
189         iov[0].iov_len = sz;
190         iov[0].iov_base = buf;
191         unused = btr_pool_unused(btrp);
192         if (sz == unused)
193                 return 1;
194         iov[1].iov_len = unused - sz;
195         iov[1].iov_base = btrp->area_start;
196         return 2;
197 }
198
199 /**
200  * Mark a part of the buffer pool area as allocated.
201  *
202  * \param btrp The buffer pool.
203  * \param size The amount of bytes to be allocated.
204  *
205  * This is usually called after the caller wrote to the buffer obtained by
206  * btr_pool_get_buffer().
207  */
208 static void btr_pool_allocate(struct btr_pool *btrp, size_t size)
209 {
210         char *end;
211
212         if (size == 0)
213                 return;
214         assert(size <= btr_pool_available(btrp));
215         end = btrp->whead + size;
216         assert(end <= btrp->area_end);
217
218         if (end == btrp->area_end) {
219                 PARA_DEBUG_LOG("%s: end of pool area reached\n", btrp->name);
220                 end = btrp->area_start;
221         }
222         if (end == btrp->rhead) {
223                 PARA_DEBUG_LOG("%s btrp buffer full\n", btrp->name);
224                 end = NULL; /* buffer full */
225         }
226         btrp->whead = end;
227 }
228
229 static void btr_pool_deallocate(struct btr_pool *btrp, size_t size)
230 {
231         char *end = btrp->rhead + size;
232
233         if (size == 0)
234                 return;
235         assert(end <= btrp->area_end);
236         assert(size <= btr_pool_filled(btrp));
237         if (end == btrp->area_end)
238                 end = btrp->area_start;
239         if (!btrp->whead)
240                 btrp->whead = btrp->rhead;
241         btrp->rhead = end;
242         if (btrp->rhead == btrp->whead)
243                 btrp->rhead = btrp->whead = btrp->area_start;
244 }
245
246 #define FOR_EACH_CHILD(_tn, _btrn) list_for_each_entry((_tn), \
247         &((_btrn)->children), node)
248 #define FOR_EACH_CHILD_SAFE(_tn, _tmp, _btrn) \
249         list_for_each_entry_safe((_tn), (_tmp), &((_btrn)->children), node)
250
251 #define FOR_EACH_BUFFER_REF(_br, _btrn) \
252         list_for_each_entry((_br), &(_btrn)->input_queue, node)
253 #define FOR_EACH_BUFFER_REF_SAFE(_br, _tmp, _btrn) \
254         list_for_each_entry_safe((_br), (_tmp), &(_btrn)->input_queue, node)
255
256 /**
257  * Create a new buffer tree node.
258  *
259  * \param bnd Specifies how to create the new node.
260  *
261  * \return A pointer to the newly allocated node.
262  *
263  * This function always succeeds (or calls exit()). The returned pointer must
264  * be freed using btr_free_node() after the node has been removed from the
265  * buffer tree via btr_remove_node().
266  */
267 struct btr_node *btr_new_node(struct btr_node_description *bnd)
268 {
269         struct btr_node *btrn = para_malloc(sizeof(*btrn));
270
271         btrn->name = para_strdup(bnd->name);
272         btrn->parent = bnd->parent;
273         btrn->execute = bnd->handler;
274         btrn->context = bnd->context;
275         btrn->start.tv_sec = 0;
276         btrn->start.tv_usec = 0;
277         INIT_LIST_HEAD(&btrn->children);
278         INIT_LIST_HEAD(&btrn->input_queue);
279         if (!bnd->child) {
280                 if (bnd->parent) {
281                         list_add_tail(&btrn->node, &bnd->parent->children);
282                         PARA_INFO_LOG("new leaf node: %s (child of %s)\n",
283                                 bnd->name, bnd->parent->name);
284                 } else
285                         PARA_INFO_LOG("added %s as btr root\n", bnd->name);
286                 goto out;
287         }
288         if (!bnd->parent) {
289                 assert(!bnd->child->parent);
290                 PARA_INFO_LOG("new root: %s (was %s)\n",
291                         bnd->name, bnd->child->name);
292                 btrn->parent = NULL;
293                 list_add_tail(&bnd->child->node, &btrn->children);
294                 /* link it in */
295                 bnd->child->parent = btrn;
296                 goto out;
297         }
298         PARA_EMERG_LOG("inserting internal nodes not yet supported.\n");
299         exit(EXIT_FAILURE);
300         assert(bnd->child->parent == bnd->parent);
301 out:
302         return btrn;
303 }
304
305 /*
306  * Allocate a new btr buffer.
307  *
308  * The freshly allocated buffer will have a zero refcount and will
309  * not be associated with a btr pool.
