git.sesse.net Git - vlc/blob - src/misc/mtime.c

   1 /*****************************************************************************
   2  * mtime.c: high resolution time management functions
   3  * Functions are prototyped in vlc_mtime.h.
   4  *****************************************************************************
   5  * Copyright (C) 1998-2007 the VideoLAN team
   6  * Copyright © 2006-2007 Rémi Denis-Courmont
   7  * $Id$
   8  *
   9  * Authors: Vincent Seguin <seguin@via.ecp.fr>
  10  *          Rémi Denis-Courmont <rem$videolan,org>
  11  *          Gisle Vanem
  12  *
  13  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  14  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  15  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  16  * (at your option) any later version.
  17  *
  18  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  19  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  20  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  21  * GNU General Public License for more details.
  22  *
  23  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  24  * along with this program; if not, write to the Free Software
  25  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston MA 02110-1301, USA.
  26  *****************************************************************************/
  27
  28 /*****************************************************************************
  29  * Preamble
  30  *****************************************************************************/
  31
  32 #include <vlc/vlc.h>
  33
  34 #include <time.h>                      /* clock_gettime(), clock_nanosleep() */
  35 #include <assert.h>
  36 #include <errno.h>
  37
  38 #ifdef HAVE_UNISTD_H
  39 #   include <unistd.h>                                           /* select() */
  40 #endif
  41
  42 #ifdef HAVE_KERNEL_OS_H
  43 #   include <kernel/OS.h>
  44 #endif
  45
  46 #if defined( WIN32 ) || defined( UNDER_CE )
  47 #   include <windows.h>
  48 #endif
  49 #if defined(HAVE_SYS_TIME_H)
  50 #   include <sys/time.h>
  51 #endif
  52
  53 #if !defined(HAVE_STRUCT_TIMESPEC)
  54 struct timespec
  55 {
  56     time_t  tv_sec;
  57     int32_t tv_nsec;
  58 };
  59 #endif
  60
  61 #if defined(HAVE_NANOSLEEP) && !defined(HAVE_DECL_NANOSLEEP)
  62 int nanosleep(struct timespec *, struct timespec *);
  63 #endif
  64
  65 #if !defined (_POSIX_CLOCK_SELECTION)
  66 #  define _POSIX_CLOCK_SELECTION (-1)
  67 #endif
  68
  69 # if (_POSIX_CLOCK_SELECTION < 0)
  70 /*
  71  * We cannot use the monotonic clock is clock selection is not available,
  72  * as it would screw vlc_cond_timedwait() completely. Instead, we have to
  73  * stick to the realtime clock. Nevermind it screws everything when ntpdate
  74  * warps the wall clock.
  75  */
  76 #  undef CLOCK_MONOTONIC
  77 #  define CLOCK_MONOTONIC CLOCK_REALTIME
  78 #elif !defined (HAVE_CLOCK_NANOSLEEP)
  79 /* Clock selection without clock in the first place, I don't think so. */
  80 #  error We have quite a situation here! Fix me if it ever happens.
  81 #endif
  82
  83 /**
  84  * Return a date in a readable format
  85  *
  86  * This function converts a mtime date into a string.
  87  * psz_buffer should be a buffer long enough to store the formatted
  88  * date.
  89  * \param date to be converted
  90  * \param psz_buffer should be a buffer at least MSTRTIME_MAX_SIZE characters
  91  * \return psz_buffer is returned so this can be used as printf parameter.
  92  */
  93 char *mstrtime( char *psz_buffer, mtime_t date )
  94 {
  95     static mtime_t ll1000 = 1000, ll60 = 60, ll24 = 24;
  96
  97     snprintf( psz_buffer, MSTRTIME_MAX_SIZE, "%02d:%02d:%02d-%03d.%03d",
  98              (int) (date / (ll1000 * ll1000 * ll60 * ll60) % ll24),
  99              (int) (date / (ll1000 * ll1000 * ll60) % ll60),
 100              (int) (date / (ll1000 * ll1000) % ll60),
 101              (int) (date / ll1000 % ll1000),
 102              (int) (date % ll1000) );
 103     return( psz_buffer );
 104 }
 105
 106 /**
 107  * Convert seconds to a time in the format h:mm:ss.
