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 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  33 # include "config.h"
  34 #endif
  35
  36 #include <vlc_common.h>
  37
  38 #include <time.h>                      /* clock_gettime(), clock_nanosleep() */
  39 #include <assert.h>
  40 #include <errno.h>
  41
  42 #ifdef HAVE_UNISTD_H
  43 #   include <unistd.h>                                           /* select() */
  44 #endif
  45
  46 #ifdef HAVE_KERNEL_OS_H
  47 #   include <kernel/OS.h>
  48 #endif
  49
  50 #if defined( WIN32 ) || defined( UNDER_CE )
  51 #   include <windows.h>
  52 #   include <mmsystem.h>
  53 #endif
  54
  55 #if defined(HAVE_SYS_TIME_H)
  56 #   include <sys/time.h>
  57 #endif
  58
  59 #if defined(__APPLE__) && !defined(__powerpc__) && !defined(__ppc__) && !defined(__ppc64__)
  60 #define USE_APPLE_MACH 1
  61 #   include <mach/mach.h>
  62 #   include <mach/mach_time.h>
  63 #endif
  64
  65 #if !defined(HAVE_STRUCT_TIMESPEC)
  66 struct timespec
  67 {
  68     time_t  tv_sec;
  69     int32_t tv_nsec;
  70 };
  71 #endif
  72
  73 #if defined(HAVE_NANOSLEEP) && !defined(HAVE_DECL_NANOSLEEP)
  74 int nanosleep(struct timespec *, struct timespec *);
  75 #endif
  76
  77 #if !defined (_POSIX_CLOCK_SELECTION)
  78 #  define _POSIX_CLOCK_SELECTION (-1)
  79 #endif
  80
  81 # if (_POSIX_CLOCK_SELECTION < 0)
  82 /*
  83  * We cannot use the monotonic clock if clock selection is not available,
  84  * as it would screw vlc_cond_timedwait() completely. Instead, we have to
  85  * stick to the realtime clock. Nevermind it screws everything up when ntpdate
  86  * warps the wall clock.
  87  */
  88 #  undef CLOCK_MONOTONIC
  89 #  define CLOCK_MONOTONIC CLOCK_REALTIME
  90 #elif !defined (HAVE_CLOCK_NANOSLEEP)
  91 /* Clock selection without clock in the first place, I don't think so. */
  92 #  error We have quite a situation here! Fix me if it ever happens.
  93 #endif
  94
  95 /**
  96  * Return a date in a readable format
  97  *
  98  * This function converts a mtime date into a string.
  99  * psz_buffer should be a buffer long enough to store the formatted
 100  * date.
 101  * \param date to be converted
 102  * \param psz_buffer should be a buffer at least MSTRTIME_MAX_SIZE characters
 103  * \return psz_buffer is returned so this can be used as printf parameter.
 104  */
 105 char *mstrtime( char *psz_buffer, mtime_t date )
 106 {
 107     static const mtime_t ll1000 = 1000, ll60 = 60, ll24 = 24;
 108
 109     snprintf( psz_buffer, MSTRTIME_MAX_SIZE, "%02d:%02d:%02d-%03d.%03d",
 110              (int) (date / (ll1000 * ll1000 * ll60 * ll60) % ll24),
 111              (int) (date / (ll1000 * ll1000 * ll60) % ll60),
 112              (int) (date / (ll1000 * ll1000) % ll60),
 113              (int) (date / ll1000 % ll1000),
 114              (int) (date % ll1000) );
 115     return( psz_buffer );
 116 }
 117
 118 /**
 119  * Convert seconds to a time in the format h:mm:ss.
 120  *
 121  * This function is provided for any interface function which need to print a
 122  * time string in the format h:mm:ss
 123  * date.
 124  * \param secs  the date to be converted
 125  * \param psz_buffer should be a buffer at least MSTRTIME_MAX_SIZE characters
 126  * \return psz_buffer is returned so this can be used as printf parameter.