310  */
311 static struct btr_buffer *new_btrb(char *buf, size_t size)
312 {
313         struct btr_buffer *btrb = para_calloc(sizeof(*btrb));
314
315         btrb->buf = buf;
316         btrb->size = size;
317         return btrb;
318 }
319
320 static void dealloc_buffer(struct btr_buffer *btrb)
321 {
322         if (btrb->pool)
323                 btr_pool_deallocate(btrb->pool, btrb->size);
324         else if (!btrb->dont_free)
325                 free(btrb->buf);
326 }
327
328 static struct btr_buffer_reference *get_first_input_br(struct btr_node *btrn)
329 {
330         if (list_empty(&btrn->input_queue))
331                 return NULL;
332         return list_first_entry(&btrn->input_queue,
333                 struct btr_buffer_reference, node);
334 }
335
336 /*
337  * Deallocate the reference, release the resources if refcount drops to zero.
338  */
339 static void btr_drop_buffer_reference(struct btr_buffer_reference *br)
340 {
341         struct btr_buffer *btrb = br->btrb;
342
343         list_del(&br->node);
344         free(br);
345         btrb->refcount--;
346         if (btrb->refcount == 0) {
347                 dealloc_buffer(btrb);
348                 free(btrb);
349         }
350 }
351
352 static void add_btrb_to_children(struct btr_buffer *btrb,
353                 struct btr_node *btrn, size_t consumed)
354 {
355         struct btr_node *ch;
356
357         if (btrn->start.tv_sec == 0)
358                 btrn->start = *now;
359         FOR_EACH_CHILD(ch, btrn) {
360                 struct btr_buffer_reference *br = para_calloc(sizeof(*br));
361                 br->btrb = btrb;
362                 br->consumed = consumed;
363                 list_add_tail(&br->node, &ch->input_queue);
364                 btrb->refcount++;
365                 if (ch->start.tv_sec == 0)
366                         ch->start = *now;
367         }
368 }
369
370 /**
371  * Insert a malloced buffer into the buffer tree.
372  *
373  * \param buf The buffer to insert.
374  * \param size The size of \a buf in bytes.
375  * \param btrn Position in the buffer tree to create the output.
376  *
377  * This creates references to \a buf and adds these references to each child of
378  * \a btrn. The buffer will be freed using standard free() once no buffer tree
379  * node is referencing it any more.
380  *
381  * Note that this function must not be used if \a buf was obtained from a
382  * buffer pool. Use btr_add_output_pool() in this case.
383  */
384 void btr_add_output(char *buf, size_t size, struct btr_node *btrn)
385 {
386         struct btr_buffer *btrb;
387
388         assert(size != 0);
389         if (list_empty(&btrn->children)) {
390                 free(buf);
391                 return;
392         }
393         btrb = new_btrb(buf, size);
394         add_btrb_to_children(btrb, btrn, 0);
395 }
396
397 /**
398  * Insert a buffer into the buffer tree, non-freeing variant.
399  *
400  * \param buf See \ref btr_add_output().
401  * \param size See \ref btr_add_output().
402  * \param btrn See \ref btr_add_output().
403  *
404  * This is similar to btr_add_output() but additionally sets the \p dont_free
405  * flag on \a buf. If the refcount for the buffer drops to zero, \a buf will
406  * not be deallocated if this flag is set.
407  *
408  * The \p dont_free bit also prevents the children of \a btrn from modifying
409  * the buffer contents inplace. Specifically, \ref btr_inplace_ok() returns
410  * false if there is any buffer in the input queue with the \p dont_free bit
411  * set.
412  */
413 void btr_add_output_dont_free(const char *buf, size_t size, struct btr_node *btrn)
414 {
415         struct btr_buffer *btrb;
416
417         assert(size != 0);
418         if (list_empty(&btrn->children))
419                 return;
420         btrb = new_btrb((char *)buf, size);
421         btrb->dont_free = true;
422         add_btrb_to_children(btrb, btrn, 0);
423 }
424
425 /**
426  * Feed data to child nodes of a buffer tree node.
427  *
428  * \param btrp The buffer pool.
429  * \param size The number of bytes to be allocated and fed to each child.
430  * \param btrn The node whose children are to be fed.
431  *
432  * This function allocates the amount of bytes from the buffer pool area,
433  * starting at the current value of the write head, and creates buffer
434  * references to the resulting part of the buffer pool area, one for each child
435  * of \a btrn. The references are then fed into the input queue of each child.