 108  *
 109  * This function is provided for any interface function which need to print a
 110  * time string in the format h:mm:ss
 111  * date.
 112  * \param secs  the date to be converted
 113  * \param psz_buffer should be a buffer at least MSTRTIME_MAX_SIZE characters
 114  * \return psz_buffer is returned so this can be used as printf parameter.
 115  */
 116 char *secstotimestr( char *psz_buffer, int i_seconds )
 117 {
 118     int i_hours, i_mins;
 119     i_mins = i_seconds / 60;
 120     i_hours = i_mins / 60 ;
 121     if( i_hours )
 122     {
 123         snprintf( psz_buffer, MSTRTIME_MAX_SIZE, "%d:%2.2d:%2.2d",
 124                  (int) i_hours,
 125                  (int) (i_mins % 60),
 126                  (int) (i_seconds % 60) );
 127     }
 128     else
 129     {
 130          snprintf( psz_buffer, MSTRTIME_MAX_SIZE, "%2.2d:%2.2d",
 131                    (int) i_mins ,
 132                    (int) (i_seconds % 60) );
 133     }
 134     return( psz_buffer );
 135 }
 136
 137 /**
 138  * Return a value that is no bigger than the clock precision
 139  * (possibly zero).
 140  */
 141 static inline unsigned mprec( void )
 142 {
 143 #if defined (HAVE_CLOCK_NANOSLEEP)
 144     struct timespec ts;
 145     if( clock_getres( CLOCK_MONOTONIC, &ts ))
 146         clock_getres( CLOCK_REALTIME, &ts );
 147
 148     return ts.tv_nsec / 1000;
 149 #endif
 150     return 0;
 151 }
 152
 153 static unsigned prec = 0;
 154 static volatile mtime_t cached_time = 0;
 155
 156 /**
 157  * Return high precision date
 158  *
 159  * Use a 1 MHz clock when possible, or 1 kHz
 160  *
 161  * Beware ! It doesn't reflect the actual date (since epoch), but can be the machine's uptime or anything (when monotonic clock is used)
 162  */
 163 mtime_t mdate( void )
 164 {
 165     mtime_t res;
 166
 167 #if defined (HAVE_CLOCK_NANOSLEEP)
 168     struct timespec ts;
 169
 170     /* Try to use POSIX monotonic clock if available */
 171     if( clock_gettime( CLOCK_MONOTONIC, &ts ) == EINVAL )
 172         /* Run-time fallback to real-time clock (always available) */
 173         (void)clock_gettime( CLOCK_REALTIME, &ts );
 174
 175     res = ((mtime_t)ts.tv_sec * (mtime_t)1000000)
 176            + (mtime_t)(ts.tv_nsec / 1000);
 177
 178 #elif defined( HAVE_KERNEL_OS_H )
 179     res = real_time_clock_usecs();
 180
 181 #elif defined( WIN32 ) || defined( UNDER_CE )
 182     /* We don't need the real date, just the value of a high precision timer */
 183     static mtime_t freq = I64C(-1);
 184
 185     if( freq == I64C(-1) )
 186     {
 187         /* Extract from the Tcl source code:
 188          * (http://www.cs.man.ac.uk/fellowsd-bin/TIP/7.html)
 189          *
 190          * Some hardware abstraction layers use the CPU clock
 191          * in place of the real-time clock as a performance counter
 192          * reference.  This results in:
 193          *    - inconsistent results among the processors on
 194          *      multi-processor systems.
 195          *    - unpredictable changes in performance counter frequency
 196          *      on "gearshift" processors such as Transmeta and
 197          *      SpeedStep.