 127  */
 128 char *secstotimestr( char *psz_buffer, int i_seconds )
 129 {
 130     int i_hours, i_mins;
 131     i_mins = i_seconds / 60;
 132     i_hours = i_mins / 60 ;
 133     if( i_hours )
 134     {
 135         snprintf( psz_buffer, MSTRTIME_MAX_SIZE, "%d:%2.2d:%2.2d",
 136                  (int) i_hours,
 137                  (int) (i_mins % 60),
 138                  (int) (i_seconds % 60) );
 139     }
 140     else
 141     {
 142          snprintf( psz_buffer, MSTRTIME_MAX_SIZE, "%2.2d:%2.2d",
 143                    (int) i_mins ,
 144                    (int) (i_seconds % 60) );
 145     }
 146     return( psz_buffer );
 147 }
 148
 149 #if defined (HAVE_CLOCK_NANOSLEEP)
 150 static unsigned prec = 0;
 151
 152 static void mprec_once( void )
 153 {
 154     struct timespec ts;
 155     if( clock_getres( CLOCK_MONOTONIC, &ts ))
 156         clock_getres( CLOCK_REALTIME, &ts );
 157
 158     prec = ts.tv_nsec / 1000;
 159 }
 160 #endif
 161
 162 /**
 163  * Return a value that is no bigger than the clock precision
 164  * (possibly zero).
 165  */
 166 static inline unsigned mprec( void )
 167 {
 168 #if defined (HAVE_CLOCK_NANOSLEEP)
 169     static pthread_once_t once = PTHREAD_ONCE_INIT;
 170     pthread_once( &once, mprec_once );
 171     return prec;
 172 #else
 173     return 0;
 174 #endif
 175 }
 176
 177 #ifdef USE_APPLE_MACH
 178 static mach_timebase_info_data_t mtime_timebase_info;
 179 static pthread_once_t mtime_timebase_info_once = PTHREAD_ONCE_INIT;
 180 static void mtime_init_timebase(void)
 181 {
 182     mach_timebase_info(&mtime_timebase_info);
 183 }
 184 #endif
 185
 186 /**
 187  * Return high precision date
 188  *
 189  * Use a 1 MHz clock when possible, or 1 kHz
 190  *
 191  * Beware ! It doesn't reflect the actual date (since epoch), but can be the machine's uptime or anything (when monotonic clock is used)
 192  */
 193 mtime_t mdate( void )
 194 {
 195     mtime_t res;
 196
 197 #if defined (HAVE_CLOCK_NANOSLEEP)
 198     struct timespec ts;
 199
 200     /* Try to use POSIX monotonic clock if available */
 201     if( clock_gettime( CLOCK_MONOTONIC, &ts ) == EINVAL )
 202         /* Run-time fallback to real-time clock (always available) */
 203         (void)clock_gettime( CLOCK_REALTIME, &ts );
 204
 205     res = ((mtime_t)ts.tv_sec * (mtime_t)1000000)
 206            + (mtime_t)(ts.tv_nsec / 1000);
 207
 208 #elif defined( HAVE_KERNEL_OS_H )
 209     res = real_time_clock_usecs();
 210
 211 #elif defined( USE_APPLE_MACH )
 212     pthread_once(&mtime_timebase_info_once, mtime_init_timebase);
 213     uint64_t date = mach_absolute_time();
 214
 215     /* Convert to nanoseconds */
 216     date *= mtime_timebase_info.numer;
 217     date /= mtime_timebase_info.denom;
 218
 219     /* Convert to microseconds */
 220     res = date / 1000;
 221 #elif defined( WIN32 ) || defined( UNDER_CE )
 222     /* We don't need the real date, just the value of a high precision timer */
 223     static mtime_t freq = INT64_C(-1);
 224
 225     if( freq == INT64_C(-1) )
 226     {
 227         /* Extract from the Tcl source code:
 228          * (http://www.cs.man.ac.uk/fellowsd-bin/TIP/7.html)
 229          *
 230          * Some hardware abstraction layers use the CPU clock
 231          * in place of the real-time clock as a performance counter
 232          * reference.  This results in:
 233          *    - inconsistent results among the processors on
 234          *      multi-processor systems.