436  */
437 void btr_add_output_pool(struct btr_pool *btrp, size_t size,
438                 struct btr_node *btrn)
439 {
440         struct btr_buffer *btrb;
441         char *buf;
442         size_t avail;
443
444         assert(size != 0);
445         if (list_empty(&btrn->children))
446                 return;
447         avail = btr_pool_get_buffer(btrp, &buf);
448         assert(avail >= size);
449         btr_pool_allocate(btrp, size);
450         btrb = new_btrb(buf, size);
451         btrb->pool = btrp;
452         add_btrb_to_children(btrb, btrn, 0);
453 }
454
455 /**
456  * Copy data to write head of a buffer pool and feed it to all children nodes.
457  *
458  * \param src The source buffer.
459  * \param n The size of the source buffer in bytes.
460  * \param btrp The destination buffer pool.
461  * \param btrn Add the data as output of this node.
462  *
463  * This is expensive. The caller must make sure the data fits into the buffer
464  * pool area.
465  */
466 void btr_copy(const void *src, size_t n, struct btr_pool *btrp,
467         struct btr_node *btrn)
468 {
469         char *buf;
470         size_t sz, copy;
471
472         if (n == 0)
473                 return;
474         assert(n <= btr_pool_unused(btrp));
475         sz = btr_pool_get_buffer(btrp, &buf);
476         copy = PARA_MIN(sz, n);
477         memcpy(buf, src, copy);
478         btr_add_output_pool(btrp, copy, btrn);
479         if (copy == n)
480                 return;
481         sz = btr_pool_get_buffer(btrp, &buf);
482         assert(sz >= n - copy);
483         memcpy(buf, src + copy, n - copy);
484         btr_add_output_pool(btrp, n - copy, btrn);
485 }
486
487 static void btr_pushdown_br(struct btr_buffer_reference *br, struct btr_node *btrn)
488 {
489         add_btrb_to_children(br->btrb, btrn, br->consumed);
490         btr_drop_buffer_reference(br);
491 }
492
493 /**
494  * Feed all buffer references of the input queue through the output channel.
495  *
496  * \param btrn The node whose buffer references should be pushed down.
497  *
498  * This function is useful for filters that do not change the contents of the
499  * buffers at all, like the wav filter or the amp filter if no amplification
500  * was specified. This function is rather cheap.
501  *
502  * \sa \ref btr_pushdown_one().
503  */
504 void btr_pushdown(struct btr_node *btrn)
505 {
506         struct btr_buffer_reference *br, *tmp;
507
508         FOR_EACH_BUFFER_REF_SAFE(br, tmp, btrn)
509                 btr_pushdown_br(br, btrn);
510 }
511
512 /**
513  * Feed the next buffer of the input queue through the output channel.
514  *
515  * \param btrn The node whose first input queue buffer should be pushed down.
516  *
517  * This works like \ref btr_pushdown() but pushes down only one buffer
518  * reference.
519  */
520 void btr_pushdown_one(struct btr_node *btrn)
521 {
522         struct btr_buffer_reference *br;
523
524         if (list_empty(&btrn->input_queue))
525                 return;
526         br = list_first_entry(&btrn->input_queue, struct btr_buffer_reference, node);
527         btr_pushdown_br(br, btrn);
528 }
529
530 /*
531  * Find out whether a node is a leaf node.
532  *
533  * \param btrn The node to check.
534  *
535  * \return True if this node has no children. False otherwise.
536  */
537 static bool btr_no_children(struct btr_node *btrn)
538 {
539         return list_empty(&btrn->children);
540 }
541
542 /**
543  * Find out whether a node is an orphan node.
544  *
545  * \param btrn The buffer tree node.
546  *
547  * \return True if \a btrn has no parent.
548  *
549  * This function will always return true for the root node.  However in case
550  * nodes have been removed from the tree, other nodes may become orphans too.
551  */
552 bool btr_no_parent(struct btr_node *btrn)
553 {
554         return !btrn->parent;
555 }
556
557 /**
558  * Find out whether it is OK to change an input buffer.
559  *
560  * \param btrn The buffer tree node to check.
561  *
562  * This is used by filters that produce exactly the same amount of output as
563  * there is input. The amp filter which multiplies each sample by some number
564  * is an example of such a filter. If there are no other nodes in the buffer
565  * tree that read the same input stream (i.e. if \a btrn has no siblings), a
566  * node may modify its input buffer directly and push down the modified buffer
567  * to its children, thereby avoiding to allocate a possibly large additional
568  * buffer.
569  *
570  * Since the buffer tree may change at any time, this function should be called
571  * during each post_select call.
572  *
573  * \return True if \a btrn has no siblings.
