afs signal task: Switch to the alternative post select method.
[paraslash.git] / buffer_tree.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2009-2013 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         list_add_tail(&btrn->node, &bnd->parent->children);
299         list_move(&bnd->child->node, &btrn->children);
300         bnd->child->parent = btrn;
301         PARA_INFO_LOG("added %s as internal node\n", bnd->name);
302 out:
303         return btrn;
304 }
305
306 /*
307  * Allocate a new btr buffer.
308  *
309  * The freshly allocated buffer will have a zero refcount and will
310  * not be associated with a btr pool.
311  */
312 static struct btr_buffer *new_btrb(char *buf, size_t size)
313 {
314         struct btr_buffer *btrb = para_calloc(sizeof(*btrb));
315
316         btrb->buf = buf;
317         btrb->size = size;
318         return btrb;
319 }
320
321 static void dealloc_buffer(struct btr_buffer *btrb)
322 {
323         if (btrb->pool)
324                 btr_pool_deallocate(btrb->pool, btrb->size);
325         else if (!btrb->dont_free)
326                 free(btrb->buf);
327 }
328
329 static struct btr_buffer_reference *get_first_input_br(struct btr_node *btrn)
330 {
331         if (list_empty(&btrn->input_queue))
332                 return NULL;
333         return list_first_entry(&btrn->input_queue,
334                 struct btr_buffer_reference, node);
335 }
336
337 /*
338  * Deallocate the reference, release the resources if refcount drops to zero.
339  */
340 static void btr_drop_buffer_reference(struct btr_buffer_reference *br)
341 {
342         struct btr_buffer *btrb = br->btrb;
343
344         list_del(&br->node);
345         free(br);
346         btrb->refcount--;
347         if (btrb->refcount == 0) {
348                 dealloc_buffer(btrb);
349                 free(btrb);
350         }
351 }
352
353 static void add_btrb_to_children(struct btr_buffer *btrb,
354                 struct btr_node *btrn, size_t consumed)
355 {
356         struct btr_node *ch;
357
358         if (btrn->start.tv_sec == 0)
359                 btrn->start = *now;
360         FOR_EACH_CHILD(ch, btrn) {
361                 struct btr_buffer_reference *br = para_calloc(sizeof(*br));
362                 br->btrb = btrb;
363                 br->consumed = consumed;
364                 list_add_tail(&br->node, &ch->input_queue);
365                 btrb->refcount++;
366                 if (ch->start.tv_sec == 0)
367                         ch->start = *now;
368         }
369 }
370
371 /**
372  * Insert a malloced buffer into the buffer tree.
373  *
374  * \param buf The buffer to insert.
375  * \param size The size of \a buf in bytes.
376  * \param btrn Position in the buffer tree to create the output.
377  *
378  * This creates references to \a buf and adds these references to each child of
379  * \a btrn. The buffer will be freed using standard free() once no buffer tree
380  * node is referencing it any more.
381  *
382  * Note that this function must not be used if \a buf was obtained from a
383  * buffer pool. Use btr_add_output_pool() in this case.
384  */
385 void btr_add_output(char *buf, size_t size, struct btr_node *btrn)
386 {
387         struct btr_buffer *btrb;
388
389         assert(size != 0);
390         if (list_empty(&btrn->children)) {
391                 free(buf);
392                 return;
393         }
394         btrb = new_btrb(buf, size);
395         add_btrb_to_children(btrb, btrn, 0);
396 }
397
398 /**
399  * Insert a buffer into the buffer tree, non-freeing variant.
400  *
401  * \param buf See \ref btr_add_output().
402  * \param size See \ref btr_add_output().
403  * \param btrn See \ref btr_add_output().
404  *
405  * This is similar to btr_add_output() but additionally sets the \p dont_free
406  * flag on \a buf. If the refcount for the buffer drops to zero, \a buf will
407  * not be deallocated if this flag is set.
408  *
409  * The \p dont_free bit also prevents the children of \a btrn from modifying
410  * the buffer contents inplace. Specifically, \ref btr_inplace_ok() returns
411  * false if there is any buffer in the input queue with the \p dont_free bit
412  * set.
