]> git.sesse.net Git - vlc/blob - src/misc/block.c
block_Alloc: use posix_memalign()
[vlc] / src / misc / block.c
1 /*****************************************************************************
2  * block.c: Data blocks management functions
3  *****************************************************************************
4  * Copyright (C) 2003-2004 the VideoLAN team
5  * Copyright (C) 2007-2009 RĂ©mi Denis-Courmont
6  *
7  * Authors: Laurent Aimar <fenrir@videolan.org>
8  *
9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
10  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
11  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
12  * (at your option) any later version.
13  *
14  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
17  * GNU General Public License for more details.
18  *
19  * You should have received a copy of the GNU General Public License
20  * along with this program; if not, write to the Free Software
21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston MA 02110-1301, USA.
22  *****************************************************************************/
23
24 /*****************************************************************************
25  * Preamble
26  *****************************************************************************/
27 #ifdef HAVE_CONFIG_H
28 # include "config.h"
29 #endif
30
31 #include <vlc_common.h>
32 #include <sys/stat.h>
33 #include <assert.h>
34 #include <errno.h>
35 #include "vlc_block.h"
36
37 /**
38  * @section Block handling functions.
39  */
40
41 /**
42  * Internal state for heap block.
43   */
44 struct block_sys_t
45 {
46     block_t     self;
47     size_t      i_allocated_buffer;
48     uint8_t     p_allocated_buffer[];
49 };
50
51 #ifndef NDEBUG
52 static void BlockNoRelease( block_t *b )
53 {
54     fprintf( stderr, "block %p has no release callback! This is a bug!\n", b );
55     abort();
56 }
57 #endif
58
59 void block_Init( block_t *restrict b, void *buf, size_t size )
60 {
61     /* Fill all fields to their default */
62     b->p_next = NULL;
63     b->i_flags = 0;
64     b->i_pts =
65     b->i_dts = VLC_TS_INVALID;
66     b->i_length = 0;
67     b->i_rate = 0;
68     b->i_nb_samples = 0;
69     b->p_buffer = buf;
70     b->i_buffer = size;
71 #ifndef NDEBUG
72     b->pf_release = BlockNoRelease;
73 #endif
74 }
75
76 static void BlockRelease( block_t *p_block )
77 {
78     free( p_block );
79 }
80
81 static void BlockMetaCopy( block_t *restrict out, const block_t *in )
82 {
83     out->p_next    = in->p_next;
84     out->i_dts     = in->i_dts;
85     out->i_pts     = in->i_pts;
86     out->i_flags   = in->i_flags;
87     out->i_length  = in->i_length;
88     out->i_rate    = in->i_rate;
89     out->i_nb_samples = in->i_nb_samples;
90 }
91
92 /* Memory alignment (must be a multiple of sizeof(void*) and a power of two) */
93 #define BLOCK_ALIGN        16
94 /* Initial reserved header and footer size (must be multiple of alignment) */
95 #define BLOCK_PADDING      32
96 /* Maximum size of reserved footer before we release with realloc() */
97 #define BLOCK_WASTE_SIZE   2048
98
99 block_t *block_Alloc( size_t i_size )
100 {
101     /* We do only one malloc
102      * TODO: bench if doing 2 malloc but keeping a pool of buffer is better
103      * 2 * BLOCK_PADDING -> pre + post padding
104      */
105     block_sys_t *p_sys;
106     uint8_t *buf;
107
108 #define ALIGN(x) (((x) + BLOCK_ALIGN - 1) & ~(BLOCK_ALIGN - 1))
109 #ifdef HAVE_POSIX_MEMALIGN
110     const size_t i_alloc = ALIGN(sizeof(*p_sys)) + (2 * BLOCK_PADDING)
111                          + ALIGN(i_size);
112     void *ptr;
113
114     if( posix_memalign( &ptr, BLOCK_ALIGN, i_alloc ) )
115         return NULL;
116
117     p_sys = ptr;
118     buf = p_sys->p_allocated_buffer + (-sizeof(*p_sys) & (BLOCK_ALIGN - 1));
119
120 #else
121     const size_t i_alloc = sizeof(*p_sys) + BLOCK_ALIGN + (2 * BLOCK_PADDING)
122                          + ALIGN(i_size);
123     p_sys = malloc( i_alloc );
124     if( p_sys == NULL )
125         return NULL;
126
127     buf = (void *)ALIGN((uintptr_t)p_sys->p_allocated_buffer);
128
129 #endif
130     buf += BLOCK_PADDING;
131
132     block_Init( &p_sys->self, buf, i_size );
133     p_sys->self.pf_release    = BlockRelease;
134     /* Fill opaque data */
135     p_sys->i_allocated_buffer = i_alloc - sizeof(*p_sys);
136
137     return &p_sys->self;
138 }
139
140 block_t *block_Realloc( block_t *p_block, ssize_t i_prebody, size_t i_body )
141 {
142     block_sys_t *p_sys = (block_sys_t *)p_block;
143     size_t requested = i_prebody + i_body;
144
145     /* Corner case: empty block requested */
146     if( i_prebody <= 0 && i_body <= (size_t)(-i_prebody) )
147     {
148         block_Release( p_block );
149         return NULL;
150     }
151
152     if( p_block->pf_release != BlockRelease )
