The opus audio format handler.
[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         if (size == 0)
390                 return;
391         if (list_empty(&btrn->children)) {
392                 free(buf);
393                 return;
394         }
395         btrb = new_btrb(buf, size);
396         add_btrb_to_children(btrb, btrn, 0);
397 }
398
399 /**
400  * Insert a buffer into the buffer tree, non-freeing variant.
401  *
402  * \param buf See \ref btr_add_output().
403  * \param size See \ref btr_add_output().
404  * \param btrn See \ref btr_add_output().
405  *
406  * This is similar to btr_add_output() but additionally sets the \p dont_free
407  * flag on \a buf. If the refcount for the buffer drops to zero, \a buf will
408  * not be deallocated if this flag is set.
409  *
410  * The \p dont_free bit also prevents the children of \a btrn from modifying
411  * the buffer contents inplace. Specifically, \ref btr_inplace_ok() returns
412  * false if there is any buffer in the input queue with the \p dont_free bit
413  * set.
414  */
415 void btr_add_output_dont_free(const char *buf, size_t size, struct btr_node *btrn)
416 {
417         struct btr_buffer *btrb;
418
419         if (size == 0)
420                 return;
421         if (list_empty(&btrn->children))
422                 return;
423         btrb = new_btrb((char *)buf, size);
424         btrb->dont_free = true;
425         add_btrb_to_children(btrb, btrn, 0);
426 }
427
428 /**
429  * Feed data to child nodes of a buffer tree node.
430  *
431  * \param btrp The buffer pool.
432  * \param size The number of bytes to be allocated and fed to each child.
433  * \param btrn The node whose children are to be fed.
434  *
435  * This function allocates the amount of bytes from the buffer pool area,
436  * starting at the current value of the write head, and creates buffer
437  * references to the resulting part of the buffer pool area, one for each child
438  * of \a btrn. The references are then fed into the input queue of each child.
439  */
440 void btr_add_output_pool(struct btr_pool *btrp, size_t size,
441                 struct btr_node *btrn)
442 {
443         struct btr_buffer *btrb;
444         char *buf;
445         size_t avail;
446
447         if (size == 0)
448                 return;
449         if (list_empty(&btrn->children))
450                 return;
451         avail = btr_pool_get_buffer(btrp, &buf);
452         assert(avail >= size);
453         btr_pool_allocate(btrp, size);
454         btrb = new_btrb(buf, size);
455         btrb->pool = btrp;
456         add_btrb_to_children(btrb, btrn, 0);
457 }
458
459 /**
460  * Copy data to write head of a buffer pool and feed it to all children nodes.
461  *
462  * \param src The source buffer.
463  * \param n The size of the source buffer in bytes.
464  * \param btrp The destination buffer pool.
465  * \param btrn Add the data as output of this node.
466  *
467  * This is expensive. The caller must make sure the data fits into the buffer
468  * pool area.
469  */
470 void btr_copy(const void *src, size_t n, struct btr_pool *btrp,
471         struct btr_node *btrn)
472 {
473         char *buf;
474         size_t sz, copy;
475
476         if (n == 0)
477                 return;
478         assert(n <= btr_pool_unused(btrp));
479         sz = btr_pool_get_buffer(btrp, &buf);
480         copy = PARA_MIN(sz, n);
481         memcpy(buf, src, copy);
482         btr_add_output_pool(btrp, copy, btrn);
483         if (copy == n)
484                 return;
485         sz = btr_pool_get_buffer(btrp, &buf);
486         assert(sz >= n - copy);
487         memcpy(buf, src + copy, n - copy);
488         btr_add_output_pool(btrp, n - copy, btrn);
489 }
490
491 static void btr_pushdown_br(struct btr_buffer_reference *br, struct btr_node *btrn)
492 {
493         add_btrb_to_children(br->btrb, btrn, br->consumed);
494         btr_drop_buffer_reference(br);
495 }
496
497 /**
498  * Feed all buffer references of the input queue through the output channel.
499  *
500  * \param btrn The node whose buffer references should be pushed down.
501  *
502  * This function is useful for filters that do not change the contents of the
503  * buffers at all, like the wav filter or the amp filter if no amplification
504  * was specified. This function is rather cheap.
505  *
506  * \sa \ref btr_pushdown_one().