413  */
414 void btr_add_output_dont_free(const char *buf, size_t size, struct btr_node *btrn)
415 {
416         struct btr_buffer *btrb;
417
418         assert(size != 0);
419         if (list_empty(&btrn->children))
420                 return;
421         btrb = new_btrb((char *)buf, size);
422         btrb->dont_free = true;
423         add_btrb_to_children(btrb, btrn, 0);
424 }
425
426 /**
427  * Feed data to child nodes of a buffer tree node.
428  *
429  * \param btrp The buffer pool.
430  * \param size The number of bytes to be allocated and fed to each child.
431  * \param btrn The node whose children are to be fed.
432  *
433  * This function allocates the amount of bytes from the buffer pool area,
434  * starting at the current value of the write head, and creates buffer
435  * references to the resulting part of the buffer pool area, one for each child
436  * of \a btrn. The references are then fed into the input queue of each child.
437  */
438 void btr_add_output_pool(struct btr_pool *btrp, size_t size,
439                 struct btr_node *btrn)
440 {
441         struct btr_buffer *btrb;
442         char *buf;
443         size_t avail;
444
445         assert(size != 0);
446         if (list_empty(&btrn->children))
447                 return;
448         avail = btr_pool_get_buffer(btrp, &buf);
449         assert(avail >= size);
450         btr_pool_allocate(btrp, size);
451         btrb = new_btrb(buf, size);
452         btrb->pool = btrp;
453         add_btrb_to_children(btrb, btrn, 0);
454 }
455
456 /**
457  * Copy data to write head of a buffer pool and feed it to all children nodes.
458  *
459  * \param src The source buffer.
460  * \param n The size of the source buffer in bytes.
461  * \param btrp The destination buffer pool.
462  * \param btrn Add the data as output of this node.
463  *
464  * This is expensive. The caller must make sure the data fits into the buffer
465  * pool area.
466  */
467 void btr_copy(const void *src, size_t n, struct btr_pool *btrp,
468         struct btr_node *btrn)
469 {
470         char *buf;
471         size_t sz, copy;
472
473         if (n == 0)
474                 return;
475         assert(n <= btr_pool_unused(btrp));
476         sz = btr_pool_get_buffer(btrp, &buf);
477         copy = PARA_MIN(sz, n);
478         memcpy(buf, src, copy);
479         btr_add_output_pool(btrp, copy, btrn);
480         if (copy == n)
481                 return;
482         sz = btr_pool_get_buffer(btrp, &buf);
483         assert(sz >= n - copy);
484         memcpy(buf, src + copy, n - copy);
485         btr_add_output_pool(btrp, n - copy, btrn);
486 }
487
488 static void btr_pushdown_br(struct btr_buffer_reference *br, struct btr_node *btrn)
489 {
490         add_btrb_to_children(br->btrb, btrn, br->consumed);
491         btr_drop_buffer_reference(br);
492 }
493
494 /**
495  * Feed all buffer references of the input queue through the output channel.
496  *
497  * \param btrn The node whose buffer references should be pushed down.
498  *
499  * This function is useful for filters that do not change the contents of the
500  * buffers at all, like the wav filter or the amp filter if no amplification
501  * was specified. This function is rather cheap.
502  *
503  * \sa \ref btr_pushdown_one().
504  */
505 void btr_pushdown(struct btr_node *btrn)
506 {
507         struct btr_buffer_reference *br, *tmp;
508
509         FOR_EACH_BUFFER_REF_SAFE(br, tmp, btrn)
510                 btr_pushdown_br(br, btrn);
511 }
512
513 /**
514  * Feed the next buffer of the input queue through the output channel.
515  *
516  * \param btrn The node whose first input queue buffer should be pushed down.
517  *
518  * This works like \ref btr_pushdown() but pushes down only one buffer
519  * reference.
520  */
521 void btr_pushdown_one(struct btr_node *btrn)
522 {
523         struct btr_buffer_reference *br;
524
525         if (list_empty(&btrn->input_queue))
526                 return;
527         br = list_first_entry(&btrn->input_queue, struct btr_buffer_reference, node);
528         btr_pushdown_br(br, btrn);
529 }
530
531 /*
532  * Find out whether a node is a leaf node.
533  *
534  * \param btrn The node to check.
535  *
536  * \return True if this node has no children. False otherwise.