 235          *    - unpredictable changes in performance counter frequency
 236          *      on "gearshift" processors such as Transmeta and
 237          *      SpeedStep.
 238          * There seems to be no way to test whether the performance
 239          * counter is reliable, but a useful heuristic is that
 240          * if its frequency is 1.193182 MHz or 3.579545 MHz, it's
 241          * derived from a colorburst crystal and is therefore
 242          * the RTC rather than the TSC.  If it's anything else, we
 243          * presume that the performance counter is unreliable.
 244          */
 245         LARGE_INTEGER buf;
 246
 247         freq = ( QueryPerformanceFrequency( &buf ) &&
 248                  (buf.QuadPart == INT64_C(1193182) || buf.QuadPart == INT64_C(3579545) ) )
 249                ? buf.QuadPart : 0;
 250
 251 #if defined( WIN32 )
 252         /* on windows 2000, XP and Vista detect if there are two
 253            cores there - that makes QueryPerformanceFrequency in
 254            any case not trustable?
 255            (may also be true, for single cores with adaptive
 256             CPU frequency and active power management?)
 257         */
 258         HINSTANCE h_Kernel32 = LoadLibrary(_T("kernel32.dll"));
 259         if(h_Kernel32)
 260         {
 261             void WINAPI (*pf_GetSystemInfo)(LPSYSTEM_INFO);
 262             pf_GetSystemInfo = (void WINAPI (*)(LPSYSTEM_INFO))
 263                                 GetProcAddress(h_Kernel32, _T("GetSystemInfo"));
 264             if(pf_GetSystemInfo)
 265             {
 266                SYSTEM_INFO system_info;
 267                pf_GetSystemInfo(&system_info);
 268                if(system_info.dwNumberOfProcessors > 1)
 269                   freq = 0;
 270             }
 271             FreeLibrary(h_Kernel32);
 272         }
 273 #endif
 274     }
 275
 276     if( freq != 0 )
 277     {
 278         LARGE_INTEGER counter;
 279         QueryPerformanceCounter (&counter);
 280
 281         /* Convert to from (1/freq) to microsecond resolution */
 282         /* We need to split the division to avoid 63-bits overflow */
 283         lldiv_t d = lldiv (counter.QuadPart, freq);
 284
 285         res = (d.quot * 1000000) + ((d.rem * 1000000) / freq);
 286     }
 287     else
 288     {
 289         /* Fallback on timeGetTime() which has a millisecond resolution
 290          * (actually, best case is about 5 ms resolution)
 291          * timeGetTime() only returns a DWORD thus will wrap after
 292          * about 49.7 days so we try to detect the wrapping. */
 293
 294         static CRITICAL_SECTION date_lock;
 295         static mtime_t i_previous_time = INT64_C(-1);
 296         static int i_wrap_counts = -1;
 297
 298         if( i_wrap_counts == -1 )
 299         {
 300             /* Initialization */
 301 #if defined( WIN32 )
 302             i_previous_time = INT64_C(1000) * timeGetTime();
 303 #else
 304             i_previous_time = INT64_C(1000) * GetTickCount();
 305 #endif
 306             InitializeCriticalSection( &date_lock );
 307             i_wrap_counts = 0;
 308         }
 309
 310         EnterCriticalSection( &date_lock );
 311 #if defined( WIN32 )
 312         res = INT64_C(1000) *
 313             (i_wrap_counts * INT64_C(0x100000000) + timeGetTime());
 314 #else
 315         res = INT64_C(1000) *
 316             (i_wrap_counts * INT64_C(0x100000000) + GetTickCount());
 317 #endif
 318         if( i_previous_time > res )
 319         {
 320             /* Counter wrapped */
 321             i_wrap_counts++;
 322             res += INT64_C(0x100000000) * 1000;
 323         }
 324         i_previous_time = res;
 325         LeaveCriticalSection( &date_lock );
 326     }
 327 #elif defined(USE_APPLE_MACH)
 328     /* The version that should be used, if it was cancelable */
 329     pthread_once(&mtime_timebase_info_once, mtime_init_timebase);
 330     uint64_t mach_time = date * 1000 * mtime_timebase_info.denom / mtime_timebase_info.numer;
 331     mach_wait_until(mach_time);
 332
 333 #else
 334     struct timeval tv_date;
 335
 336     /* gettimeofday() cannot fail given &tv_date is a valid address */
 337     (void)gettimeofday( &tv_date, NULL );
 338     res = (mtime_t) tv_date.tv_sec * 1000000 + (mtime_t) tv_date.tv_usec;
 339 #endif
 340
 341     return res;
 342 }
 343
 344 #undef mwait
 345 /**
 346  * Wait for a date
 347  *
 348  * This function uses select() and an system date function to wake up at a
 349  * precise date. It should be used for process synchronization. If current date
 350  * is posterior to wished date, the function returns immediately.