507  */
508 void btr_pushdown(struct btr_node *btrn)
509 {
510         struct btr_buffer_reference *br, *tmp;
511
512         FOR_EACH_BUFFER_REF_SAFE(br, tmp, btrn)
513                 btr_pushdown_br(br, btrn);
514 }
515
516 /**
517  * Feed the next buffer of the input queue through the output channel.
518  *
519  * \param btrn The node whose first input queue buffer should be pushed down.
520  *
521  * This works like \ref btr_pushdown() but pushes down only one buffer
522  * reference.
523  */
524 void btr_pushdown_one(struct btr_node *btrn)
525 {
526         struct btr_buffer_reference *br;
527
528         if (list_empty(&btrn->input_queue))
529                 return;
530         br = list_first_entry(&btrn->input_queue, struct btr_buffer_reference, node);
531         btr_pushdown_br(br, btrn);
532 }
533
534 /*
535  * Find out whether a node is a leaf node.
536  *
537  * \param btrn The node to check.
538  *
539  * \return True if this node has no children. False otherwise.
540  */
541 static bool btr_no_children(struct btr_node *btrn)
542 {
543         return list_empty(&btrn->children);
544 }
545
546 /**
547  * Find out whether a node is an orphan node.
548  *
549  * \param btrn The buffer tree node.
550  *
551  * \return True if \a btrn has no parent.
552  *
553  * This function will always return true for the root node.  However in case
554  * nodes have been removed from the tree, other nodes may become orphans too.
555  */
556 bool btr_no_parent(struct btr_node *btrn)
557 {
558         return !btrn->parent;
559 }
560
561 /**
562  * Find out whether it is OK to change an input buffer.
563  *
564  * \param btrn The buffer tree node to check.
565  *
566  * This is used by filters that produce exactly the same amount of output as
567  * there is input. The amp filter which multiplies each sample by some number
568  * is an example of such a filter. If there are no other nodes in the buffer
569  * tree that read the same input stream (i.e. if \a btrn has no siblings), a
570  * node may modify its input buffer directly and push down the modified buffer
571  * to its children, thereby avoiding to allocate a possibly large additional
572  * buffer.
573  *
574  * Since the buffer tree may change at any time, this function should be called
575  * during each post_select call.
576  *
577  * \return True if \a btrn has no siblings.
578  */
579 bool btr_inplace_ok(struct btr_node *btrn)
580 {
581         struct btr_buffer_reference *br;
582         FOR_EACH_BUFFER_REF(br, btrn) {
583                 struct btr_buffer *btrb = br->btrb;
584                 if (btrb->refcount > 1)
585                         return false;
586                 if (btrb->dont_free == true)
587                         return false;
588         }
589         return true;
590 }
591
592 static inline size_t br_available_bytes(struct btr_buffer_reference *br)
593 {
594         return br->btrb->size - br->consumed;
595 }
596
597 static size_t btr_get_buffer_by_reference(struct btr_buffer_reference *br, char **buf)
598 {
599         if (buf)
600                 *buf = br->btrb->buf + br->consumed;
601         return br_available_bytes(br);
602 }
603
604 /**
605  * Obtain the next buffer of the input queue, omitting data.
606  *
607  * \param btrn The node whose input queue is to be queried.
608  * \param omit Number of bytes to be omitted.
609  * \param bufp Result pointer. It is OK to pass \p NULL here.
610  *
611  * If a buffer tree node needs more input data but can not consume the data it
612  * already has (because it might be needed again later) this function can be
613  * used instead of btr_next_buffer() to get a reference to the buffer obtained
614  * by skipping the given number of bytes. Skipped input bytes are not consumed.
615  *
616  * With a zero \a omit argument, this function is equivalent to \ref
617  * btr_next_buffer().
618  *
619  * \return Number of bytes in \a bufp. If there are less than or equal to \a
620  * omit many bytes available in the input queue of the buffer tree node pointed
621  * to by \a btrn, the function returns zero and the value of \a bufp is
622  * undefined.
623  */
624 size_t btr_next_buffer_omit(struct btr_node *btrn, size_t omit, char **bufp)
625 {
626         struct btr_buffer_reference *br;
627         size_t wrap_count, sz, rv = 0;
628         char *buf, *result = NULL;
629
630         br = get_first_input_br(btrn);
631         if (!br)
632                 return 0;
633         wrap_count = br->wrap_count;
634         if (wrap_count > 0) { /* we have a wrap buffer */
635                 sz = btr_get_buffer_by_reference(br, &buf);
636                 if (sz > omit) { /* and it's big enough */
637                         result = buf + omit;
638                         rv = sz - omit;
639                         /*
640                          * Wrap buffers are allocated by malloc(), so the next
641                          * buffer ref will not align nicely, so we return the
642                          * tail of the wrap buffer.
