Merge branch 't/flac'
[paraslash.git] / buffer_tree.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2009-2011 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 #include <stdbool.h>
10
11 #include "para.h"
12 #include "list.h"
13 #include "string.h"
14 #include "buffer_tree.h"
15 #include "error.h"
16 #include "sched.h"
17
18 /* whead = NULL means area full */
19 struct btr_pool {
20         char *name;
21         char *area_start;
22         char *area_end;
23         char *rhead;
24         char *whead;
25 };
26
27 struct btr_buffer {
28         char *buf;
29         size_t size;
30         /** The number of references to this buffer. */
31         int refcount;
32         /* NULL means no buffer pool but a malloced buffer. */
33         struct btr_pool *pool;
34 };
35
36 struct btr_buffer_reference {
37         struct btr_buffer *btrb;
38         size_t consumed;
39         /* Each buffer reference belongs to the buffer queue list of some buffer tree node. */
40         struct list_head node;
41         size_t wrap_count;
42 };
43
44 struct btr_node {
45         char *name;
46         struct btr_node *parent;
47         /* The position of this btr node in the buffer tree. */
48         struct list_head node;
49         /* The children nodes of this btr node are linked together in a list. */
50         struct list_head children;
51         /* Time of first data transfer. */
52         struct timeval start;
53         /**
54          * The input queue is a list of references to btr buffers. Each item on
55          * the list represents an input buffer which has not been completely
56          * used by this btr node.
57          */
58         struct list_head input_queue;
59         btr_command_handler execute;
60         void *context;
61 };
62
63 /**
64  * Create a new buffer pool.
65  *
66  * \param name The name of the new buffer pool.
67  * \param area_size The size in bytes of the pool area.
68  *
69  * \return An opaque pointer to the newly created buffer pool. It must be
70  * passed to btr_pool_free() after it is no longer used to deallocate all
71  * resources.
72  */
73 struct btr_pool *btr_pool_new(const char *name, size_t area_size)
74 {
75         struct btr_pool *btrp;
76
77         PARA_INFO_LOG("%s, %zu bytes\n", name, area_size);
78         btrp = para_malloc(sizeof(*btrp));
79         btrp->area_start = para_malloc(area_size);
80         btrp->area_end = btrp->area_start + area_size;
81         btrp->rhead = btrp->area_start;
82         btrp->whead = btrp->area_start;
83         btrp->name = para_strdup(name);
84         return btrp;
85 }
86
87 /**
88  * Deallocate resources used by a buffer pool.
89  *
90  * \param btrp A pointer obtained via btr_pool_new().
91  */
92 void btr_pool_free(struct btr_pool *btrp)
93 {
94         if (!btrp)
95                 return;
96         free(btrp->area_start);
97         free(btrp->name);
98         free(btrp);
99 }
100
101 /**
102  * Return the size of the buffer pool area.
103  *
104  * \param btrp The buffer pool.
105  *
106  * \return The same value which was passed during creation time to
107  * btr_pool_new().
108  */
109 size_t btr_pool_size(struct btr_pool *btrp)
110 {
111         return btrp->area_end - btrp->area_start;
112 }
113
114 static size_t btr_pool_filled(struct btr_pool *btrp)
115 {
116         if (!btrp->whead)
117                 return btr_pool_size(btrp);
118         if (btrp->rhead <= btrp->whead)
119                 return  btrp->whead - btrp->rhead;
120         return btr_pool_size(btrp) - (btrp->rhead - btrp->whead);
121 }
122
123 /**
124  * Get the number of unused bytes in the buffer pool.
125  *
126  * \param btrp The pool.
127  *
128  * \return The number of bytes that can currently be allocated.
129  *
130  * Note that in general the returned number of bytes is not available as a
131  * single contiguous buffer. Use btr_pool_available() to obtain the length of
132  * the largest contiguous buffer that can currently be allocated from the
133  * buffer pool.
134  */
135 size_t btr_pool_unused(struct btr_pool *btrp)
136 {
137         return btr_pool_size(btrp) - btr_pool_filled(btrp);
138 }
139
140 /*
141  * Return maximal size available for one read. This is
142  * smaller than the value returned by btr_pool_unused().
143  */
144 static size_t btr_pool_available(struct btr_pool *btrp)
145 {
146         if (!btrp->whead)
147                 return 0;
148         if (btrp->rhead <= btrp->whead)
149                 return btrp->area_end - btrp->whead;
150         return btrp->rhead - btrp->whead;
151 }
152
153 /**
154  * Obtain the current write head.
155  *
156  * \param btrp The buffer pool.
157  * \param result The write head is returned here.
158  *
159  * \return The maximal amount of bytes that may be written to the returned
160  * buffer.
161  */
162 size_t btr_pool_get_buffer(struct btr_pool *btrp, char **result)
163 {
164         if (result)
165                 *result = btrp->whead;
166         return btr_pool_available(btrp);
167 }
168
169 /**
170  * Get references to buffers pointing to free space of the buffer pool area.
171  *
172  * \param btrp The buffer pool.
173  * \param iov The scatter array.
174  *
175  * \return Zero if the buffer pool is full, one if the free space of the buffer
176  * pool area is available as a single contiguous buffer, two if the free space
177  * consists of two buffers. If this function returns the value n, then n
178  * elements of \a iov are initialized.