 351  * \param date The date to wake up at
 352  */
 353 void mwait( mtime_t date )
 354 {
 355     /* If the deadline is already elapsed, or within the clock precision,
 356      * do not even bother the system timer. */
 357     date -= mprec();
 358
 359 #if defined (HAVE_CLOCK_NANOSLEEP)
 360     lldiv_t d = lldiv( date, 1000000 );
 361     struct timespec ts = { d.quot, d.rem * 1000 };
 362
 363     int val;
 364     while( ( val = clock_nanosleep( CLOCK_MONOTONIC, TIMER_ABSTIME, &ts,
 365                                     NULL ) ) == EINTR );
 366     if( val == EINVAL )
 367     {
 368         ts.tv_sec = d.quot; ts.tv_nsec = d.rem * 1000;
 369         while( clock_nanosleep( CLOCK_REALTIME, 0, &ts, NULL ) == EINTR );
 370     }
 371
 372 #elif defined (WIN32)
 373     mtime_t i_total;
 374
 375     while( (i_total = (date - mdate())) > 0 )
 376     {
 377         const mtime_t i_sleep = i_total / 1000;
 378         DWORD i_delay = (i_sleep > 0x7fffffff) ? 0x7fffffff : i_sleep;
 379         vlc_testcancel();
 380         SleepEx( i_delay, TRUE );
 381     }
 382     vlc_testcancel();
 383
 384 #else
 385     mtime_t delay = date - mdate();
 386     if( delay > 0 )
 387         msleep( delay );
 388
 389 #endif
 390 }
 391
 392
 393 #include "libvlc.h" /* vlc_backtrace() */
 394 #undef msleep
 395
 396 /**
 397  * Portable usleep(). Cancellation point.