537  */
538 static bool btr_no_children(struct btr_node *btrn)
539 {
540         return list_empty(&btrn->children);
541 }
542
543 /**
544  * Find out whether a node is an orphan node.
545  *
546  * \param btrn The buffer tree node.
547  *
548  * \return True if \a btrn has no parent.
549  *
550  * This function will always return true for the root node.  However in case
551  * nodes have been removed from the tree, other nodes may become orphans too.
552  */
553 bool btr_no_parent(struct btr_node *btrn)
554 {
555         return !btrn->parent;
556 }
557
558 /**
559  * Find out whether it is OK to change an input buffer.
560  *
561  * \param btrn The buffer tree node to check.
562  *
563  * This is used by filters that produce exactly the same amount of output as
564  * there is input. The amp filter which multiplies each sample by some number
565  * is an example of such a filter. If there are no other nodes in the buffer
566  * tree that read the same input stream (i.e. if \a btrn has no siblings), a
567  * node may modify its input buffer directly and push down the modified buffer
568  * to its children, thereby avoiding to allocate a possibly large additional
569  * buffer.
570  *
571  * Since the buffer tree may change at any time, this function should be called
572  * during each post_select call.
573  *
574  * \return True if \a btrn has no siblings.
575  */
576 bool btr_inplace_ok(struct btr_node *btrn)
577 {
578         struct btr_buffer_reference *br;
579         FOR_EACH_BUFFER_REF(br, btrn) {
580                 struct btr_buffer *btrb = br->btrb;
581                 if (btrb->refcount > 1)
582                         return false;
583                 if (btrb->dont_free == true)
584                         return false;
585         }
586         return true;
587 }
588
589 static inline size_t br_available_bytes(struct btr_buffer_reference *br)
590 {
591         return br->btrb->size - br->consumed;
592 }
593
594 static size_t btr_get_buffer_by_reference(struct btr_buffer_reference *br, char **buf)
595 {
596         if (buf)
597                 *buf = br->btrb->buf + br->consumed;
598         return br_available_bytes(br);
599 }
600
601 /**
602  * Obtain the next buffer of the input queue, omitting data.
603  *
604  * \param btrn The node whose input queue is to be queried.
605  * \param omit Number of bytes to be omitted.
606  * \param bufp Result pointer. It is OK to pass \p NULL here.
607  *
608  * If a buffer tree node needs more input data but can not consume the data it
609  * already has (because it might be needed again later) this function can be
610  * used instead of btr_next_buffer() to get a reference to the buffer obtained
611  * by skipping the given number of bytes. Skipped input bytes are not consumed.
612  *
613  * With a zero \a omit argument, this function is equivalent to \ref
614  * btr_next_buffer().
615  *
616  * \return Number of bytes in \a bufp. If there are less than or equal to \a
617  * omit many bytes available in the input queue of the buffer tree node pointed
618  * to by \a btrn, the function returns zero and the value of \a bufp is
619  * undefined.
620  */
621 size_t btr_next_buffer_omit(struct btr_node *btrn, size_t omit, char **bufp)
622 {
623         struct btr_buffer_reference *br;
624         size_t wrap_count, sz, rv = 0;
625         char *buf, *result = NULL;
626
627         br = get_first_input_br(btrn);
628         if (!br)
629                 return 0;
630         wrap_count = br->wrap_count;
631         if (wrap_count > 0) { /* we have a wrap buffer */
632                 sz = btr_get_buffer_by_reference(br, &buf);
633                 if (sz > omit) { /* and it's big enough */
634                         result = buf + omit;
635                         rv = sz - omit;
636                         /*
637                          * Wrap buffers are allocated by malloc(), so the next
638                          * buffer ref will not align nicely, so we return the
639                          * tail of the wrap buffer.
640                          */
641                         goto out;
642                 }
643                 /*
644                  * The next wrap_count bytes exist twice, in the wrap buffer
645                  * and as a buffer reference in the buffer tree pool.
646                  */
647                 omit += wrap_count;
648         }
649         /*
650          * For buffer tree pools, the buffers in the list align, i.e. the next
651          * buffer in the list starts directly at the end of its predecessor. In
652          * this case we merge adjacent buffers and return one larger buffer
653          * instead.