179  */
180 int btr_pool_get_buffers(struct btr_pool *btrp, struct iovec iov[2])
181 {
182         size_t sz, unused;
183         char *buf;
184
185         sz = btr_pool_get_buffer(btrp, &buf);
186         if (sz == 0)
187                 return 0;
188         iov[0].iov_len = sz;
189         iov[0].iov_base = buf;
190         unused = btr_pool_unused(btrp);
191         if (sz == unused)
192                 return 1;
193         iov[1].iov_len = unused - sz;
194         iov[1].iov_base = btrp->area_start;
195         return 2;
196 }
197
198 /**
199  * Mark a part of the buffer pool area as allocated.
200  *
201  * \param btrp The buffer pool.
202  * \param size The amount of bytes to be allocated.
203  *
204  * This is usually called after the caller wrote to the buffer obtained by
205  * btr_pool_get_buffer().
206  */
207 static void btr_pool_allocate(struct btr_pool *btrp, size_t size)
208 {
209         char *end;
210
211         if (size == 0)
212                 return;
213         assert(size <= btr_pool_available(btrp));
214         end = btrp->whead + size;
215         assert(end <= btrp->area_end);
216
217         if (end == btrp->area_end) {
218                 PARA_DEBUG_LOG("%s: end of pool area reached\n", btrp->name);
219                 end = btrp->area_start;
220         }
221         if (end == btrp->rhead) {
222                 PARA_DEBUG_LOG("%s btrp buffer full\n", btrp->name);
223                 end = NULL; /* buffer full */
224         }
225         btrp->whead = end;
226 }
227
228 static void btr_pool_deallocate(struct btr_pool *btrp, size_t size)
229 {
230         char *end = btrp->rhead + size;
231
232         if (size == 0)
233                 return;
234         assert(end <= btrp->area_end);
235         assert(size <= btr_pool_filled(btrp));
236         if (end == btrp->area_end)
237                 end = btrp->area_start;
238         if (!btrp->whead)
239                 btrp->whead = btrp->rhead;
240         btrp->rhead = end;
241         if (btrp->rhead == btrp->whead)
242                 btrp->rhead = btrp->whead = btrp->area_start;
243 }
244
245 #define FOR_EACH_CHILD(_tn, _btrn) list_for_each_entry((_tn), \
246         &((_btrn)->children), node)
247 #define FOR_EACH_CHILD_SAFE(_tn, _tmp, _btrn) \
248         list_for_each_entry_safe((_tn), (_tmp), &((_btrn)->children), node)
249
250 #define FOR_EACH_BUFFER_REF(_br, _btrn) \
251         list_for_each_entry((_br), &(_btrn)->input_queue, node)
252 #define FOR_EACH_BUFFER_REF_SAFE(_br, _tmp, _btrn) \
253         list_for_each_entry_safe((_br), (_tmp), &(_btrn)->input_queue, node)
254
255 /**
256  * Create a new buffer tree node.
257  *
258  * \param bnd Specifies how to create the new node.
259  *
260  * \return A pointer to the newly allocated node.
261  *
262  * This function always succeeds (or calls exit()). The returned pointer must
263  * be freed using btr_free_node() after the node has been removed from the
264  * buffer tree via btr_remove_node().
265  */
266 struct btr_node *btr_new_node(struct btr_node_description *bnd)
267 {
268         struct btr_node *btrn = para_malloc(sizeof(*btrn));
269
270         btrn->name = para_strdup(bnd->name);
271         btrn->parent = bnd->parent;
272         btrn->execute = bnd->handler;
273         btrn->context = bnd->context;
274         btrn->start.tv_sec = 0;
275         btrn->start.tv_usec = 0;
276         INIT_LIST_HEAD(&btrn->children);
277         INIT_LIST_HEAD(&btrn->input_queue);
278         if (!bnd->child) {
279                 if (bnd->parent) {
280                         list_add_tail(&btrn->node, &bnd->parent->children);
281                         PARA_INFO_LOG("new leaf node: %s (child of %s)\n",
282                                 bnd->name, bnd->parent->name);
283                 } else
284                         PARA_INFO_LOG("added %s as btr root\n", bnd->name);
285                 goto out;
286         }
287         if (!bnd->parent) {
288                 assert(!bnd->child->parent);
289                 PARA_INFO_LOG("new root: %s (was %s)\n",
290                         bnd->name, bnd->child->name);
291                 btrn->parent = NULL;
292                 list_add_tail(&bnd->child->node, &btrn->children);
293                 /* link it in */
294                 bnd->child->parent = btrn;
295                 goto out;
296         }
297         PARA_EMERG_LOG("inserting internal nodes not yet supported.\n");
298         exit(EXIT_FAILURE);
299         assert(bnd->child->parent == bnd->parent);
300 out:
301         return btrn;
302 }
303
304 /*
305  * Allocate a new btr buffer.
306  *
307  * The freshly allocated buffer will have a zero refcount and will
308  * not be associated with a btr pool.