 398  *
 399  * \param delay the amount of time to sleep
 400  */
 401 void msleep( mtime_t delay )
 402 {
 403 #if defined( HAVE_CLOCK_NANOSLEEP )
 404     lldiv_t d = lldiv( delay, 1000000 );
 405     struct timespec ts = { d.quot, d.rem * 1000 };
 406
 407     int val;
 408     while( ( val = clock_nanosleep( CLOCK_MONOTONIC, 0, &ts, &ts ) ) == EINTR );
 409     if( val == EINVAL )
 410     {
 411         ts.tv_sec = d.quot; ts.tv_nsec = d.rem * 1000;
 412         while( clock_nanosleep( CLOCK_REALTIME, 0, &ts, &ts ) == EINTR );
 413     }
 414
 415 #elif defined( HAVE_KERNEL_OS_H )
 416     snooze( delay );
 417
 418 #elif defined( WIN32 ) || defined( UNDER_CE )
 419     mwait (mdate () + delay);
 420
 421 #elif defined( HAVE_NANOSLEEP )
 422     struct timespec ts_delay;
 423
 424     ts_delay.tv_sec = delay / 1000000;
 425     ts_delay.tv_nsec = (delay % 1000000) * 1000;
 426
 427     while( nanosleep( &ts_delay, &ts_delay ) && ( errno == EINTR ) );
 428
 429 #elif defined (USE_APPLE_MACH)
 430     /* The version that should be used, if it was cancelable */
 431     pthread_once(&mtime_timebase_info_once, mtime_init_timebase);
 432     uint64_t mach_time = delay * 1000 * mtime_timebase_info.denom / mtime_timebase_info.numer;
 433     mach_wait_until(mach_time + mach_absolute_time());
 434
 435 #else
 436     struct timeval tv_delay;
 437
 438     tv_delay.tv_sec = delay / 1000000;
 439     tv_delay.tv_usec = delay % 1000000;
 440
 441     /* If a signal is caught, you are screwed. Update your OS to nanosleep()
 442      * or clock_nanosleep() if this is an issue. */
 443     select( 0, NULL, NULL, NULL, &tv_delay );
 444 #endif
 445 }
 446
 447 /*
 448  * Date management (internal and external)
 449  */
 450
 451 /**
 452  * Initialize a date_t.
 453  *
 454  * \param date to initialize
 455  * \param divider (sample rate) numerator
 456  * \param divider (sample rate) denominator
 457  */
 458
 459 void date_Init( date_t *p_date, uint32_t i_divider_n, uint32_t i_divider_d )
 460 {
 461     p_date->date = 0;
 462     p_date->i_divider_num = i_divider_n;
 463     p_date->i_divider_den = i_divider_d;
 464     p_date->i_remainder = 0;
 465 }
 466
 467 /**
 468  * Change a date_t.
 469  *
 470  * \param date to change
 471  * \param divider (sample rate) numerator
 472  * \param divider (sample rate) denominator
 473  */
 474
 475 void date_Change( date_t *p_date, uint32_t i_divider_n, uint32_t i_divider_d )
 476 {
 477     /* change time scale of remainder */
 478     p_date->i_remainder = p_date->i_remainder * i_divider_n / p_date->i_divider_num;
 479     p_date->i_divider_num = i_divider_n;
 480     p_date->i_divider_den = i_divider_d;
 481 }
 482
 483 /**
 484  * Set the date value of a date_t.
 485  *
 486  * \param date to set
 487  * \param date value
 488  */
 489 void date_Set( date_t *p_date, mtime_t i_new_date )
 490 {
 491     p_date->date = i_new_date;
 492     p_date->i_remainder = 0;
 493 }
 494
 495 /**
 496  * Get the date of a date_t
 497  *
 498  * \param date to get
 499  * \return date value
 500  */
 501 mtime_t date_Get( const date_t *p_date )
 502 {
 503     return p_date->date;
 504 }
 505
 506 /**
 507  * Move forwards or backwards the date of a date_t.
 508  *
 509  * \param date to move
 510  * \param difference value
 511  */
 512 void date_Move( date_t *p_date, mtime_t i_difference )
 513 {
 514     p_date->date += i_difference;
 515 }
 516
 517 /**
 518  * Increment the date and return the result, taking into account
 519  * rounding errors.
 520  *
 521  * \param date to increment
 522  * \param incrementation in number of samples
 523  * \return date value
 524  */
 525 mtime_t date_Increment( date_t *p_date, uint32_t i_nb_samples )
 526 {
 527     mtime_t i_dividend = (mtime_t)i_nb_samples * 1000000 * p_date->i_divider_den;
 528     p_date->date += i_dividend / p_date->i_divider_num;
 529     p_date->i_remainder += (int)(i_dividend % p_date->i_divider_num);
 530
 531     if( p_date->i_remainder >= p_date->i_divider_num )
 532     {
 533         /* This is Bresenham algorithm. */
 534         assert( p_date->i_remainder < 2*p_date->i_divider_num);
 535         p_date->date += 1;
 536         p_date->i_remainder -= p_date->i_divider_num;
 537     }
 538
 539     return p_date->date;
 540 }
 541
 542 /**
 543  * Decrement the date and return the result, taking into account
 544  * rounding errors.