 198          * There seems to be no way to test whether the performance
 199          * counter is reliable, but a useful heuristic is that
 200          * if its frequency is 1.193182 MHz or 3.579545 MHz, it's
 201          * derived from a colorburst crystal and is therefore
 202          * the RTC rather than the TSC.  If it's anything else, we
 203          * presume that the performance counter is unreliable.
 204          */
 205         LARGE_INTEGER buf;
 206
 207         freq = ( QueryPerformanceFrequency( &buf ) &&
 208                  (buf.QuadPart == I64C(1193182) || buf.QuadPart == I64C(3579545) ) )
 209                ? buf.QuadPart : 0;
 210     }
 211
 212     if( freq != 0 )
 213     {
 214         LARGE_INTEGER counter;
 215         QueryPerformanceCounter (&counter);
 216
 217         /* Convert to from (1/freq) to microsecond resolution */
 218         /* We need to split the division to avoid 63-bits overflow */
 219         lldiv_t d = lldiv (counter.QuadPart, freq);
 220
 221         res = (d.quot * 1000000) + ((d.rem * 1000000) / freq);
 222     }
 223     else
 224     {
 225         /* Fallback on GetTickCount() which has a milisecond resolution
 226          * (actually, best case is about 10 ms resolution)
 227          * GetTickCount() only returns a DWORD thus will wrap after
 228          * about 49.7 days so we try to detect the wrapping. */
 229
 230         static CRITICAL_SECTION date_lock;
 231         static mtime_t i_previous_time = I64C(-1);
 232         static int i_wrap_counts = -1;
 233
 234         if( i_wrap_counts == -1 )
 235         {
 236             /* Initialization */
 237             i_previous_time = I64C(1000) * GetTickCount();
 238             InitializeCriticalSection( &date_lock );
 239             i_wrap_counts = 0;
 240         }
 241
 242         EnterCriticalSection( &date_lock );
 243         res = I64C(1000) *
 244             (i_wrap_counts * I64C(0x100000000) + GetTickCount());
 245         if( i_previous_time > res )
 246         {
 247             /* Counter wrapped */
 248             i_wrap_counts++;
 249             res += I64C(0x100000000) * 1000;
 250         }
 251         i_previous_time = res;
 252         LeaveCriticalSection( &date_lock );
 253     }
 254 #else
 255     struct timeval tv_date;
 256
 257     /* gettimeofday() cannot fail given &tv_date is a valid address */
 258     (void)gettimeofday( &tv_date, NULL );
 259     res = (mtime_t) tv_date.tv_sec * 1000000 + (mtime_t) tv_date.tv_usec;
 260 #endif
 261
 262     return cached_time = res;
 263 }
 264
 265 /**
 266  * Wait for a date
 267  *
 268  * This function uses select() and an system date function to wake up at a
 269  * precise date. It should be used for process synchronization. If current date
 270  * is posterior to wished date, the function returns immediately.
 271  * \param date The date to wake up at
 272  */
 273 void mwait( mtime_t date )
 274 {
 275     if( prec == 0 )
 276         prec = mprec();
 277
 278     /* If the deadline is already elapsed, or within the clock precision,
 279      * do not even bother the clock. */
 280     if( ( date - cached_time ) < (mtime_t)prec ) // OK: mtime_t is signed
 281         return;
 282
 283 #if 0 && defined (HAVE_CLOCK_NANOSLEEP)
 284     lldiv_t d = lldiv( date, 1000000 );
 285     struct timespec ts = { d.quot, d.rem * 1000 };
 286
 287     int val;
 288     while( ( val = clock_nanosleep( CLOCK_MONOTONIC, TIMER_ABSTIME, &ts,
 289                                     NULL ) ) == EINTR );
 290     if( val == EINVAL )
 291     {
 292         ts.tv_sec = d.quot; ts.tv_nsec = d.rem * 1000;
 293         while( clock_nanosleep( CLOCK_REALTIME, 0, &ts, NULL ) == EINTR );
 294     }
 295 #else
 296
 297     mtime_t delay = date - mdate();
 298     if( delay > 0 )
 299         msleep( delay );
 300
 301 #endif
 302 }
 303
 304 /**
 305  * More precise sleep()
 306  *
 307  * Portable usleep() function.