574  */
575 bool btr_inplace_ok(struct btr_node *btrn)
576 {
577         struct btr_buffer_reference *br;
578         FOR_EACH_BUFFER_REF(br, btrn) {
579                 struct btr_buffer *btrb = br->btrb;
580                 if (btrb->refcount > 1)
581                         return false;
582                 if (btrb->dont_free == true)
583                         return false;
584         }
585         return true;
586 }
587
588 static inline size_t br_available_bytes(struct btr_buffer_reference *br)
589 {
590         return br->btrb->size - br->consumed;
591 }
592
593 static size_t btr_get_buffer_by_reference(struct btr_buffer_reference *br, char **buf)
594 {
595         if (buf)
596                 *buf = br->btrb->buf + br->consumed;
597         return br_available_bytes(br);
598 }
599
600 /**
601  * Obtain the next buffer of the input queue, omitting data.
602  *
603  * \param btrn The node whose input queue is to be queried.
604  * \param omit Number of bytes to be omitted.
605  * \param bufp Result pointer.
606  *
607  * If a buffer tree node needs more input data but can not consume the data it
608  * already has (because it might be needed again later) this function can be
609  * used instead of btr_next_buffer() to get a reference to the buffer obtained
610  * by skipping the given number of bytes. Skipped input bytes are not consumed.
611  *
612  * With a zero \a omit argument, this function is equivalent to \ref
613  * btr_next_buffer().
614  *
615  * \return Number of bytes in \a bufp. If there are less than or equal to \a
616  * omit many bytes available in the input queue of the buffer tree node pointed
617  * to by \a btrn, the function returns zero and the value of \a bufp is
618  * undefined.
619  */
620 size_t btr_next_buffer_omit(struct btr_node *btrn, size_t omit, char **bufp)
621 {
622         struct btr_buffer_reference *br;
623         size_t wrap_count, sz, rv = 0;
624         char *buf, *result = NULL;
625
626         br = get_first_input_br(btrn);
627         if (!br)
628                 return 0;
629         wrap_count = br->wrap_count;
630         if (wrap_count > 0) { /* we have a wrap buffer */
631                 sz = btr_get_buffer_by_reference(br, &buf);
632                 if (sz > omit) { /* and it's big enough */
633                         result = buf + omit;
634                         rv = sz - omit;
635                         /*
636                          * Wrap buffers are allocated by malloc(), so the next
637                          * buffer ref will not align nicely, so we return the
638                          * tail of the wrap buffer.
639                          */
640                         goto out;
641                 }
642                 /*
643                  * The next wrap_count bytes exist twice, in the wrap buffer
644                  * and as a buffer reference in the buffer tree pool.
645                  */
646                 omit += wrap_count;
647         }
648         /*
649          * For buffer tree pools, the buffers in the list align, i.e. the next
650          * buffer in the list starts directly at the end of its predecessor. In
651          * this case we merge adjacent buffers and return one larger buffer
652          * instead.
653          */
654         FOR_EACH_BUFFER_REF(br, btrn) {
655                 sz = btr_get_buffer_by_reference(br, &buf);
656                 if (result) {
657                         if (result + rv != buf)
658                                 goto out;
659                         rv += sz;
660                 } else if (sz > omit) {
661                         result = buf + omit;
662                         rv = sz - omit;
663                 } else
664                         omit -= sz;
665         }
666         if (!result)
667                 return 0;
668 out:
669         if (bufp)
670                 *bufp = result;
671         return rv;
672 }
673
674 /**
675  * Obtain the next buffer of the input queue of a buffer tree node.
676  *
677  * \param btrn The node whose input queue is to be queried.
678  * \param bufp Result pointer.
679  *
680  * \return The number of bytes that can be read from buf.
681  *
682  * The call of this function is is equivalent to calling \ref
683  * btr_next_buffer_omit() with an \a omit value of zero.
684  */
685 size_t btr_next_buffer(struct btr_node *btrn, char **bufp)
686 {
687         return btr_next_buffer_omit(btrn, 0, bufp);
688 }
689
690 /**
691  * Deallocate the given number of bytes from the input queue.
692  *
693  * \param btrn The buffer tree node.
694  * \param numbytes The number of bytes to be deallocated.
695  *
696  * This function must be used to get rid of existing buffer references in the
697  * node's input queue. If no references to a buffer remain, the underlying
698  * buffers are either freed (in the non-buffer pool case) or the read head of
699  * the buffer pool is being advanced.
700  *
701  * Note that \a numbytes may be smaller than the buffer size. In this case the
702  * buffer is not deallocated and subsequent calls to btr_next_buffer() return
703  * the remaining part of the buffer.