 545  *
 546  * \param date to decrement
 547  * \param decrementation in number of samples
 548  * \return date value
 549  */
 550 mtime_t date_Decrement( date_t *p_date, uint32_t i_nb_samples )
 551 {
 552     mtime_t i_dividend = (mtime_t)i_nb_samples * 1000000 * p_date->i_divider_den;
 553     p_date->date -= i_dividend / p_date->i_divider_num;
 554     unsigned i_rem_adjust = i_dividend % p_date->i_divider_num;
 555
 556     if( p_date->i_remainder < i_rem_adjust )
 557     {
 558         /* This is Bresenham algorithm. */
 559         assert( p_date->i_remainder > -p_date->i_divider_num);
 560         p_date->date -= 1;
 561         p_date->i_remainder += p_date->i_divider_num;
 562     }
 563
 564     p_date->i_remainder -= i_rem_adjust;
 565
 566     return p_date->date;
 567 }
 568
 569 #ifndef HAVE_GETTIMEOFDAY
 570
 571 #ifdef WIN32
 572
 573 /*
 574  * Number of micro-seconds between the beginning of the Windows epoch
 575  * (Jan. 1, 1601) and the Unix epoch (Jan. 1, 1970).
 576  *
 577  * This assumes all Win32 compilers have 64-bit support.
 578  */
 579 #if defined(_MSC_VER) || defined(_MSC_EXTENSIONS) || defined(__WATCOMC__)
 580 #   define DELTA_EPOCH_IN_USEC  11644473600000000Ui64
 581 #else
 582 #   define DELTA_EPOCH_IN_USEC  11644473600000000ULL
 583 #endif
 584
 585 static uint64_t filetime_to_unix_epoch (const FILETIME *ft)
 586 {
 587     uint64_t res = (uint64_t) ft->dwHighDateTime << 32;
 588
 589     res |= ft->dwLowDateTime;
 590     res /= 10;                   /* from 100 nano-sec periods to usec */
 591     res -= DELTA_EPOCH_IN_USEC;  /* from Win epoch to Unix epoch */
 592     return (res);
 593 }
 594
 595 static int gettimeofday (struct timeval *tv, void *tz )
 596 {
 597     FILETIME  ft;
 598     uint64_t tim;
 599
 600     if (!tv) {
 601         return VLC_EGENERIC;
 602     }
 603     GetSystemTimeAsFileTime (&ft);
 604     tim = filetime_to_unix_epoch (&ft);
 605     tv->tv_sec  = (long) (tim / 1000000L);
 606     tv->tv_usec = (long) (tim % 1000000L);
 607     return (0);
 608 }
 609
 610 #endif
 611
 612 #endif
 613
 614 /**
 615  * @return NTP 64-bits timestamp in host byte order.
 616  */
 617 uint64_t NTPtime64 (void)
 618 {
 619     struct timespec ts;
 620 #if defined (CLOCK_REALTIME)
 621     clock_gettime (CLOCK_REALTIME, &ts);
 622 #else
 623     {
 624         struct timeval tv;
 625         gettimeofday (&tv, NULL);
 626         ts.tv_sec = tv.tv_sec;
 627         ts.tv_nsec = tv.tv_usec * 1000;
 628     }
 629 #endif
 630
 631     /* Convert nanoseconds to 32-bits fraction (232 picosecond units) */
 632     uint64_t t = (uint64_t)(ts.tv_nsec) << 32;
 633     t /= 1000000000;
 634
 635
 636     /* There is 70 years (incl. 17 leap ones) offset to the Unix Epoch.
 637      * No leap seconds during that period since they were not invented yet.
 638      */
 639     assert (t < 0x100000000);
 640     t |= ((70LL * 365 + 17) * 24 * 60 * 60 + ts.tv_sec) << 32;
 641     return t;
 642 }
 643