309  */
310 static struct btr_buffer *new_btrb(char *buf, size_t size)
311 {
312         struct btr_buffer *btrb = para_calloc(sizeof(*btrb));
313
314         btrb->buf = buf;
315         btrb->size = size;
316         return btrb;
317 }
318
319 static void dealloc_buffer(struct btr_buffer *btrb)
320 {
321         if (btrb->pool)
322                 btr_pool_deallocate(btrb->pool, btrb->size);
323         else
324                 free(btrb->buf);
325 }
326
327 static struct btr_buffer_reference *get_first_input_br(struct btr_node *btrn)
328 {
329         if (list_empty(&btrn->input_queue))
330                 return NULL;
331         return list_first_entry(&btrn->input_queue,
332                 struct btr_buffer_reference, node);
333 }
334
335 /*
336  * Deallocate the reference, release the resources if refcount drops to zero.
337  */
338 static void btr_drop_buffer_reference(struct btr_buffer_reference *br)
339 {
340         struct btr_buffer *btrb = br->btrb;
341
342         list_del(&br->node);
343         free(br);
344         btrb->refcount--;
345         if (btrb->refcount == 0) {
346                 dealloc_buffer(btrb);
347                 free(btrb);
348         }
349 }
350
351 static void add_btrb_to_children(struct btr_buffer *btrb,
352                 struct btr_node *btrn, size_t consumed)
353 {
354         struct btr_node *ch;
355
356         if (btrn->start.tv_sec == 0)
357                 btrn->start = *now;
358         FOR_EACH_CHILD(ch, btrn) {
359                 struct btr_buffer_reference *br = para_calloc(sizeof(*br));
360                 br->btrb = btrb;
361                 br->consumed = consumed;
362                 list_add_tail(&br->node, &ch->input_queue);
363                 btrb->refcount++;
364                 if (ch->start.tv_sec == 0)
365                         ch->start = *now;
366         }
367 }
368
369 /**
370  * Insert a malloced buffer into the buffer tree.
371  *
372  * \param buf The buffer to insert.
373  * \param size The size of \a buf in bytes.
374  * \param btrn Position in the buffer tree to create the output.
375  *
376  * This creates references to \a buf and adds these references to each child of
377  * \a btrn. The buffer will be freed using standard free() once no buffer tree
378  * node is referencing it any more.
379  *
380  * Note that this function must not be used if \a buf was obtained from a
381  * buffer pool. Use btr_add_output_pool() in this case.
382  */
383 void btr_add_output(char *buf, size_t size, struct btr_node *btrn)
384 {
385         struct btr_buffer *btrb;
386
387         assert(size != 0);
388         if (list_empty(&btrn->children)) {
389                 free(buf);
390                 return;
391         }
392         btrb = new_btrb(buf, size);
393         add_btrb_to_children(btrb, btrn, 0);
394 }
395
396 /**
397  * Feed data to child nodes of a buffer tree node.
398  *
399  * \param btrp The buffer pool.
400  * \param size The number of bytes to be allocated and fed to each child.
401  * \param btrn The node whose children are to be fed.
402  *
403  * This function allocates the amount of bytes from the buffer pool area,
404  * starting at the current value of the write head, and creates buffer
405  * references to the resulting part of the buffer pool area, one for each child
406  * of \a btrn. The references are then fed into the input queue of each child.
407  */
408 void btr_add_output_pool(struct btr_pool *btrp, size_t size,
409                 struct btr_node *btrn)
410 {
411         struct btr_buffer *btrb;
412         char *buf;
413         size_t avail;
414
415         assert(size != 0);
416         if (list_empty(&btrn->children))
417                 return;
418         avail = btr_pool_get_buffer(btrp, &buf);
419         assert(avail >= size);
420         btr_pool_allocate(btrp, size);
421         btrb = new_btrb(buf, size);
422         btrb->pool = btrp;
423         add_btrb_to_children(btrb, btrn, 0);
424 }
425
426 /**
427  * Copy data to write head of a buffer pool and feed it to all children nodes.
428  *
429  * \param src The source buffer.
430  * \param n The size of the source buffer in bytes.
431  * \param btrp The destination buffer pool.
432  * \param btrn Add the data as output of this node.
433  *
434  * This is expensive. The caller must make sure the data fits into the buffer
435  * pool area.
436  */
437 void btr_copy(const void *src, size_t n, struct btr_pool *btrp,
438         struct btr_node *btrn)
439 {
440         char *buf;
441         size_t sz, copy;
442
443         if (n == 0)
444                 return;
445         assert(n <= btr_pool_unused(btrp));
446         sz = btr_pool_get_buffer(btrp, &buf);
447         copy = PARA_MIN(sz, n);
448         memcpy(buf, src, copy);
449         btr_add_output_pool(btrp, copy, btrn);
450         if (copy == n)
451                 return;
452         sz = btr_pool_get_buffer(btrp, &buf);
453         assert(sz >= n - copy);
454         memcpy(buf, src + copy, n - copy);
455         btr_add_output_pool(btrp, n - copy, btrn);
456 }
457
458 static void btr_pushdown_br(struct btr_buffer_reference *br, struct btr_node *btrn)
459 {
460         add_btrb_to_children(br->btrb, btrn, br->consumed);
461         btr_drop_buffer_reference(br);
462 }
463
464 /**
465  * Feed all buffer references of the input queue through the output channel.
466  *
467  * \param btrn The node whose buffer references should be pushed down.
468  *
469  * This function is useful for filters that do not change the contents of the
470  * buffers at all, like the wav filter or the amp filter if no amplification
471  * was specified. This function is rather cheap.