704  */
705 void btr_consume(struct btr_node *btrn, size_t numbytes)
706 {
707         struct btr_buffer_reference *br, *tmp;
708         size_t sz;
709
710         if (numbytes == 0)
711                 return;
712         br = get_first_input_br(btrn);
713         assert(br);
714
715         if (br->wrap_count == 0) {
716                 /*
717                  * No wrap buffer. Drop buffer references whose buffer
718                  * has been fully used. */
719                 FOR_EACH_BUFFER_REF_SAFE(br, tmp, btrn) {
720                         if (br->consumed + numbytes <= br->btrb->size) {
721                                 br->consumed += numbytes;
722                                 if (br->consumed == br->btrb->size)
723                                         btr_drop_buffer_reference(br);
724                                 return;
725                         }
726                         numbytes -= br->btrb->size - br->consumed;
727                         btr_drop_buffer_reference(br);
728                 }
729                 assert(false);
730         }
731         /*
732          * We have a wrap buffer, consume from it. If in total, i.e. including
733          * previous calls to brt_consume(), less than wrap_count has been
734          * consumed, there's nothing more we can do.
735          *
736          * Otherwise we drop the wrap buffer and consume from subsequent
737          * buffers of the input queue the correct amount of bytes. This is the
738          * total number of bytes that have been consumed from the wrap buffer.
739          */
740         PARA_DEBUG_LOG("consuming %zu/%zu bytes from wrap buffer\n", numbytes,
741                 br_available_bytes(br));
742
743         assert(numbytes <= br_available_bytes(br));
744         if (br->consumed + numbytes < br->wrap_count) {
745                 br->consumed += numbytes;
746                 return;
747         }
748         PARA_DEBUG_LOG("dropping wrap buffer (%zu bytes)\n", br->btrb->size);
749         /* get rid of the wrap buffer */
750         sz = br->consumed + numbytes;
751         btr_drop_buffer_reference(br);
752         return btr_consume(btrn, sz);
753 }
754
755 /**
756  * Clear the input queue of a buffer tree node.
757  *
758  * \param btrn The node whose input queue should be cleared.
759  */
760 void btr_drain(struct btr_node *btrn)
761 {
762         struct btr_buffer_reference *br, *tmp;
763
764         FOR_EACH_BUFFER_REF_SAFE(br, tmp, btrn)
765                 btr_drop_buffer_reference(br);
766 }
767
768 /**
769  * Remove a node from a buffer tree.
770  *
771  * \param btrnp Determines the node to remove.
772  *
773  * This orphans all children of the node given by \a btrnp and removes this
774  * node from the child list of its parent. Moreover, the input queue is flushed
775  * and the node pointer given by \a btrp is set to \p NULL.
776  *
777  * \sa \ref btr_splice_out_node.
778  */
779 void btr_remove_node(struct btr_node **btrnp)
780 {
781         struct btr_node *ch;
782         struct btr_node *btrn;
783
784         if (!btrnp)
785                 return;
786         btrn = *btrnp;
787         if (!btrn)
788                 goto out;
789         PARA_INFO_LOG("removing btr node %s from buffer tree\n", btrn->name);
790         FOR_EACH_CHILD(ch, btrn)
791                 ch->parent = NULL;
792         btr_drain(btrn);
793         if (btrn->parent)
794                 list_del(&btrn->node);
795         free(btrn->name);
796         free(btrn);
797 out:
798         *btrnp = NULL;
799 }
800
801 /**
802  * Return the amount of available input bytes of a buffer tree node.
803  *
804  * \param btrn The node whose input size should be computed.
805  *
806  * \return The total number of bytes available in the node's input
807  * queue.
808  *
809  * This simply iterates over all buffer references in the input queue and
810  * returns the sum of the sizes of all references.
811  */
812 size_t btr_get_input_queue_size(struct btr_node *btrn)
813 {
814         struct btr_buffer_reference *br;
815         size_t size = 0, wrap_consumed = 0;
816
817         FOR_EACH_BUFFER_REF(br, btrn) {
818                 if (br->wrap_count != 0) {
819                         wrap_consumed = br->consumed;
820                         continue;
821                 }
822                 size += br_available_bytes(br);
823         }
824         assert(wrap_consumed <= size);
825         size -= wrap_consumed;
826         return size;
827 }
828
829 /**
830  * Remove a node from the buffer tree, reconnecting parent and children.
831  *
832  * \param btrn The node to splice out.
833  *
834  * This function is used by buffer tree nodes that do not exist during the
835  * whole lifetime of the buffer tree. Unlike btr_remove_node(), calling
836  * btr_splice_out_node() does not split the tree into disconnected components
837  * but reconnects the buffer tree by making all child nodes of \a btrn children
838  * of the parent of \a btrn.
839  */
840 void btr_splice_out_node(struct btr_node *btrn)
841 {
842         struct btr_node *ch, *tmp;
843
844         assert(btrn);
845         PARA_NOTICE_LOG("splicing out %s\n", btrn->name);
846         btr_pushdown(btrn);
847         if (btrn->parent)
848                 list_del(&btrn->node);
849         FOR_EACH_CHILD_SAFE(ch, tmp, btrn) {
850                 PARA_INFO_LOG("parent(%s): %s\n", ch->name,
851                         btrn->parent? btrn->parent->name : "NULL");
852                 ch->parent = btrn->parent;
853                 if (btrn->parent)
854                         list_move(&ch->node, &btrn->parent->children);
855         }
856         assert(list_empty(&btrn->children));
857         btrn->parent = NULL;
858 }
859
860 /**
861  * Return number of queued output bytes of a buffer tree node.