654          */
655         FOR_EACH_BUFFER_REF(br, btrn) {
656                 sz = btr_get_buffer_by_reference(br, &buf);
657                 if (result) {
658                         if (result + rv != buf)
659                                 goto out;
660                         rv += sz;
661                 } else if (sz > omit) {
662                         result = buf + omit;
663                         rv = sz - omit;
664                 } else
665                         omit -= sz;
666         }
667         if (!result)
668                 return 0;
669 out:
670         if (bufp)
671                 *bufp = result;
672         return rv;
673 }
674
675 /**
676  * Obtain the next buffer of the input queue of a buffer tree node.
677  *
678  * \param btrn The node whose input queue is to be queried.
679  * \param bufp Result pointer.
680  *
681  * \return The number of bytes that can be read from buf.
682  *
683  * The call of this function is is equivalent to calling \ref
684  * btr_next_buffer_omit() with an \a omit value of zero.
685  */
686 size_t btr_next_buffer(struct btr_node *btrn, char **bufp)
687 {
688         return btr_next_buffer_omit(btrn, 0, bufp);
689 }
690
691 /**
692  * Deallocate the given number of bytes from the input queue.
693  *
694  * \param btrn The buffer tree node.
695  * \param numbytes The number of bytes to be deallocated.
696  *
697  * This function must be used to get rid of existing buffer references in the
698  * node's input queue. If no references to a buffer remain, the underlying
699  * buffers are either freed (in the non-buffer pool case) or the read head of
700  * the buffer pool is being advanced.
701  *
702  * Note that \a numbytes may be smaller than the buffer size. In this case the
703  * buffer is not deallocated and subsequent calls to btr_next_buffer() return
704  * the remaining part of the buffer.
705  */
706 void btr_consume(struct btr_node *btrn, size_t numbytes)
707 {
708         struct btr_buffer_reference *br, *tmp;
709         size_t sz;
710
711         if (numbytes == 0)
712                 return;
713         br = get_first_input_br(btrn);
714         assert(br);
715
716         if (br->wrap_count == 0) {
717                 /*
718                  * No wrap buffer. Drop buffer references whose buffer
719                  * has been fully used. */
720                 FOR_EACH_BUFFER_REF_SAFE(br, tmp, btrn) {
721                         if (br->consumed + numbytes <= br->btrb->size) {
722                                 br->consumed += numbytes;
723                                 if (br->consumed == br->btrb->size)
724                                         btr_drop_buffer_reference(br);
725                                 return;
726                         }
727                         numbytes -= br->btrb->size - br->consumed;
728                         btr_drop_buffer_reference(br);
729                 }
730                 assert(false);
731         }
732         /*
733          * We have a wrap buffer, consume from it. If in total, i.e. including
734          * previous calls to brt_consume(), less than wrap_count has been
735          * consumed, there's nothing more we can do.
736          *
737          * Otherwise we drop the wrap buffer and consume from subsequent
738          * buffers of the input queue the correct amount of bytes. This is the
739          * total number of bytes that have been consumed from the wrap buffer.
740          */
741         PARA_DEBUG_LOG("consuming %zu/%zu bytes from wrap buffer\n", numbytes,
742                 br_available_bytes(br));
743
744         assert(numbytes <= br_available_bytes(br));
745         if (br->consumed + numbytes < br->wrap_count) {
746                 br->consumed += numbytes;
747                 return;
748         }
749         PARA_DEBUG_LOG("dropping wrap buffer (%zu bytes)\n", br->btrb->size);
750         /* get rid of the wrap buffer */
751         sz = br->consumed + numbytes;
752         btr_drop_buffer_reference(br);
753         return btr_consume(btrn, sz);
754 }
755
756 /**
757  * Clear the input queue of a buffer tree node.
758  *
759  * \param btrn The node whose input queue should be cleared.
760  */
761 void btr_drain(struct btr_node *btrn)
762 {
763         struct btr_buffer_reference *br, *tmp;
764
765         FOR_EACH_BUFFER_REF_SAFE(br, tmp, btrn)
766                 btr_drop_buffer_reference(br);
767 }
768
769 /**
770  * Remove a node from a buffer tree.
771  *
772  * \param btrnp Determines the node to remove.
773  *
774  * This orphans all children of the node given by \a btrnp and removes this
775  * node from the child list of its parent. Moreover, the input queue is flushed
776  * and the node pointer given by \a btrp is set to \p NULL.