643                          */
644                         goto out;
645                 }
646                 /*
647                  * The next wrap_count bytes exist twice, in the wrap buffer
648                  * and as a buffer reference in the buffer tree pool.
649                  */
650                 omit += wrap_count;
651         }
652         /*
653          * For buffer tree pools, the buffers in the list align, i.e. the next
654          * buffer in the list starts directly at the end of its predecessor. In
655          * this case we merge adjacent buffers and return one larger buffer
656          * instead.
657          */
658         FOR_EACH_BUFFER_REF(br, btrn) {
659                 sz = btr_get_buffer_by_reference(br, &buf);
660                 if (result) {
661                         if (result + rv != buf)
662                                 goto out;
663                         rv += sz;
664                 } else if (sz > omit) {
665                         result = buf + omit;
666                         rv = sz - omit;
667                 } else
668                         omit -= sz;
669         }
670         if (!result)
671                 return 0;
672 out:
673         if (bufp)
674                 *bufp = result;
675         return rv;
676 }
677
678 /**
679  * Obtain the next buffer of the input queue of a buffer tree node.
680  *
681  * \param btrn The node whose input queue is to be queried.
682  * \param bufp Result pointer.
683  *
684  * \return The number of bytes that can be read from buf.
685  *
686  * The call of this function is is equivalent to calling \ref
687  * btr_next_buffer_omit() with an \a omit value of zero.
688  */
689 size_t btr_next_buffer(struct btr_node *btrn, char **bufp)
690 {
691         return btr_next_buffer_omit(btrn, 0, bufp);
692 }
693
694 /**
695  * Deallocate the given number of bytes from the input queue.
696  *
697  * \param btrn The buffer tree node.
698  * \param numbytes The number of bytes to be deallocated.
699  *
700  * This function must be used to get rid of existing buffer references in the
701  * node's input queue. If no references to a buffer remain, the underlying
702  * buffers are either freed (in the non-buffer pool case) or the read head of
703  * the buffer pool is being advanced.
704  *
705  * Note that \a numbytes may be smaller than the buffer size. In this case the
706  * buffer is not deallocated and subsequent calls to btr_next_buffer() return
707  * the remaining part of the buffer.
708  */
709 void btr_consume(struct btr_node *btrn, size_t numbytes)
710 {
711         struct btr_buffer_reference *br, *tmp;
712         size_t sz;
713
714         if (numbytes == 0)
715                 return;
716         br = get_first_input_br(btrn);
717         assert(br);
718
719         if (br->wrap_count == 0) {
720                 /*
721                  * No wrap buffer. Drop buffer references whose buffer
722                  * has been fully used. */
723                 FOR_EACH_BUFFER_REF_SAFE(br, tmp, btrn) {
724                         if (br->consumed + numbytes <= br->btrb->size) {
725                                 br->consumed += numbytes;
726                                 if (br->consumed == br->btrb->size)
727                                         btr_drop_buffer_reference(br);
728                                 return;
729                         }
730                         numbytes -= br->btrb->size - br->consumed;
731                         btr_drop_buffer_reference(br);
732                 }
733                 assert(false);
734         }
735         /*
736          * We have a wrap buffer, consume from it. If in total, i.e. including
737          * previous calls to brt_consume(), less than wrap_count has been
738          * consumed, there's nothing more we can do.
739          *
740          * Otherwise we drop the wrap buffer and consume from subsequent
741          * buffers of the input queue the correct amount of bytes. This is the
742          * total number of bytes that have been consumed from the wrap buffer.
743          */
744         PARA_DEBUG_LOG("consuming %zu/%zu bytes from wrap buffer\n", numbytes,
745                 br_available_bytes(br));
746
747         assert(numbytes <= br_available_bytes(br));
748         if (br->consumed + numbytes < br->wrap_count) {
749                 br->consumed += numbytes;
750                 return;
751         }
752         PARA_DEBUG_LOG("dropping wrap buffer (%zu bytes)\n", br->btrb->size);
753         /* get rid of the wrap buffer */
754         sz = br->consumed + numbytes;
755         btr_drop_buffer_reference(br);
756         return btr_consume(btrn, sz);
757 }
758
759 /**
760  * Clear the input queue of a buffer tree node.