862  *
863  * \param btrn The node whose output queue size should be computed.
864  *
865  * \return This function iterates over all children of the given node and
866  * returns the size of the largest input queue.
867  */
868 size_t btr_get_output_queue_size(struct btr_node *btrn)
869 {
870         size_t max_size = 0;
871         struct btr_node *ch;
872
873         FOR_EACH_CHILD(ch, btrn) {
874                 size_t size = btr_get_input_queue_size(ch);
875                 max_size = PARA_MAX(max_size, size);
876         }
877         return max_size;
878 }
879
880 /**
881  * Execute a inter-node command on the given node or on a parent node.
882  *
883  * \param btrn The node to start looking.
884  * \param command The command to execute.
885  * \param value_result Additional arguments and result value.
886  *
887  * This function traverses the buffer tree from \a btrn upwards and looks for
888  * the first node that understands \a command. On this node \a command is
889  * executed, and the result is stored in \a value_result.
890  *
891  * \return \p -ENOTSUP if no parent node of \a btrn understands \a command.
892  * Otherwise the return value of the command handler is returned.
893  *
894  * \sa \ref receiver::execute, filter::execute, writer::execute.
895  */
896 int btr_exec_up(struct btr_node *btrn, const char *command, char **value_result)
897 {
898         int ret;
899
900         for (; btrn; btrn = btrn->parent) {
901                 if (!btrn->execute)
902                         continue;
903                 PARA_INFO_LOG("executing %s on %s\n", command, btrn->name);
904                 ret = btrn->execute(btrn, command, value_result);
905                 if (ret == -ERRNO_TO_PARA_ERROR(ENOTSUP))
906                         continue;
907                 if (ret < 0)
908                         return ret;
909                 if (value_result && *value_result)
910                         PARA_INFO_LOG("%s(%s): %s\n", command, btrn->name,
911                                 *value_result);
912                 return 1;
913         }
914         return -ERRNO_TO_PARA_ERROR(ENOTSUP);
915 }
916
917 /**
918  * Obtain the context of a buffer node tree.
919  *
920  * \param btrn The node whose output queue size should be computed.
921  *
922  * \return A pointer to the \a context address specified at node creation time.
923  *
924  * \sa btr_new_node(), struct \ref btr_node_description.
925  */
926 void *btr_context(struct btr_node *btrn)
927 {
928         return btrn->context;
929 }
930
931 static bool need_buffer_pool_merge(struct btr_node *btrn)
932 {
933         struct btr_buffer_reference *br = get_first_input_br(btrn);
934
935         if (!br)
936                 return false;
937         if (br->wrap_count != 0)
938                 return true;
939         if (br->btrb->pool)
940                 return true;
941         return false;
942 }
943
944 static void merge_input_pool(struct btr_node *btrn, size_t dest_size)
945 {
946         struct btr_buffer_reference *br, *wbr = NULL;
947         int num_refs; /* including wrap buffer */
948         char *buf, *buf1 = NULL, *buf2 = NULL;
949         size_t sz, sz1 = 0, sz2 = 0, wb_consumed = 0;
950
951         br = get_first_input_br(btrn);
952         if (!br || br_available_bytes(br) >= dest_size)
953                 return;
954         num_refs = 0;
955         FOR_EACH_BUFFER_REF(br, btrn) {
956                 num_refs++;
957                 sz = btr_get_buffer_by_reference(br, &buf);
958                 if (sz == 0)
959                         break;
960                 if (br->wrap_count != 0) {
961                         assert(!wbr);
962                         assert(num_refs == 1);
963                         wbr = br;
964                         if (sz >= dest_size)
965                                 return;
966                         wb_consumed = br->consumed;
967                         continue;
968                 }
969                 if (!buf1) {
970                         buf1 = buf;
971                         sz1 = sz;
972                         goto next;
973                 }
974                 if (buf1 + sz1 == buf) {
975                         sz1 += sz;
976                         goto next;
977                 }
978                 if (!buf2) {
979                         buf2 = buf;
980                         sz2 = sz;
981                         goto next;
982                 }
983                 assert(buf2 + sz2 == buf);
984                 sz2 += sz;
985 next:
986                 if (sz1 + sz2 >= dest_size + wb_consumed)
987                         break;
988         }
989         if (!buf2) /* nothing to do */
990                 return;
991         assert(buf1 && sz2 > 0);
992         /*
993          * If the second buffer is large, we only take the first part of it to
994          * avoid having to memcpy() huge buffers.