472  *
473  * \sa \ref btr_pushdown_one().
474  */
475 void btr_pushdown(struct btr_node *btrn)
476 {
477         struct btr_buffer_reference *br, *tmp;
478
479         FOR_EACH_BUFFER_REF_SAFE(br, tmp, btrn)
480                 btr_pushdown_br(br, btrn);
481 }
482
483 /**
484  * Feed the next buffer of the input queue through the output channel.
485  *
486  * \param btrn The node whose first input queue buffer should be pushed down.
487  *
488  * This works like \ref btr_pushdown() but pushes down only one buffer
489  * reference.
490  */
491 void btr_pushdown_one(struct btr_node *btrn)
492 {
493         struct btr_buffer_reference *br;
494
495         if (list_empty(&btrn->input_queue))
496                 return;
497         br = list_first_entry(&btrn->input_queue, struct btr_buffer_reference, node);
498         btr_pushdown_br(br, btrn);
499 }
500
501 /*
502  * Find out whether a node is a leaf node.
503  *
504  * \param btrn The node to check.
505  *
506  * \return True if this node has no children. False otherwise.
507  */
508 static bool btr_no_children(struct btr_node *btrn)
509 {
510         return list_empty(&btrn->children);
511 }
512
513 /**
514  * Find out whether a node is an orphan node.
515  *
516  * \param btrn The buffer tree node.
517  *
518  * \return True if \a btrn has no parent.
519  *
520  * This function will always return true for the root node.  However in case
521  * nodes have been removed from the tree, other nodes may become orphans too.
522  */
523 bool btr_no_parent(struct btr_node *btrn)
524 {
525         return !btrn->parent;
526 }
527
528 /**
529  * Find out whether it is OK to change an input buffer.
530  *
531  * \param btrn The buffer tree node to check.
532  *
533  * This is used by filters that produce exactly the same amount of output as
534  * there is input. The amp filter which multiplies each sample by some number
535  * is an example of such a filter. If there are no other nodes in the buffer
536  * tree that read the same input stream (i.e. if \a btrn has no siblings), a
537  * node may modify its input buffer directly and push down the modified buffer
538  * to its children, thereby avoiding to allocate a possibly large additional
539  * buffer.
540  *
541  * Since the buffer tree may change at any time, this function should be called
542  * during each post_select call.
543  *
544  * \return True if \a btrn has no siblings.
545  */
546 bool btr_inplace_ok(struct btr_node *btrn)
547 {
548         if (!btrn->parent)
549                 return true;
550         return list_is_singular(&btrn->parent->children);
551 }
552
553 static inline size_t br_available_bytes(struct btr_buffer_reference *br)
554 {
555         return br->btrb->size - br->consumed;
556 }
557
558 static size_t btr_get_buffer_by_reference(struct btr_buffer_reference *br, char **buf)
559 {
560         if (buf)
561                 *buf = br->btrb->buf + br->consumed;
562         return br_available_bytes(br);
563 }
564
565 /**
566  * Obtain the next buffer of the input queue, omitting data.
567  *
568  * \param btrn The node whose input queue is to be queried.
569  * \param omit Number of bytes to be omitted.
570  * \param bufp Result pointer.
571  *
572  * If a buffer tree node needs more input data but can not consume the data it
573  * already has (because it might be needed again later) this function can be
574  * used instead of btr_next_buffer() to get a reference to the buffer obtained
575  * by skipping the given number of bytes. Skipped input bytes are not consumed.
576  *
577  * With a zero \a omit argument, this function is equivalent to \ref
578  * btr_next_buffer().
579  *
580  * \return Number of bytes in \a bufp. If there are less than or equal to \a
581  * omit many bytes available in the input queue of the buffer tree node pointed
582  * to by \a btrn, the function returns zero and the value of \a bufp is
583  * undefined.
584  */
585 size_t btr_next_buffer_omit(struct btr_node *btrn, size_t omit, char **bufp)
586 {
587         struct btr_buffer_reference *br;
588         size_t wrap_count, sz, rv = 0;
589         char *buf, *result = NULL;
590
591         br = get_first_input_br(btrn);
592         if (!br)
593                 return 0;
594         wrap_count = br->wrap_count;
595         if (wrap_count > 0) { /* we have a wrap buffer */
596                 sz = btr_get_buffer_by_reference(br, &buf);
597                 if (sz > omit) { /* and it's big enough */
598                         result = buf + omit;
599                         rv = sz - omit;
600                         /*
601                          * Wrap buffers are allocated by malloc(), so the next
602                          * buffer ref will not align nicely, so we return the
603                          * tail of the wrap buffer.
604                          */
605                         goto out;
606                 }
607                 /*
608                  * The next wrap_count bytes exist twice, in the wrap buffer
609                  * and as a buffer reference in the buffer tree pool.
610                  */
611                 omit += wrap_count;
612         }
613         /*
614          * For buffer tree pools, the buffers in the list align, i.e. the next
615          * buffer in the list starts directly at the end of its predecessor. In
616          * this case we merge adjacent buffers and return one larger buffer
617          * instead.