153     {
154         /* Special case when pf_release if overloaded
155          * TODO if used one day, then implement it in a smarter way */
156         block_t *p_dup = block_Duplicate( p_block );
157         block_Release( p_block );
158         if( !p_dup )
159             return NULL;
160
161         p_block = p_dup;
162         p_sys = (block_sys_t *)p_block;
163     }
164
165     uint8_t *p_start = p_sys->p_allocated_buffer;
166     uint8_t *p_end = p_sys->p_allocated_buffer + p_sys->i_allocated_buffer;
167
168     assert( p_block->p_buffer + p_block->i_buffer <= p_end );
169     assert( p_block->p_buffer >= p_start );
170
171     /* Corner case: the current payload is discarded completely */
172     if( i_prebody <= 0 && p_block->i_buffer <= (size_t)-i_prebody )
173          p_block->i_buffer = 0; /* discard current payload */
174     if( p_block->i_buffer == 0 )
175     {
176         size_t available = p_end - p_start;
177
178         if( requested <= available )
179         {   /* Enough room: recycle buffer */
180             size_t extra = available - requested;
181
182             p_block->p_buffer = p_start + (extra / 2);
183             p_block->i_buffer = requested;
184             return p_block;
185         }
186         /* Not enough room: allocate a new buffer */
187         block_t *p_rea = block_Alloc( requested );
188         if( p_rea )
189             BlockMetaCopy( p_rea, p_block );
190         block_Release( p_block );
191         return p_rea;
192     }
193
194     /* First, shrink payload */
195
196     /* Pull payload start */
197     if( i_prebody < 0 )
198     {
199         assert( p_block->i_buffer >= (size_t)-i_prebody );
200         p_block->p_buffer -= i_prebody;
201         p_block->i_buffer += i_prebody;
202         i_body += i_prebody;
203         i_prebody = 0;
204     }
205
206     /* Trim payload end */
207     if( p_block->i_buffer > i_body )
208         p_block->i_buffer = i_body;
209
210     /* Second, reallocate the buffer if we lack space. This is done now to
211      * minimize the payload size for memory copy. */
212     assert( i_prebody >= 0 );
213     if( (size_t)(p_block->p_buffer - p_start) < (size_t)i_prebody
214      || (size_t)(p_end - p_block->p_buffer) < i_body )
215     {
216         /* FIXME: this is really dumb, we should use realloc() */
217         block_t *p_rea = block_Alloc( requested );
218         if( p_rea )
219         {
220             BlockMetaCopy( p_rea, p_block );
221             p_rea->p_buffer += i_prebody;
222             p_rea->i_buffer -= i_prebody;
223             memcpy( p_rea->p_buffer, p_block->p_buffer, p_block->i_buffer );
224         }
225         block_Release( p_block );
226         p_block = p_rea;
227     }
228     else
229     /* We have a very large reserved footer now? Release some of it.
230      * XXX it might not preserve the alignment of p_buffer */
231     if( p_end - (p_block->p_buffer + i_body) > BLOCK_WASTE_SIZE )
232     {
233         const ptrdiff_t i_prebody = p_block->p_buffer - p_start;
234         const size_t i_new = requested + 1 * BLOCK_PADDING;
235         block_sys_t *p_new = realloc( p_sys, sizeof (*p_sys) + i_new );
236
237         if( p_new != NULL )
238         {
239             p_sys = p_new;
240             p_sys->i_allocated_buffer = i_new;
241             p_block = &p_sys->self;
242             p_block->p_buffer = &p_sys->p_allocated_buffer[i_prebody];
243         }
244     }
245
246     /* NOTE: p_start and p_end are corrupted from this point */
247
248     /* Third, expand payload */
249
250     /* Push payload start */
251     if( i_prebody > 0 )
252     {
253         p_block->p_buffer -= i_prebody;
254         p_block->i_buffer += i_prebody;
255         i_body += i_prebody;
256         i_prebody = 0;
257     }
258
259     /* Expand payload to requested size */
260     p_block->i_buffer = i_body;
261
262     return p_block;
263 }
264
265
266 typedef struct
267 {
268     block_t  self;
269     void    *mem;
270 } block_heap_t;
271
272 static void block_heap_Release (block_t *self)
273 {
274     block_heap_t *block = (block_heap_t *)self;
275
276     free (block->mem);
277     free (block);
278 }
279
280 /**
281  * Creates a block from a heap allocation.
282  * This is provided by LibVLC so that manually heap-allocated blocks can safely
283  * be deallocated even after the origin plugin has been unloaded from memory.
284  *
285  * When block_Release() is called, VLC will free() the specified pointer.
286  *
287  * @param ptr base address of the heap allocation (will be free()'d)
288  * @param addr base address of the useful buffer data
289  * @param length bytes length of the useful buffer datan
290  * @return NULL in case of error (ptr free()'d in that case), or a valid
291  * block_t pointer.