995          */
996         sz2 = PARA_MIN(sz2, (size_t)(64 * 1024));
997         if (!wbr) {
998                 /* Make a new wrap buffer combining buf1 and buf2. */
999                 sz = sz1 + sz2;
1000                 buf = para_malloc(sz);
1001                 PARA_DEBUG_LOG("merging input buffers: (%p:%zu, %p:%zu) -> %p:%zu\n",
1002                         buf1, sz1, buf2, sz2, buf, sz);
1003                 memcpy(buf, buf1, sz1);
1004                 memcpy(buf + sz1, buf2, sz2);
1005                 br = para_calloc(sizeof(*br));
1006                 br->btrb = new_btrb(buf, sz);
1007                 br->btrb->refcount = 1;
1008                 br->consumed = 0;
1009                 /* This is a wrap buffer */
1010                 br->wrap_count = sz1;
1011                 para_list_add(&br->node, &btrn->input_queue);
1012                 return;
1013         }
1014         /*
1015          * We already have a wrap buffer, but it is too small. It might be
1016          * partially used.
1017          */
1018         if (wbr->wrap_count == sz1 && wbr->btrb->size >= sz1 + sz2) /* nothing we can do about it */
1019                 return;
1020         sz = sz1 + sz2 - wbr->btrb->size; /* amount of new data */
1021         PARA_DEBUG_LOG("increasing wrap buffer %zu -> %zu\n", wbr->btrb->size,
1022                 wbr->btrb->size + sz);
1023         wbr->btrb->size += sz;
1024         wbr->btrb->buf = para_realloc(wbr->btrb->buf, wbr->btrb->size);
1025         /* copy the new data to the end of the reallocated buffer */
1026         assert(sz2 >= sz);
1027         memcpy(wbr->btrb->buf + wbr->btrb->size - sz, buf2 + sz2 - sz, sz);
1028 }
1029
1030 /**
1031  * Merge the first two input buffers into one.
1032  *
1033  * This is a quite expensive operation.
1034  *
1035  * \return The number of buffers that have been available (zero, one or two).
1036  */
1037 static int merge_input(struct btr_node *btrn)
1038 {
1039         struct btr_buffer_reference *brs[2], *br;
1040         char *bufs[2], *buf;
1041         size_t szs[2], sz;
1042         int i;
1043
1044         if (list_empty(&btrn->input_queue))
1045                 return 0;
1046         if (list_is_singular(&btrn->input_queue))
1047                 return 1;
1048         i = 0;
1049         /* get references to the first two buffers */
1050         FOR_EACH_BUFFER_REF(br, btrn) {
1051                 brs[i] = br;
1052                 szs[i] = btr_get_buffer_by_reference(brs[i], bufs + i);
1053                 i++;
1054                 if (i == 2)
1055                         break;
1056         }
1057         assert(i == 2);
1058         /* make a new btrb that combines the two buffers and a br to it. */
1059         sz = szs[0] + szs[1];
1060         buf = para_malloc(sz);
1061         PARA_DEBUG_LOG("%s: memory merging input buffers: (%zu, %zu) -> %zu\n",
1062                 btrn->name, szs[0], szs[1], sz);
1063         memcpy(buf, bufs[0], szs[0]);
1064         memcpy(buf + szs[0], bufs[1], szs[1]);
1065
1066         br = para_calloc(sizeof(*br));
1067         br->btrb = new_btrb(buf, sz);
1068         br->btrb->refcount = 1;
1069
1070         /* replace the first two refs by the new one */
1071         btr_drop_buffer_reference(brs[0]);
1072         btr_drop_buffer_reference(brs[1]);
1073         para_list_add(&br->node, &btrn->input_queue);
1074         return 2;
1075 }
1076
1077 /**
1078  * Combine input queue buffers.
1079  *
1080  * \param btrn The buffer tree node whose input should be merged.
1081  * \param dest_size Stop merging if a buffer of at least this size exists.
1082  *
1083  * Used to combine as many buffers as needed into a single buffer whose size is
1084  * at least \a dest_size. This function is rather cheap in case the parent node
1085  * uses buffer pools and rather expensive otherwise.
1086  *
1087  * Note that if less than \a dest_size bytes are available in total, this
1088  * function does nothing and subsequent calls to btr_next_buffer() will still
1089  * return a buffer size less than \a dest_size.