618          */
619         FOR_EACH_BUFFER_REF(br, btrn) {
620                 sz = btr_get_buffer_by_reference(br, &buf);
621                 if (result) {
622                         if (result + rv != buf)
623                                 goto out;
624                         rv += sz;
625                 } else if (sz > omit) {
626                         result = buf + omit;
627                         rv = sz - omit;
628                 } else
629                         omit -= sz;
630         }
631         if (!result)
632                 return 0;
633 out:
634         if (bufp)
635                 *bufp = result;
636         return rv;
637 }
638
639 /**
640  * Obtain the next buffer of the input queue of a buffer tree node.
641  *
642  * \param btrn The node whose input queue is to be queried.
643  * \param bufp Result pointer.
644  *
645  * \return The number of bytes that can be read from buf.
646  *
647  * The call of this function is is equivalent to calling \ref
648  * btr_next_buffer_omit() with an \a omit value of zero.
649  */
650 size_t btr_next_buffer(struct btr_node *btrn, char **bufp)
651 {
652         return btr_next_buffer_omit(btrn, 0, bufp);
653 }
654
655 /**
656  * Deallocate the given number of bytes from the input queue.
657  *
658  * \param btrn The buffer tree node.
659  * \param numbytes The number of bytes to be deallocated.
660  *
661  * This function must be used to get rid of existing buffer references in the
662  * node's input queue. If no references to a buffer remain, the underlying
663  * buffers are either freed (in the non-buffer pool case) or the read head of
664  * the buffer pool is being advanced.
665  *
666  * Note that \a numbytes may be smaller than the buffer size. In this case the
667  * buffer is not deallocated and subsequent calls to btr_next_buffer() return
668  * the remaining part of the buffer.
669  */
670 void btr_consume(struct btr_node *btrn, size_t numbytes)
671 {
672         struct btr_buffer_reference *br, *tmp;
673         size_t sz;
674
675         if (numbytes == 0)
676                 return;
677         br = get_first_input_br(btrn);
678         assert(br);
679
680         if (br->wrap_count == 0) {
681                 /*
682                  * No wrap buffer. Drop buffer references whose buffer
683                  * has been fully used. */
684                 FOR_EACH_BUFFER_REF_SAFE(br, tmp, btrn) {
685                         if (br->consumed + numbytes <= br->btrb->size) {
686                                 br->consumed += numbytes;
687                                 if (br->consumed == br->btrb->size)
688                                         btr_drop_buffer_reference(br);
689                                 return;
690                         }
691                         numbytes -= br->btrb->size - br->consumed;
692                         btr_drop_buffer_reference(br);
693                 }
694                 assert(false);
695         }
696         /*
697          * We have a wrap buffer, consume from it. If in total, i.e. including
698          * previous calls to brt_consume(), less than wrap_count has been
699          * consumed, there's nothing more we can do.
700          *
701          * Otherwise we drop the wrap buffer and consume from subsequent
702          * buffers of the input queue the correct amount of bytes. This is the
703          * total number of bytes that have been consumed from the wrap buffer.
704          */
705         PARA_DEBUG_LOG("consuming %zu/%zu bytes from wrap buffer\n", numbytes,
706                 br_available_bytes(br));
707
708         assert(numbytes <= br_available_bytes(br));
709         if (br->consumed + numbytes < br->wrap_count) {
710                 br->consumed += numbytes;
711                 return;
712         }
713         PARA_DEBUG_LOG("dropping wrap buffer (%zu bytes)\n", br->btrb->size);
714         /* get rid of the wrap buffer */
715         sz = br->consumed + numbytes;
716         btr_drop_buffer_reference(br);
717         return btr_consume(btrn, sz);
718 }
719
720 /**
721  * Clear the input queue of a buffer tree node.
722  *
723  * \param btrn The node whose input queue should be cleared.
724  */
725 void btr_drain(struct btr_node *btrn)
726 {
727         struct btr_buffer_reference *br, *tmp;
728
729         FOR_EACH_BUFFER_REF_SAFE(br, tmp, btrn)
730                 btr_drop_buffer_reference(br);
731 }
732
733 /**
734  * Free all resources allocated by btr_new_node().
735  *
736  * \param btrn Pointer to a btr node obtained by \ref btr_new_node().
737  *
738  * Like free(3), it is OK to call this with a \p NULL pointer argument.
739  */
740 void btr_free_node(struct btr_node *btrn)
741 {
742         if (!btrn)
743                 return;
744         free(btrn->name);
745         free(btrn);
746 }
747
748 /**
749  * Remove a node from a buffer tree.
750  *
751  * \param btrn The node to remove.
752  *
753  * This makes all child nodes of \a btrn orphans and removes \a btrn from the
754  * list of children of its parent. Moreover, the input queue of \a btrn is
755  * flushed if it is not empty.
756  *
757  * \sa \ref btr_splice_out_node.
758  */
759 void btr_remove_node(struct btr_node *btrn)
760 {
761         struct btr_node *ch;
762
763         if (!btrn)
764                 return;
765         PARA_NOTICE_LOG("removing btr node %s from buffer tree\n", btrn->name);
766         FOR_EACH_CHILD(ch, btrn)
767                 ch->parent = NULL;
768         btr_drain(btrn);
769         if (btrn->parent)
770                 list_del(&btrn->node);
771 }
772
773 /**
774  * Return the amount of available input bytes of a buffer tree node.
775  *
776  * \param btrn The node whose input size should be computed.