 308  * \param delay the amount of time to sleep
 309  */
 310 void msleep( mtime_t delay )
 311 {
 312     mtime_t earlier = cached_time;
 313
 314 #if defined( HAVE_CLOCK_NANOSLEEP )
 315     lldiv_t d = lldiv( delay, 1000000 );
 316     struct timespec ts = { d.quot, d.rem * 1000 };
 317
 318     int val;
 319     while( ( val = clock_nanosleep( CLOCK_MONOTONIC, 0, &ts, &ts ) ) == EINTR );
 320     if( val == EINVAL )
 321     {
 322         ts.tv_sec = d.quot; ts.tv_nsec = d.rem * 1000;
 323         while( clock_nanosleep( CLOCK_REALTIME, 0, &ts, &ts ) == EINTR );
 324     }
 325
 326 #elif defined( HAVE_KERNEL_OS_H )
 327     snooze( delay );
 328
 329 #elif defined( WIN32 ) || defined( UNDER_CE )
 330     Sleep( (int) (delay / 1000) );
 331
 332 #elif defined( HAVE_NANOSLEEP )
 333     struct timespec ts_delay;
 334
 335     ts_delay.tv_sec = delay / 1000000;
 336     ts_delay.tv_nsec = (delay % 1000000) * 1000;
 337
 338     while( nanosleep( &ts_delay, &ts_delay ) && ( errno == EINTR ) );
 339
 340 #else
 341     struct timeval tv_delay;
 342
 343     tv_delay.tv_sec = delay / 1000000;
 344     tv_delay.tv_usec = delay % 1000000;
 345
 346     /* If a signal is caught, you are screwed. Update your OS to nanosleep()
 347      * or clock_nanosleep() if this is an issue. */
 348     select( 0, NULL, NULL, NULL, &tv_delay );
 349 #endif
 350
 351     earlier += delay;
 352     if( cached_time < earlier )
 353         cached_time = earlier;
 354 }
 355
 356 /*
 357  * Date management (internal and external)
 358  */
 359
 360 /**
 361  * Initialize a date_t.
 362  *
 363  * \param date to initialize
 364  * \param divider (sample rate) numerator
 365  * \param divider (sample rate) denominator
 366  */
 367
 368 void date_Init( date_t *p_date, uint32_t i_divider_n, uint32_t i_divider_d )
 369 {
 370     p_date->date = 0;
 371     p_date->i_divider_num = i_divider_n;
 372     p_date->i_divider_den = i_divider_d;
 373     p_date->i_remainder = 0;
 374 }
 375
 376 /**
 377  * Change a date_t.
 378  *
 379  * \param date to change
 380  * \param divider (sample rate) numerator
 381  * \param divider (sample rate) denominator
 382  */
 383
 384 void date_Change( date_t *p_date, uint32_t i_divider_n, uint32_t i_divider_d )
 385 {
 386     p_date->i_divider_num = i_divider_n;
 387     p_date->i_divider_den = i_divider_d;
 388 }
 389
 390 /**
 391  * Set the date value of a date_t.
 392  *
 393  * \param date to set
 394  * \param date value
 395  */
 396 void date_Set( date_t *p_date, mtime_t i_new_date )
 397 {
 398     p_date->date = i_new_date;
 399     p_date->i_remainder = 0;
 400 }
 401
 402 /**
 403  * Get the date of a date_t
 404  *
 405  * \param date to get
 406  * \return date value
 407  */
 408 mtime_t date_Get( const date_t *p_date )
 409 {
 410     return p_date->date;
 411 }
 412
 413 /**
 414  * Move forwards or backwards the date of a date_t.