777  *
778  * \sa \ref btr_splice_out_node.
779  */
780 void btr_remove_node(struct btr_node **btrnp)
781 {
782         struct btr_node *ch;
783         struct btr_node *btrn;
784
785         if (!btrnp)
786                 return;
787         btrn = *btrnp;
788         if (!btrn)
789                 goto out;
790         PARA_INFO_LOG("removing btr node %s from buffer tree\n", btrn->name);
791         FOR_EACH_CHILD(ch, btrn)
792                 ch->parent = NULL;
793         btr_drain(btrn);
794         if (btrn->parent)
795                 list_del(&btrn->node);
796         free(btrn->name);
797         free(btrn);
798 out:
799         *btrnp = NULL;
800 }
801
802 /**
803  * Return the amount of available input bytes of a buffer tree node.
804  *
805  * \param btrn The node whose input size should be computed.
806  *
807  * \return The total number of bytes available in the node's input
808  * queue.
809  *
810  * This simply iterates over all buffer references in the input queue and
811  * returns the sum of the sizes of all references.
812  */
813 size_t btr_get_input_queue_size(struct btr_node *btrn)
814 {
815         struct btr_buffer_reference *br;
816         size_t size = 0, wrap_consumed = 0;
817
818         FOR_EACH_BUFFER_REF(br, btrn) {
819                 if (br->wrap_count != 0) {
820                         wrap_consumed = br->consumed;
821                         continue;
822                 }
823                 size += br_available_bytes(br);
824         }
825         assert(wrap_consumed <= size);
826         size -= wrap_consumed;
827         return size;
828 }
829
830 /**
831  * Remove a node from the buffer tree, reconnecting parent and children.
832  *
833  * \param btrn The node to splice out.
834  *
835  * This function is used by buffer tree nodes that do not exist during the
836  * whole lifetime of the buffer tree. Unlike btr_remove_node(), calling
837  * btr_splice_out_node() does not split the tree into disconnected components
838  * but reconnects the buffer tree by making all child nodes of \a btrn children
839  * of the parent of \a btrn.
840  */
841 void btr_splice_out_node(struct btr_node *btrn)
842 {
843         struct btr_node *ch, *tmp;
844
845         assert(btrn);
846         PARA_NOTICE_LOG("splicing out %s\n", btrn->name);
847         btr_pushdown(btrn);
848         if (btrn->parent)
849                 list_del(&btrn->node);
850         FOR_EACH_CHILD_SAFE(ch, tmp, btrn) {
851                 PARA_INFO_LOG("parent(%s): %s\n", ch->name,
852                         btrn->parent? btrn->parent->name : "NULL");
853                 ch->parent = btrn->parent;
854                 if (btrn->parent)
855                         list_move(&ch->node, &btrn->parent->children);
856         }
857         assert(list_empty(&btrn->children));
858         btrn->parent = NULL;
859 }
860
861 /**
862  * Return number of queued output bytes of a buffer tree node.
863  *
864  * \param btrn The node whose output queue size should be computed.
865  *
866  * \return This function iterates over all children of the given node and
867  * returns the size of the largest input queue.
868  */
869 size_t btr_get_output_queue_size(struct btr_node *btrn)
870 {
871         size_t max_size = 0;
872         struct btr_node *ch;
873
874         FOR_EACH_CHILD(ch, btrn) {
875                 size_t size = btr_get_input_queue_size(ch);
876                 max_size = PARA_MAX(max_size, size);
877         }
878         return max_size;
879 }
880
881 /**
882  * Execute an inter-node command on the given node or on a parent node.
883  *
884  * \param btrn The node to start looking.
885  * \param command The command to execute.
886  * \param value_result Additional arguments and result value.
887  *
888  * This function traverses the buffer tree from \a btrn upwards and looks for
889  * the first node that understands \a command. On this node \a command is
890  * executed, and the result is stored in \a value_result.
891  *
892  * \return \p -ENOTSUP if no parent node of \a btrn understands \a command.
893  * Otherwise the return value of the command handler is returned.
894  *
895  * \sa \ref receiver::execute, filter::execute, writer::execute.