777  *
778  * \return The total number of bytes available in the node's input
779  * queue.
780  *
781  * This simply iterates over all buffer references in the input queue and
782  * returns the sum of the sizes of all references.
783  */
784 size_t btr_get_input_queue_size(struct btr_node *btrn)
785 {
786         struct btr_buffer_reference *br;
787         size_t size = 0, wrap_consumed = 0;
788
789         FOR_EACH_BUFFER_REF(br, btrn) {
790                 if (br->wrap_count != 0) {
791                         wrap_consumed = br->consumed;
792                         continue;
793                 }
794                 size += br_available_bytes(br);
795         }
796         assert(wrap_consumed <= size);
797         size -= wrap_consumed;
798         return size;
799 }
800
801 /**
802  * Remove a node from the buffer tree, reconnecting parent and children.
803  *
804  * \param btrn The node to splice out.
805  *
806  * This function is used by buffer tree nodes that do not exist during the
807  * whole lifetime of the buffer tree. Unlike btr_remove_node(), calling
808  * btr_splice_out_node() does not split the tree into disconnected components
809  * but reconnects the buffer tree by making all child nodes of \a btrn children
810  * of the parent of \a btrn.
811  */
812 void btr_splice_out_node(struct btr_node *btrn)
813 {
814         struct btr_node *ch, *tmp;
815
816         assert(btrn);
817         PARA_NOTICE_LOG("splicing out %s\n", btrn->name);
818         btr_pushdown(btrn);
819         if (btrn->parent)
820                 list_del(&btrn->node);
821         FOR_EACH_CHILD_SAFE(ch, tmp, btrn) {
822                 PARA_INFO_LOG("parent(%s): %s\n", ch->name,
823                         btrn->parent? btrn->parent->name : "NULL");
824                 ch->parent = btrn->parent;
825                 if (btrn->parent)
826                         list_move(&ch->node, &btrn->parent->children);
827         }
828         assert(list_empty(&btrn->children));
829 }
830
831 /**
832  * Return number of queued output bytes of a buffer tree node.
833  *
834  * \param btrn The node whose output queue size should be computed.
835  *
836  * \return This function iterates over all children of the given node and
837  * returns the size of the largest input queue.
838  */
839 size_t btr_get_output_queue_size(struct btr_node *btrn)
840 {
841         size_t max_size = 0;
842         struct btr_node *ch;
843
844         FOR_EACH_CHILD(ch, btrn) {
845                 size_t size = btr_get_input_queue_size(ch);
846                 max_size = PARA_MAX(max_size, size);
847         }
848         return max_size;
849 }
850
851 /**
852  * Execute a inter-node command on a parent node.
853  *
854  * \param btrn The node to start looking.
855  * \param command The command to execute.
856  * \param value_result Additional arguments and result value.
857  *
858  * This function traverses the buffer tree upwards and looks for parent nodes
859  * of \a btrn that understands \a command. On the first such node the command
860  * is executed, and the result is stored in \a value_result.
861  *
862  * \return \p -ENOTSUP if no parent node of \a btrn understands \a command.
863  * Otherwise the return value of the command handler is returned.
864  */
865 int btr_exec_up(struct btr_node *btrn, const char *command, char **value_result)
866 {
867         int ret;
868
869         for (; btrn; btrn = btrn->parent) {
870                 struct btr_node *parent = btrn->parent;
871                 if (!parent)
872                         return -ERRNO_TO_PARA_ERROR(ENOTSUP);
873                 if (!parent->execute)
874                         continue;
875                 PARA_INFO_LOG("parent: %s, cmd: %s\n", parent->name, command);
876                 ret = parent->execute(parent, command, value_result);
877                 if (ret == -ERRNO_TO_PARA_ERROR(ENOTSUP))
878                         continue;
879                 if (ret < 0)
880                         return ret;
881                 if (value_result && *value_result)
882                         PARA_NOTICE_LOG("%s(%s): %s\n", command, parent->name,
883                                 *value_result);
884                 return 1;
885         }
886         return -ERRNO_TO_PARA_ERROR(ENOTSUP);
887 }
888
889 /**
890  * Obtain the context of a buffer node tree.
891  *
892  * \param btrn The node whose output queue size should be computed.
893  *
894  * \return A pointer to the \a context address specified at node creation time.
895  *
896  * \sa btr_new_node(), struct \ref btr_node_description.