1090  */
1091 void btr_merge(struct btr_node *btrn, size_t dest_size)
1092 {
1093         if (need_buffer_pool_merge(btrn))
1094                 return merge_input_pool(btrn, dest_size);
1095         for (;;) {
1096                 char *buf;
1097                 size_t len = btr_next_buffer(btrn, &buf);
1098                 if (len >= dest_size)
1099                         return;
1100                 PARA_DEBUG_LOG("input size = %zu < %zu = dest\n", len, dest_size);
1101                 if (merge_input(btrn) < 2)
1102                         return;
1103         }
1104 }
1105
1106 static bool btr_eof(struct btr_node *btrn)
1107 {
1108         char *buf;
1109         size_t len = btr_next_buffer(btrn, &buf);
1110
1111         return (len == 0 && btr_no_parent(btrn));
1112 }
1113
1114 static void log_tree_recursively(struct btr_node *btrn, int loglevel, int depth)
1115 {
1116         struct btr_node *ch;
1117         const char spaces[] = "                 ", *space = spaces + 16 - depth;
1118
1119         if (depth > 16)
1120                 return;
1121         para_log(loglevel, "%s%s\n", space, btrn->name);
1122         FOR_EACH_CHILD(ch, btrn)
1123                 log_tree_recursively(ch, loglevel, depth + 1);
1124 }
1125
1126 /**
1127  * Write the current buffer (sub-)tree to the log.
1128  *
1129  * \param btrn Start logging at this node.
1130  * \param loglevel Set severity with which the tree should be logged.
1131  */
1132 void btr_log_tree(struct btr_node *btrn, int loglevel)
1133 {
1134         return log_tree_recursively(btrn, loglevel, 0);
1135 }
1136
1137 /**
1138  * Find the node with the given name in the buffer tree.
1139  *
1140  * \param name The name of the node to search.
1141  * \param root Where to start the search.
1142  *
1143  * \return A pointer to the node with the given name on success. If \a name is
1144  * \p NULL, the function returns \a root. If there is no node with the given
1145  * name, \p NULL is returned.
1146  */
1147 struct btr_node *btr_search_node(const char *name, struct btr_node *root)
1148 {
1149         struct btr_node *ch;
1150
1151         if (!name)
1152                 return root;
1153         if (!strcmp(root->name, name))
1154                 return root;
1155         FOR_EACH_CHILD(ch, root) {
1156                 struct btr_node *result = btr_search_node(name, ch);
1157                 if (result)
1158                         return result;
1159         }
1160         return NULL;
1161 }
1162
1163 /** 640K ought to be enough for everybody ;) */
1164 #define BTRN_MAX_PENDING (96 * 1024)
1165
1166 /**
1167  * Return the current state of a buffer tree node.
1168  *
1169  * \param btrn The node whose state should be queried.
1170  * \param min_iqs The minimal input queue size.
1171  * \param type The supposed type of \a btrn.
1172  *
1173  * Most users of the buffer tree subsystem call this function from both
1174  * their pre_select and the post_select methods.
1175  *
1176  * \return Negative if an error condition was detected, zero if there
1177  * is nothing to do and positive otherwise.
1178  *
1179  * Examples:
1180  *
1181  * - If a non-root node has no parent and an empty input queue, the function
1182  * returns \p -E_BTR_EOF. Similarly, if a non-leaf node has no children, \p
1183  * -E_BTR_NO_CHILD is returned.
1184  *
1185  * - If less than \a min_iqs many bytes are available in the input queue and no
1186  * EOF condition was detected, the function returns zero.
1187  *
1188  * - If there's plenty of data left in the input queue of the children of \a
1189  * btrn, the function also returns zero in order to bound the memory usage of
1190  * the buffer tree.
1191  */
1192 int btr_node_status(struct btr_node *btrn, size_t min_iqs,
1193         enum btr_node_type type)
1194 {
1195         size_t iqs;
1196
1197         assert(btrn);
1198         if (type != BTR_NT_LEAF) {
1199                 if (btr_no_children(btrn))
1200                         return -E_BTR_NO_CHILD;
1201                 if (btr_get_output_queue_size(btrn) > BTRN_MAX_PENDING)
1202                         return 0;
1203         }
1204         if (type != BTR_NT_ROOT) {
1205                 if (btr_eof(btrn))
1206                         return -E_BTR_EOF;
1207                 iqs = btr_get_input_queue_size(btrn);
1208                 if (iqs == 0) /* we have a parent, because not eof */
1209                         return 0;
1210                 if (iqs < min_iqs && !btr_no_parent(btrn))
1211                         return 0;
1212         }
1213         return 1;
1214 }
1215
1216 /**
1217  * Get the time of the first I/O for a buffer tree node.
1218  *
1219  * \param btrn The node whose I/O time should be obtained.
1220  * \param tv Result pointer.
1221  *
1222  * Mainly useful for the time display of para_audiod.
1223  */
1224 void btr_get_node_start(struct btr_node *btrn, struct timeval *tv)
1225 {
1226         *tv = btrn->start;
1227 }