896  */
897 int btr_exec_up(struct btr_node *btrn, const char *command, char **value_result)
898 {
899         int ret;
900
901         for (; btrn; btrn = btrn->parent) {
902                 if (!btrn->execute)
903                         continue;
904                 PARA_INFO_LOG("executing %s on %s\n", command, btrn->name);
905                 ret = btrn->execute(btrn, command, value_result);
906                 if (ret == -ERRNO_TO_PARA_ERROR(ENOTSUP))
907                         continue;
908                 if (ret < 0)
909                         return ret;
910                 if (value_result && *value_result)
911                         PARA_INFO_LOG("%s(%s): %s\n", command, btrn->name,
912                                 *value_result);
913                 return 1;
914         }
915         return -ERRNO_TO_PARA_ERROR(ENOTSUP);
916 }
917
918 /**
919  * Obtain the context of a buffer node tree.
920  *
921  * \param btrn The node whose output queue size should be computed.
922  *
923  * \return A pointer to the \a context address specified at node creation time.
924  *
925  * \sa btr_new_node(), struct \ref btr_node_description.
926  */
927 void *btr_context(struct btr_node *btrn)
928 {
929         return btrn->context;
930 }
931
932 static bool need_buffer_pool_merge(struct btr_node *btrn)
933 {
934         struct btr_buffer_reference *br = get_first_input_br(btrn);
935
936         if (!br)
937                 return false;
938         if (br->wrap_count != 0)
939                 return true;
940         if (br->btrb->pool)
941                 return true;
942         return false;
943 }
944
945 static void merge_input_pool(struct btr_node *btrn, size_t dest_size)
946 {
947         struct btr_buffer_reference *br, *wbr = NULL;
948         int num_refs; /* including wrap buffer */
949         char *buf, *buf1 = NULL, *buf2 = NULL;
950         size_t sz, sz1 = 0, sz2 = 0, wb_consumed = 0;
951
952         br = get_first_input_br(btrn);
953         if (!br || br_available_bytes(br) >= dest_size)
954                 return;
955         num_refs = 0;
956         FOR_EACH_BUFFER_REF(br, btrn) {
957                 num_refs++;
958                 sz = btr_get_buffer_by_reference(br, &buf);
959                 if (sz == 0)
960                         break;
961                 if (br->wrap_count != 0) {
962                         assert(!wbr);
963                         assert(num_refs == 1);
964                         wbr = br;
965                         if (sz >= dest_size)
966                                 return;
967                         wb_consumed = br->consumed;
968                         continue;
969                 }
970                 if (!buf1) {
971                         buf1 = buf;
972                         sz1 = sz;
973                         goto next;
974                 }
975                 if (buf1 + sz1 == buf) {
976                         sz1 += sz;
977                         goto next;
978                 }
979                 if (!buf2) {
980                         buf2 = buf;
981                         sz2 = sz;
982                         goto next;
983                 }
984                 assert(buf2 + sz2 == buf);
985                 sz2 += sz;
986 next:
987                 if (sz1 + sz2 >= dest_size + wb_consumed)
988                         break;
989         }
990         if (!buf2) /* nothing to do */
991                 return;
992         assert(buf1 && sz2 > 0);
993         /*
994          * If the second buffer is large, we only take the first part of it to
995          * avoid having to memcpy() huge buffers.
996          */
997         sz2 = PARA_MIN(sz2, (size_t)(64 * 1024));
998         if (!wbr) {
999                 /* Make a new wrap buffer combining buf1 and buf2. */
1000                 sz = sz1 + sz2;
1001                 buf = para_malloc(sz);
1002                 PARA_DEBUG_LOG("merging input buffers: (%p:%zu, %p:%zu) -> %p:%zu\n",
1003                         buf1, sz1, buf2, sz2, buf, sz);
1004                 memcpy(buf, buf1, sz1);
1005                 memcpy(buf + sz1, buf2, sz2);
1006                 br = para_calloc(sizeof(*br));
1007                 br->btrb = new_btrb(buf, sz);
1008                 br->btrb->refcount = 1;
1009                 br->consumed = 0;
1010                 /* This is a wrap buffer */
1011                 br->wrap_count = sz1;
1012                 para_list_add(&br->node, &btrn->input_queue);
1013                 return;
1014         }
1015         /*
1016          * We already have a wrap buffer, but it is too small. It might be
1017          * partially used.