761  *
762  * \param btrn The node whose input queue should be cleared.
763  */
764 void btr_drain(struct btr_node *btrn)
765 {
766         struct btr_buffer_reference *br, *tmp;
767
768         FOR_EACH_BUFFER_REF_SAFE(br, tmp, btrn)
769                 btr_drop_buffer_reference(br);
770 }
771
772 /**
773  * Remove a node from a buffer tree.
774  *
775  * \param btrnp Determines the node to remove.
776  *
777  * This orphans all children of the node given by \a btrnp and removes this
778  * node from the child list of its parent. Moreover, the input queue is flushed
779  * and the node pointer given by \a btrp is set to \p NULL.
780  *
781  * \sa \ref btr_splice_out_node.
782  */
783 void btr_remove_node(struct btr_node **btrnp)
784 {
785         struct btr_node *ch;
786         struct btr_node *btrn;
787
788         if (!btrnp)
789                 return;
790         btrn = *btrnp;
791         if (!btrn)
792                 goto out;
793         PARA_INFO_LOG("removing btr node %s from buffer tree\n", btrn->name);
794         FOR_EACH_CHILD(ch, btrn)
795                 ch->parent = NULL;
796         btr_drain(btrn);
797         if (btrn->parent)
798                 list_del(&btrn->node);
799         free(btrn->name);
800         free(btrn);
801 out:
802         *btrnp = NULL;
803 }
804
805 /**
806  * Return the amount of available input bytes of a buffer tree node.
807  *
808  * \param btrn The node whose input size should be computed.
809  *
810  * \return The total number of bytes available in the node's input
811  * queue.
812  *
813  * This simply iterates over all buffer references in the input queue and
814  * returns the sum of the sizes of all references.
815  */
816 size_t btr_get_input_queue_size(struct btr_node *btrn)
817 {
818         struct btr_buffer_reference *br;
819         size_t size = 0, wrap_consumed = 0;
820
821         FOR_EACH_BUFFER_REF(br, btrn) {
822                 if (br->wrap_count != 0) {
823                         wrap_consumed = br->consumed;
824                         continue;
825                 }
826                 size += br_available_bytes(br);
827         }
828         assert(wrap_consumed <= size);
829         size -= wrap_consumed;
830         return size;
831 }
832
833 /**
834  * Remove a node from the buffer tree, reconnecting parent and children.
835  *
836  * \param btrn The node to splice out.
837  *
838  * This function is used by buffer tree nodes that do not exist during the
839  * whole lifetime of the buffer tree. Unlike btr_remove_node(), calling
840  * btr_splice_out_node() does not split the tree into disconnected components
841  * but reconnects the buffer tree by making all child nodes of \a btrn children
842  * of the parent of \a btrn.
843  */
844 void btr_splice_out_node(struct btr_node *btrn)
845 {
846         struct btr_node *ch, *tmp;
847
848         assert(btrn);
849         PARA_NOTICE_LOG("splicing out %s\n", btrn->name);
850         btr_pushdown(btrn);
851         if (btrn->parent)
852                 list_del(&btrn->node);
853         FOR_EACH_CHILD_SAFE(ch, tmp, btrn) {
854                 PARA_INFO_LOG("parent(%s): %s\n", ch->name,
855                         btrn->parent? btrn->parent->name : "NULL");
856                 ch->parent = btrn->parent;
857                 if (btrn->parent)
858                         list_move(&ch->node, &btrn->parent->children);
859         }
860         assert(list_empty(&btrn->children));
861         btrn->parent = NULL;
862 }
863
864 /**
865  * Return number of queued output bytes of a buffer tree node.
866  *
867  * \param btrn The node whose output queue size should be computed.
868  *
869  * \return This function iterates over all children of the given node and
870  * returns the size of the largest input queue.
871  */
872 size_t btr_get_output_queue_size(struct btr_node *btrn)
873 {
874         size_t max_size = 0;
875         struct btr_node *ch;
876
877         FOR_EACH_CHILD(ch, btrn) {
878                 size_t size = btr_get_input_queue_size(ch);
879                 max_size = PARA_MAX(max_size, size);
880         }
881         return max_size;
882 }
883
884 /**
885  * Execute an inter-node command on the given node or on a parent node.
886  *
887  * \param btrn The node to start looking.
888  * \param command The command to execute.
889  * \param value_result Additional arguments and result value.