 415  *
 416  * \param date to move
 417  * \param difference value
 418  */
 419 void date_Move( date_t *p_date, mtime_t i_difference )
 420 {
 421     p_date->date += i_difference;
 422 }
 423
 424 /**
 425  * Increment the date and return the result, taking into account
 426  * rounding errors.
 427  *
 428  * \param date to increment
 429  * \param incrementation in number of samples
 430  * \return date value
 431  */
 432 mtime_t date_Increment( date_t *p_date, uint32_t i_nb_samples )
 433 {
 434     mtime_t i_dividend = (mtime_t)i_nb_samples * 1000000;
 435     p_date->date += i_dividend / p_date->i_divider_num * p_date->i_divider_den;
 436     p_date->i_remainder += (int)(i_dividend % p_date->i_divider_num);
 437
 438     if( p_date->i_remainder >= p_date->i_divider_num )
 439     {
 440         /* This is Bresenham algorithm. */
 441         p_date->date += p_date->i_divider_den;
 442         p_date->i_remainder -= p_date->i_divider_num;
 443     }
 444
 445     return p_date->date;
 446 }
 447
 448 #ifndef HAVE_GETTIMEOFDAY
 449
 450 #ifdef WIN32
 451
 452 /*
 453  * Number of micro-seconds between the beginning of the Windows epoch
 454  * (Jan. 1, 1601) and the Unix epoch (Jan. 1, 1970).
 455  *
 456  * This assumes all Win32 compilers have 64-bit support.
 457  */
 458 #if defined(_MSC_VER) || defined(_MSC_EXTENSIONS) || defined(__WATCOMC__)
 459 #   define DELTA_EPOCH_IN_USEC  11644473600000000Ui64
 460 #else
 461 #   define DELTA_EPOCH_IN_USEC  11644473600000000ULL
 462 #endif
 463
 464 static uint64_t filetime_to_unix_epoch (const FILETIME *ft)
 465 {
 466     uint64_t res = (uint64_t) ft->dwHighDateTime << 32;
 467
 468     res |= ft->dwLowDateTime;
 469     res /= 10;                   /* from 100 nano-sec periods to usec */
 470     res -= DELTA_EPOCH_IN_USEC;  /* from Win epoch to Unix epoch */
 471     return (res);
 472 }
 473
 474 static int gettimeofday (struct timeval *tv, void *tz )
 475 {
 476     FILETIME  ft;
 477     uint64_t tim;
 478
 479     if (!tv) {
 480         return VLC_EGENERIC;
 481     }
 482     GetSystemTimeAsFileTime (&ft);
 483     tim = filetime_to_unix_epoch (&ft);
 484     tv->tv_sec  = (long) (tim / 1000000L);
 485     tv->tv_usec = (long) (tim % 1000000L);
 486     return (0);
 487 }
 488
 489 #endif
 490
 491 #endif
 492
 493 /**
 494  * @return NTP 64-bits timestamp in host byte order.
 495  */
 496 uint64_t NTPtime64 (void)
 497 {
 498     struct timespec ts;
 499 #if defined (CLOCK_REALTIME)
 500     clock_gettime (CLOCK_REALTIME, &ts);
 501 #else
 502     {
 503         struct timeval tv;
 504         gettimeofday (&tv, NULL);
 505         ts.tv_sec = tv.tv_sec;
 506         ts.tv_nsec = tv.tv_usec * 1000;
 507     }
 508 #endif
 509
 510     /* Convert nanoseconds to 32-bits fraction (232 picosecond units) */
 511     uint64_t t = (uint64_t)(ts.tv_nsec) << 32;
 512     t /= 1000000000;
 513
 514
 515     /* There is 70 years (incl. 17 leap ones) offset to the Unix Epoch.
 516      * No leap seconds during that period since they were not invented yet.
 517      */
 518     assert (t < 0x100000000);
 519     t |= ((70LL * 365 + 17) * 24 * 60 * 60 + ts.tv_sec) << 32;
 520     return t;
 521 }
 522