1018          */
1019         if (wbr->wrap_count == sz1 && wbr->btrb->size >= sz1 + sz2) /* nothing we can do about it */
1020                 return;
1021         sz = sz1 + sz2 - wbr->btrb->size; /* amount of new data */
1022         PARA_DEBUG_LOG("increasing wrap buffer %zu -> %zu\n", wbr->btrb->size,
1023                 wbr->btrb->size + sz);
1024         wbr->btrb->size += sz;
1025         wbr->btrb->buf = para_realloc(wbr->btrb->buf, wbr->btrb->size);
1026         /* copy the new data to the end of the reallocated buffer */
1027         assert(sz2 >= sz);
1028         memcpy(wbr->btrb->buf + wbr->btrb->size - sz, buf2 + sz2 - sz, sz);
1029 }
1030
1031 /**
1032  * Merge the first two input buffers into one.
1033  *
1034  * This is a quite expensive operation.
1035  *
1036  * \return The number of buffers that have been available (zero, one or two).
1037  */
1038 static int merge_input(struct btr_node *btrn)
1039 {
1040         struct btr_buffer_reference *brs[2], *br;
1041         char *bufs[2], *buf;
1042         size_t szs[2], sz;
1043         int i;
1044
1045         if (list_empty(&btrn->input_queue))
1046                 return 0;
1047         if (list_is_singular(&btrn->input_queue))
1048                 return 1;
1049         i = 0;
1050         /* get references to the first two buffers */
1051         FOR_EACH_BUFFER_REF(br, btrn) {
1052                 brs[i] = br;
1053                 szs[i] = btr_get_buffer_by_reference(brs[i], bufs + i);
1054                 i++;
1055                 if (i == 2)
1056                         break;
1057         }
1058         assert(i == 2);
1059         /* make a new btrb that combines the two buffers and a br to it. */
1060         sz = szs[0] + szs[1];
1061         buf = para_malloc(sz);
1062         PARA_DEBUG_LOG("%s: memory merging input buffers: (%zu, %zu) -> %zu\n",
1063                 btrn->name, szs[0], szs[1], sz);
1064         memcpy(buf, bufs[0], szs[0]);
1065         memcpy(buf + szs[0], bufs[1], szs[1]);
1066
1067         br = para_calloc(sizeof(*br));
1068         br->btrb = new_btrb(buf, sz);
1069         br->btrb->refcount = 1;
1070
1071         /* replace the first two refs by the new one */
1072         btr_drop_buffer_reference(brs[0]);
1073         btr_drop_buffer_reference(brs[1]);
1074         para_list_add(&br->node, &btrn->input_queue);
1075         return 2;
1076 }
1077
1078 /**
1079  * Combine input queue buffers.
1080  *
1081  * \param btrn The buffer tree node whose input should be merged.
1082  * \param dest_size Stop merging if a buffer of at least this size exists.
1083  *
1084  * Used to combine as many buffers as needed into a single buffer whose size is
1085  * at least \a dest_size. This function is rather cheap in case the parent node
1086  * uses buffer pools and rather expensive otherwise.
1087  *
1088  * Note that if less than \a dest_size bytes are available in total, this
1089  * function does nothing and subsequent calls to btr_next_buffer() will still
1090  * return a buffer size less than \a dest_size.
1091  */
1092 void btr_merge(struct btr_node *btrn, size_t dest_size)
1093 {
1094         if (need_buffer_pool_merge(btrn))
1095                 return merge_input_pool(btrn, dest_size);
1096         for (;;) {
1097                 char *buf;
1098                 size_t len = btr_next_buffer(btrn, &buf);
1099                 if (len >= dest_size)
1100                         return;
1101                 PARA_DEBUG_LOG("input size = %zu < %zu = dest\n", len, dest_size);
1102                 if (merge_input(btrn) < 2)
1103                         return;
1104         }
1105 }
1106
1107 static bool btr_eof(struct btr_node *btrn)
1108 {
1109         char *buf;
1110         size_t len = btr_next_buffer(btrn, &buf);
1111
1112         return (len == 0 && btr_no_parent(btrn));
1113 }
1114
1115 static void log_tree_recursively(struct btr_node *btrn, int loglevel, int depth)
1116 {
1117         struct btr_node *ch;
1118         const char spaces[] = "                 ", *space = spaces + 16 - depth;
1119
1120         if (depth > 16)
1121                 return;
1122         para_log(loglevel, "%s%s\n", space, btrn->name);
1123         FOR_EACH_CHILD(ch, btrn)
1124                 log_tree_recursively(ch, loglevel, depth + 1);
1125 }
1126
1127 /**
1128  * Write the current buffer (sub-)tree to the log.