890  *
891  * This function traverses the buffer tree from \a btrn upwards and looks for
892  * the first node that understands \a command. On this node \a command is
893  * executed, and the result is stored in \a value_result.
894  *
895  * \return \p -ENOTSUP if no parent node of \a btrn understands \a command.
896  * Otherwise the return value of the command handler is returned.
897  *
898  * \sa \ref receiver::execute, filter::execute, writer::execute.
899  */
900 int btr_exec_up(struct btr_node *btrn, const char *command, char **value_result)
901 {
902         int ret;
903
904         for (; btrn; btrn = btrn->parent) {
905                 if (!btrn->execute)
906                         continue;
907                 PARA_INFO_LOG("executing %s on %s\n", command, btrn->name);
908                 ret = btrn->execute(btrn, command, value_result);
909                 if (ret == -ERRNO_TO_PARA_ERROR(ENOTSUP))
910                         continue;
911                 if (ret < 0)
912                         return ret;
913                 if (value_result && *value_result)
914                         PARA_INFO_LOG("%s(%s): %s\n", command, btrn->name,
915                                 *value_result);
916                 return 1;
917         }
918         return -ERRNO_TO_PARA_ERROR(ENOTSUP);
919 }
920
921 /**
922  * Obtain the context of a buffer node tree.
923  *
924  * \param btrn The node whose output queue size should be computed.
925  *
926  * \return A pointer to the \a context address specified at node creation time.
927  *
928  * \sa btr_new_node(), struct \ref btr_node_description.
929  */
930 void *btr_context(struct btr_node *btrn)
931 {
932         return btrn->context;
933 }
934
935 static bool need_buffer_pool_merge(struct btr_node *btrn)
936 {
937         struct btr_buffer_reference *br = get_first_input_br(btrn);
938
939         if (!br)
940                 return false;
941         if (br->wrap_count != 0)
942                 return true;
943         if (br->btrb->pool)
944                 return true;
945         return false;
946 }
947
948 static void merge_input_pool(struct btr_node *btrn, size_t dest_size)
949 {
950         struct btr_buffer_reference *br, *wbr = NULL;
951         int num_refs; /* including wrap buffer */
952         char *buf, *buf1 = NULL, *buf2 = NULL;
953         size_t sz, sz1 = 0, sz2 = 0, wb_consumed = 0;
954
955         br = get_first_input_br(btrn);
956         if (!br || br_available_bytes(br) >= dest_size)
957                 return;
958         num_refs = 0;
959         FOR_EACH_BUFFER_REF(br, btrn) {
960                 num_refs++;
961                 sz = btr_get_buffer_by_reference(br, &buf);
962                 if (sz == 0)
963                         break;
964                 if (br->wrap_count != 0) {
965                         assert(!wbr);
966                         assert(num_refs == 1);
967                         wbr = br;
968                         if (sz >= dest_size)
969                                 return;
970                         wb_consumed = br->consumed;
971                         continue;
972                 }
973                 if (!buf1) {
974                         buf1 = buf;
975                         sz1 = sz;
976                         goto next;
977                 }
978                 if (buf1 + sz1 == buf) {
979                         sz1 += sz;
980                         goto next;
981                 }
982                 if (!buf2) {
983                         buf2 = buf;
984                         sz2 = sz;
985                         goto next;
986                 }
987                 assert(buf2 + sz2 == buf);
988                 sz2 += sz;
989 next:
990                 if (sz1 + sz2 >= dest_size + wb_consumed)
991                         break;
992         }
993         if (!buf2) /* nothing to do */
994                 return;
995         assert(buf1 && sz2 > 0);
996         /*
997          * If the second buffer is large, we only take the first part of it to
998          * avoid having to memcpy() huge buffers.
999          */
1000         sz2 = PARA_MIN(sz2, (size_t)(64 * 1024));
1001         if (!wbr) {
1002                 /* Make a new wrap buffer combining buf1 and buf2. */
1003                 sz = sz1 + sz2;
1004                 buf = para_malloc(sz);
1005                 PARA_DEBUG_LOG("merging input buffers: (%p:%zu, %p:%zu) -> %p:%zu\n",
1006                         buf1, sz1, buf2, sz2, buf, sz);
1007                 memcpy(buf, buf1, sz1);
1008                 memcpy(buf + sz1, buf2, sz2);
1009                 br = para_calloc(sizeof(*br));
1010                 br->btrb = new_btrb(buf, sz);
1011                 br->btrb->refcount = 1;
1012                 br->consumed = 0;
1013                 /* This is a wrap buffer */
1014                 br->wrap_count = sz1;
1015                 para_list_add(&br->node, &btrn->input_queue);
1016                 return;
1017         }
1018         /*
1019          * We already have a wrap buffer, but it is too small. It might be
1020          * partially used.