897  */
898 void *btr_context(struct btr_node *btrn)
899 {
900         return btrn->context;
901 }
902
903 static bool need_buffer_pool_merge(struct btr_node *btrn)
904 {
905         struct btr_buffer_reference *br = get_first_input_br(btrn);
906
907         if (!br)
908                 return false;
909         if (br->wrap_count != 0)
910                 return true;
911         if (br->btrb->pool)
912                 return true;
913         return false;
914 }
915
916 static void merge_input_pool(struct btr_node *btrn, size_t dest_size)
917 {
918         struct btr_buffer_reference *br, *wbr = NULL;
919         int num_refs; /* including wrap buffer */
920         char *buf, *buf1 = NULL, *buf2 = NULL;
921         size_t sz, sz1 = 0, sz2 = 0, wb_consumed = 0;
922
923         br = get_first_input_br(btrn);
924         if (!br || br_available_bytes(br) >= dest_size)
925                 return;
926         num_refs = 0;
927         FOR_EACH_BUFFER_REF(br, btrn) {
928                 num_refs++;
929                 sz = btr_get_buffer_by_reference(br, &buf);
930                 if (sz == 0)
931                         break;
932                 if (br->wrap_count != 0) {
933                         assert(!wbr);
934                         assert(num_refs == 1);
935                         wbr = br;
936                         if (sz >= dest_size)
937                                 return;
938                         wb_consumed = br->consumed;
939                         continue;
940                 }
941                 if (!buf1) {
942                         buf1 = buf;
943                         sz1 = sz;
944                         goto next;
945                 }
946                 if (buf1 + sz1 == buf) {
947                         sz1 += sz;
948                         goto next;
949                 }
950                 if (!buf2) {
951                         buf2 = buf;
952                         sz2 = sz;
953                         goto next;
954                 }
955                 assert(buf2 + sz2 == buf);
956                 sz2 += sz;
957 next:
958                 if (sz1 + sz2 >= dest_size + wb_consumed)
959                         break;
960         }
961         if (!buf2) /* nothing to do */
962                 return;
963         assert(buf1 && sz2 > 0);
964         /*
965          * If the second buffer is large, we only take the first part of it to
966          * avoid having to memcpy() huge buffers.
967          */
968         sz2 = PARA_MIN(sz2, (size_t)(64 * 1024));
969         if (!wbr) {
970                 /* Make a new wrap buffer combining buf1 and buf2. */
971                 sz = sz1 + sz2;
972                 buf = para_malloc(sz);
973                 PARA_DEBUG_LOG("merging input buffers: (%p:%zu, %p:%zu) -> %p:%zu\n",
974                         buf1, sz1, buf2, sz2, buf, sz);
975                 memcpy(buf, buf1, sz1);
976                 memcpy(buf + sz1, buf2, sz2);
977                 br = para_calloc(sizeof(*br));
978                 br->btrb = new_btrb(buf, sz);
979                 br->btrb->refcount = 1;
980                 br->consumed = 0;
981                 /* This is a wrap buffer */
982                 br->wrap_count = sz1;
983                 para_list_add(&br->node, &btrn->input_queue);
984                 return;
985         }
986         /*
987          * We already have a wrap buffer, but it is too small. It might be
988          * partially used.
989          */
990         if (wbr->wrap_count == sz1 && wbr->btrb->size >= sz1 + sz2) /* nothing we can do about it */
991                 return;
992         sz = sz1 + sz2 - wbr->btrb->size; /* amount of new data */
993         PARA_DEBUG_LOG("increasing wrap buffer %zu -> %zu\n", wbr->btrb->size,
994                 wbr->btrb->size + sz);
995         wbr->btrb->size += sz;
996         wbr->btrb->buf = para_realloc(wbr->btrb->buf, wbr->btrb->size);
997         /* copy the new data to the end of the reallocated buffer */
998         assert(sz2 >= sz);
999         memcpy(wbr->btrb->buf + wbr->btrb->size - sz, buf2 + sz2 - sz, sz);
1000 }
1001
1002 /**
1003  * Merge the first two input buffers into one.
1004  *
1005  * This is a quite expensive operation.
1006  *
1007  * \return The number of buffers that have been available (zero, one or two).
1008  */
1009 static int merge_input(struct btr_node *btrn)
1010 {
1011         struct btr_buffer_reference *brs[2], *br;
1012         char *bufs[2], *buf;
1013         size_t szs[2], sz;
1014         int i;
1015
1016         if (list_empty(&btrn->input_queue))
1017                 return 0;
1018         if (list_is_singular(&btrn->input_queue))
1019                 return 1;
1020         i = 0;
1021         /* get references to the first two buffers */
1022         FOR_EACH_BUFFER_REF(br, btrn) {
1023                 brs[i] = br;
1024                 szs[i] = btr_get_buffer_by_reference(brs[i], bufs + i);
1025                 i++;
1026                 if (i == 2)
1027                         break;
1028         }
1029         assert(i == 2);
1030         /* make a new btrb that combines the two buffers and a br to it. */
1031         sz = szs[0] + szs[1];
1032         buf = para_malloc(sz);
1033         PARA_DEBUG_LOG("%s: memory merging input buffers: (%zu, %zu) -> %zu\n",
1034                 btrn->name, szs[0], szs[1], sz);
1035         memcpy(buf, bufs[0], szs[0]);
1036         memcpy(buf + szs[0], bufs[1], szs[1]);
1037
1038         br = para_calloc(sizeof(*br));
1039         br->btrb = new_btrb(buf, sz);
1040         br->btrb->refcount = 1;
1041
1042         /* replace the first two refs by the new one */
1043         btr_drop_buffer_reference(brs[0]);
1044         btr_drop_buffer_reference(brs[1]);
1045         para_list_add(&br->node, &btrn->input_queue);
1046         return 2;
1047 }
1048
1049 /**
1050  * Combine input queue buffers.
1051  *
1052  * \param btrn The buffer tree node whose input should be merged.
1053  * \param dest_size Stop merging if a buffer of at least this size exists.
1054  *
1055  * Used to combine as many buffers as needed into a single buffer whose size is
1056  * at least \a dest_size. This function is rather cheap in case the parent node
1057  * uses buffer pools and rather expensive otherwise.