1129  *
1130  * \param btrn Start logging at this node.
1131  * \param loglevel Set severity with which the tree should be logged.
1132  */
1133 void btr_log_tree(struct btr_node *btrn, int loglevel)
1134 {
1135         return log_tree_recursively(btrn, loglevel, 0);
1136 }
1137
1138 /**
1139  * Find the node with the given name in the buffer tree.
1140  *
1141  * \param name The name of the node to search.
1142  * \param root Where to start the search.
1143  *
1144  * \return A pointer to the node with the given name on success. If \a name is
1145  * \p NULL, the function returns \a root. If there is no node with the given
1146  * name, \p NULL is returned.
1147  */
1148 struct btr_node *btr_search_node(const char *name, struct btr_node *root)
1149 {
1150         struct btr_node *ch;
1151
1152         if (!name)
1153                 return root;
1154         if (!strcmp(root->name, name))
1155                 return root;
1156         FOR_EACH_CHILD(ch, root) {
1157                 struct btr_node *result = btr_search_node(name, ch);
1158                 if (result)
1159                         return result;
1160         }
1161         return NULL;
1162 }
1163
1164 /** 640K ought to be enough for everybody ;) */
1165 #define BTRN_MAX_PENDING (96 * 1024)
1166
1167 /**
1168  * Return the current state of a buffer tree node.
1169  *
1170  * \param btrn The node whose state should be queried.
1171  * \param min_iqs The minimal input queue size.
1172  * \param type The supposed type of \a btrn.
1173  *
1174  * Most users of the buffer tree subsystem call this function from both
1175  * their pre_select and the post_select methods.
1176  *
1177  * \return Negative if an error condition was detected, zero if there
1178  * is nothing to do and positive otherwise.
1179  *
1180  * Examples:
1181  *
1182  * - If a non-root node has no parent and an empty input queue, the function
1183  * returns \p -E_BTR_EOF. Similarly, if a non-leaf node has no children, \p
1184  * -E_BTR_NO_CHILD is returned.
1185  *
1186  * - If less than \a min_iqs many bytes are available in the input queue and no
1187  * EOF condition was detected, the function returns zero.
1188  *
1189  * - If there's plenty of data left in the input queue of the children of \a
1190  * btrn, the function also returns zero in order to bound the memory usage of
1191  * the buffer tree.
1192  */
1193 int btr_node_status(struct btr_node *btrn, size_t min_iqs,
1194         enum btr_node_type type)
1195 {
1196         size_t iqs;
1197
1198         assert(btrn);
1199         if (type != BTR_NT_LEAF) {
1200                 if (btr_no_children(btrn))
1201                         return -E_BTR_NO_CHILD;
1202                 if (btr_get_output_queue_size(btrn) > BTRN_MAX_PENDING)
1203                         return 0;
1204         }
1205         if (type != BTR_NT_ROOT) {
1206                 if (btr_eof(btrn))
1207                         return -E_BTR_EOF;
1208                 iqs = btr_get_input_queue_size(btrn);
1209                 if (iqs == 0) /* we have a parent, because not eof */
1210                         return 0;
1211                 if (iqs < min_iqs && !btr_no_parent(btrn))
1212                         return 0;
1213         }
1214         return 1;
1215 }
1216
1217 /**
1218  * Get the time of the first I/O for a buffer tree node.
1219  *
1220  * \param btrn The node whose I/O time should be obtained.
1221  * \param tv Result pointer.
1222  *
1223  * Mainly useful for the time display of para_audiod.
1224  */
1225 void btr_get_node_start(struct btr_node *btrn, struct timeval *tv)
1226 {
1227         *tv = btrn->start;
1228 }
1229
1230 struct btr_node *btr_parent(struct btr_node *btrn)
1231 {
1232         return btrn->parent;
1233 }