1021          */
1022         if (wbr->wrap_count == sz1 && wbr->btrb->size >= sz1 + sz2) /* nothing we can do about it */
1023                 return;
1024         sz = sz1 + sz2 - wbr->btrb->size; /* amount of new data */
1025         PARA_DEBUG_LOG("increasing wrap buffer %zu -> %zu\n", wbr->btrb->size,
1026                 wbr->btrb->size + sz);
1027         wbr->btrb->size += sz;
1028         wbr->btrb->buf = para_realloc(wbr->btrb->buf, wbr->btrb->size);
1029         /* copy the new data to the end of the reallocated buffer */
1030         assert(sz2 >= sz);
1031         memcpy(wbr->btrb->buf + wbr->btrb->size - sz, buf2 + sz2 - sz, sz);
1032 }
1033
1034 /**
1035  * Merge the first two input buffers into one.
1036  *
1037  * This is a quite expensive operation.
1038  *
1039  * \return The number of buffers that have been available (zero, one or two).
1040  */
1041 static int merge_input(struct btr_node *btrn)
1042 {
1043         struct btr_buffer_reference *brs[2], *br;
1044         char *bufs[2], *buf;
1045         size_t szs[2], sz;
1046         int i;
1047
1048         if (list_empty(&btrn->input_queue))
1049                 return 0;
1050         if (list_is_singular(&btrn->input_queue))
1051                 return 1;
1052         i = 0;
1053         /* get references to the first two buffers */
1054         FOR_EACH_BUFFER_REF(br, btrn) {
1055                 brs[i] = br;
1056                 szs[i] = btr_get_buffer_by_reference(brs[i], bufs + i);
1057                 i++;
1058                 if (i == 2)
1059                         break;
1060         }
1061         assert(i == 2);
1062         /* make a new btrb that combines the two buffers and a br to it. */
1063         sz = szs[0] + szs[1];
1064         buf = para_malloc(sz);
1065         PARA_DEBUG_LOG("%s: memory merging input buffers: (%zu, %zu) -> %zu\n",
1066                 btrn->name, szs[0], szs[1], sz);
1067         memcpy(buf, bufs[0], szs[0]);
1068         memcpy(buf + szs[0], bufs[1], szs[1]);
1069
1070         br = para_calloc(sizeof(*br));
1071         br->btrb = new_btrb(buf, sz);
1072         br->btrb->refcount = 1;
1073
1074         /* replace the first two refs by the new one */
1075         btr_drop_buffer_reference(brs[0]);
1076         btr_drop_buffer_reference(brs[1]);
1077         para_list_add(&br->node, &btrn->input_queue);
1078         return 2;
1079 }
1080
1081 /**
1082  * Combine input queue buffers.
1083  *
1084  * \param btrn The buffer tree node whose input should be merged.
1085  * \param dest_size Stop merging if a buffer of at least this size exists.
1086  *
1087  * Used to combine as many buffers as needed into a single buffer whose size is
1088  * at least \a dest_size. This function is rather cheap in case the parent node
1089  * uses buffer pools and rather expensive otherwise.
1090  *
1091  * Note that if less than \a dest_size bytes are available in total, this
1092  * function does nothing and subsequent calls to btr_next_buffer() will still
1093  * return a buffer size less than \a dest_size.
1094  */
1095 void btr_merge(struct btr_node *btrn, size_t dest_size)
1096 {
1097         if (need_buffer_pool_merge(btrn))
1098                 return merge_input_pool(btrn, dest_size);
1099         for (;;) {
1100                 char *buf;
1101                 size_t len = btr_next_buffer(btrn, &buf);
1102                 if (len >= dest_size)
1103                         return;
1104                 PARA_DEBUG_LOG("input size = %zu < %zu = dest\n", len, dest_size);
1105                 if (merge_input(btrn) < 2)
1106                         return;
1107         }
1108 }
1109
1110 static bool btr_eof(struct btr_node *btrn)
1111 {
1112         char *buf;
1113         size_t len = btr_next_buffer(btrn, &buf);
1114
1115         return (len == 0 && btr_no_parent(btrn));
1116 }
1117
1118 static void log_tree_recursively(struct btr_node *btrn, int loglevel, int depth)
1119 {
1120         struct btr_node *ch;
1121         const char spaces[] = "                 ", *space = spaces + 16 - depth;
1122
1123         if (depth > 16)
1124                 return;
1125         para_log(loglevel, "%s%s\n", space, btrn->name);
1126         FOR_EACH_CHILD(ch, btrn)
1127                 log_tree_recursively(ch, loglevel, depth + 1);
1128 }
1129
1130 /**
1131  * Write the current buffer (sub-)tree to the log.