1058  *
1059  * Note that if less than \a dest_size bytes are available in total, this
1060  * function does nothing and subsequent calls to btr_next_buffer() will still
1061  * return a buffer size less than \a dest_size.
1062  */
1063 void btr_merge(struct btr_node *btrn, size_t dest_size)
1064 {
1065         if (need_buffer_pool_merge(btrn))
1066                 return merge_input_pool(btrn, dest_size);
1067         for (;;) {
1068                 char *buf;
1069                 size_t len = btr_next_buffer(btrn, &buf);
1070                 if (len >= dest_size)
1071                         return;
1072                 PARA_DEBUG_LOG("input size = %zu < %zu = dest\n", len, dest_size);
1073                 if (merge_input(btrn) < 2)
1074                         return;
1075         }
1076 }
1077
1078 static bool btr_eof(struct btr_node *btrn)
1079 {
1080         char *buf;
1081         size_t len = btr_next_buffer(btrn, &buf);
1082
1083         return (len == 0 && btr_no_parent(btrn));
1084 }
1085
1086 static void log_tree_recursively(struct btr_node *btrn, int loglevel, int depth)
1087 {
1088         struct btr_node *ch;
1089         const char spaces[] = "                 ", *space = spaces + 16 - depth;
1090
1091         if (depth > 16)
1092                 return;
1093         para_log(loglevel, "%s%s\n", space, btrn->name);
1094         FOR_EACH_CHILD(ch, btrn)
1095                 log_tree_recursively(ch, loglevel, depth + 1);
1096 }
1097
1098 /**
1099  * Write the current buffer (sub-)tree to the log.
1100  *
1101  * \param btrn Start logging at this node.
1102  * \param loglevel Set severity with which the tree should be logged.
1103  */
1104 void btr_log_tree(struct btr_node *btrn, int loglevel)
1105 {
1106         return log_tree_recursively(btrn, loglevel, 0);
1107 }
1108
1109 /**
1110  * Find the node with the given name in the buffer tree.
1111  *
1112  * \param name The name of the node to search.
1113  * \param root Where to start the search.
1114  *
1115  * \return A pointer to the node with the given name on success. If \a name is
1116  * \p NULL, the function returns \a root. If there is no node with the given
1117  * name, \p NULL is returned.
1118  */
1119 struct btr_node *btr_search_node(const char *name, struct btr_node *root)
1120 {
1121         struct btr_node *ch;
1122
1123         if (!name)
1124                 return root;
1125         if (!strcmp(root->name, name))
1126                 return root;
1127         FOR_EACH_CHILD(ch, root) {
1128                 struct btr_node *result = btr_search_node(name, ch);
1129                 if (result)
1130                         return result;
1131         }
1132         return NULL;
1133 }
1134
1135 /** 640K ought to be enough for everybody ;) */
1136 #define BTRN_MAX_PENDING (96 * 1024)
1137
1138 /**
1139  * Return the current state of a buffer tree node.
1140  *
1141  * \param btrn The node whose state should be queried.
1142  * \param min_iqs The minimal input queue size.
1143  * \param type The supposed type of \a btrn.
1144  *
1145  * Most users of the buffer tree subsystem call this function from both
1146  * their pre_select and the post_select methods.
1147  *
1148  * \return Negative if an error condition was detected, zero if there
1149  * is nothing to do and positive otherwise.
1150  *
1151  * Examples:
1152  *
1153  * - If a non-root node has no parent and an empty input queue, the function
1154  * returns \p -E_BTR_EOF. Similarly, if a non-leaf node has no children, \p
1155  * -E_BTR_NO_CHILD is returned.
1156  *
1157  * - If less than \a min_iqs many bytes are available in the input queue and no
1158  * EOF condition was detected, the function returns zero.
1159  *
1160  * - If there's plenty of data left in the input queue of the children of \a
1161  * btrn, the function also returns zero in order to bound the memory usage of
1162  * the buffer tree.
1163  */
1164 int btr_node_status(struct btr_node *btrn, size_t min_iqs,
1165         enum btr_node_type type)
1166 {
1167         size_t iqs;
1168
1169         assert(btrn);
1170         if (type != BTR_NT_LEAF) {
1171                 if (btr_no_children(btrn))
1172                         return -E_BTR_NO_CHILD;
1173                 if (btr_get_output_queue_size(btrn) > BTRN_MAX_PENDING)
1174                         return 0;
1175         }
1176         if (type != BTR_NT_ROOT) {
1177                 if (btr_eof(btrn))
1178                         return -E_BTR_EOF;
1179                 iqs = btr_get_input_queue_size(btrn);
1180                 if (iqs == 0) /* we have a parent, because not eof */
1181                         return 0;
1182                 if (iqs < min_iqs && !btr_no_parent(btrn))
1183                         return 0;
1184         }
1185         return 1;
1186 }
1187
1188 /**
1189  * Get the time of the first I/O for a buffer tree node.
1190  *
1191  * \param btrn The node whose I/O time should be obtained.
1192  * \param tv Result pointer.
1193  *
1194  * Mainly useful for the time display of para_audiod.
1195  */
1196 void btr_get_node_start(struct btr_node *btrn, struct timeval *tv)
1197 {
1198         *tv = btrn->start;
1199 }