1132  *
1133  * \param btrn Start logging at this node.
1134  * \param loglevel Set severity with which the tree should be logged.
1135  */
1136 void btr_log_tree(struct btr_node *btrn, int loglevel)
1137 {
1138         return log_tree_recursively(btrn, loglevel, 0);
1139 }
1140
1141 /**
1142  * Find the node with the given name in the buffer tree.
1143  *
1144  * \param name The name of the node to search.
1145  * \param root Where to start the search.
1146  *
1147  * \return A pointer to the node with the given name on success. If \a name is
1148  * \p NULL, the function returns \a root. If there is no node with the given
1149  * name, \p NULL is returned.
1150  */
1151 struct btr_node *btr_search_node(const char *name, struct btr_node *root)
1152 {
1153         struct btr_node *ch;
1154
1155         if (!name)
1156                 return root;
1157         if (!strcmp(root->name, name))
1158                 return root;
1159         FOR_EACH_CHILD(ch, root) {
1160                 struct btr_node *result = btr_search_node(name, ch);
1161                 if (result)
1162                         return result;
1163         }
1164         return NULL;
1165 }
1166
1167 /** 640K ought to be enough for everybody ;) */
1168 #define BTRN_MAX_PENDING (96 * 1024)
1169
1170 /**
1171  * Return the current state of a buffer tree node.
1172  *
1173  * \param btrn The node whose state should be queried.
1174  * \param min_iqs The minimal input queue size.
1175  * \param type The supposed type of \a btrn.
1176  *
1177  * Most users of the buffer tree subsystem call this function from both
1178  * their pre_select and the post_select methods.
1179  *
1180  * \return Negative if an error condition was detected, zero if there
1181  * is nothing to do and positive otherwise.
1182  *
1183  * Examples:
1184  *
1185  * - If a non-root node has no parent and an empty input queue, the function
1186  * returns \p -E_BTR_EOF. Similarly, if a non-leaf node has no children, \p
1187  * -E_BTR_NO_CHILD is returned.
1188  *
1189  * - If less than \a min_iqs many bytes are available in the input queue and no
1190  * EOF condition was detected, the function returns zero.
1191  *
1192  * - If there's plenty of data left in the input queue of the children of \a
1193  * btrn, the function also returns zero in order to bound the memory usage of
1194  * the buffer tree.
1195  */
1196 int btr_node_status(struct btr_node *btrn, size_t min_iqs,
1197         enum btr_node_type type)
1198 {
1199         size_t iqs;
1200
1201         assert(btrn);
1202         if (type != BTR_NT_LEAF) {
1203                 if (btr_no_children(btrn))
1204                         return -E_BTR_NO_CHILD;
1205                 if (btr_get_output_queue_size(btrn) > BTRN_MAX_PENDING)
1206                         return 0;
1207         }
1208         if (type != BTR_NT_ROOT) {
1209                 if (btr_eof(btrn))
1210                         return -E_BTR_EOF;
1211                 iqs = btr_get_input_queue_size(btrn);
1212                 if (iqs == 0) /* we have a parent, because not eof */
1213                         return 0;
1214                 if (iqs < min_iqs && !btr_no_parent(btrn))
1215                         return 0;
1216         }
1217         return 1;
1218 }
1219
1220 /**
1221  * Get the time of the first I/O for a buffer tree node.
1222  *
1223  * \param btrn The node whose I/O time should be obtained.
1224  * \param tv Result pointer.
1225  *
1226  * Mainly useful for the time display of para_audiod.
1227  */
1228 void btr_get_node_start(struct btr_node *btrn, struct timeval *tv)
1229 {
1230         *tv = btrn->start;
1231 }
1232
1233 struct btr_node *btr_parent(struct btr_node *btrn)
1234 {
1235         return btrn->parent;
1236 }