292  */
293 block_t *block_heap_Alloc (void *ptr, void *addr, size_t length)
294 {
295     block_heap_t *block = malloc (sizeof (*block));
296     if (block == NULL)
297     {
298         free (addr);
299         return NULL;
300     }
301
302     block_Init (&block->self, (uint8_t *)addr, length);
303     block->self.pf_release = block_heap_Release;
304     block->mem = ptr;
305     return &block->self;
306 }
307
308 #ifdef HAVE_MMAP
309 # include <sys/mman.h>
310
311 typedef struct block_mmap_t
312 {
313     block_t     self;
314     void       *base_addr;
315     size_t      length;
316 } block_mmap_t;
317
318 static void block_mmap_Release (block_t *block)
319 {
320     block_mmap_t *p_sys = (block_mmap_t *)block;
321
322     munmap (p_sys->base_addr, p_sys->length);
323     free (p_sys);
324 }
325
326 /**
327  * Creates a block from a virtual address memory mapping (mmap).
328  * This is provided by LibVLC so that mmap blocks can safely be deallocated
329  * even after the allocating plugin has been unloaded from memory.
330  *
331  * @param addr base address of the mapping (as returned by mmap)
332  * @param length length (bytes) of the mapping (as passed to mmap)
333  * @return NULL if addr is MAP_FAILED, or an error occurred (in the later
334  * case, munmap(addr, length) is invoked before returning).
335  */
336 block_t *block_mmap_Alloc (void *addr, size_t length)
337 {
338     if (addr == MAP_FAILED)
339         return NULL;
340
341     block_mmap_t *block = malloc (sizeof (*block));
342     if (block == NULL)
343     {
344         munmap (addr, length);
345         return NULL;
346     }
347
348     block_Init (&block->self, (uint8_t *)addr, length);
349     block->self.pf_release = block_mmap_Release;
350     block->base_addr = addr;
351     block->length = length;
352     return &block->self;
353 }
354 #else
355 block_t *block_mmap_Alloc (void *addr, size_t length)
356 {
357     (void)addr; (void)length; return NULL;
358 }
359 #endif
360
361
362 #ifdef WIN32
363 #ifdef UNDER_CE
364 #define _get_osfhandle(a) ((long) (a))
365 #endif
366
367 static
368 ssize_t pread (int fd, void *buf, size_t count, off_t offset)
369 {
370     HANDLE handle = (HANDLE)(intptr_t)_get_osfhandle (fd);
371     if (handle == INVALID_HANDLE_VALUE)
372         return -1;
373
374     OVERLAPPED olap; olap.Offset = offset; olap.OffsetHigh = (offset >> 32);
375     DWORD written;
376     /* This braindead API will override the file pointer even if we specify
377      * an explicit read offset... So do not expect this to mix well with
378      * regular read() calls. */
379     if (ReadFile (handle, buf, count, &written, &olap))
380         return written;
381     return -1;
382 }
383 #endif
384
385 /**
386  * Loads a file into a block of memory. If possible a private file mapping is
387  * created. Otherwise, the file is read normally. On 32-bits platforms, this
388  * function will not work for very large files, due to memory space
389  * constraints. Cancellation point.
390  *
391  * @param fd file descriptor to load from
392  * @return a new block with the file content at p_buffer, and file length at
393  * i_buffer (release it with block_Release()), or NULL upon error (see errno).
394  */
395 block_t *block_File (int fd)
396 {
397     size_t length;
398     struct stat st;
399
400     /* First, get the file size */
401     if (fstat (fd, &st))
402         return NULL;
403
404     /* st_size is meaningful for regular files, shared memory and typed memory.
405      * It's also meaning for symlinks, but that's not possible with fstat().
406      * In other cases, it's undefined, and we should really not go further. */
407 #ifndef S_TYPEISSHM
408 # define S_TYPEISSHM( buf ) (0)
409 #endif
410     if (S_ISDIR (st.st_mode))
411     {
412         errno = EISDIR;
413         return NULL;
414     }
415     if (!S_ISREG (st.st_mode) && !S_TYPEISSHM (&st))
416     {
417         errno = ESPIPE;
418         return NULL;
419     }
420
421     /* Prevent an integer overflow in mmap() and malloc() */
422     if (st.st_size >= SIZE_MAX)
423     {
424         errno = ENOMEM;
425         return NULL;
426     }
427     length = (size_t)st.st_size;
428
429 #ifdef HAVE_MMAP
430     if (length > 0)
431     {
432         void *addr;
433
434         addr = mmap (NULL, length, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, fd, 0);
435         if (addr != MAP_FAILED)
436             return block_mmap_Alloc (addr, length);
437     }
438 #endif
439
440     /* If mmap() is not implemented by the OS _or_ the filesystem... */
441     block_t *block = block_Alloc (length);
442     if (block == NULL)
443         return NULL;
444     block_cleanup_push (block);
445
446     for (size_t i = 0; i < length;)
447     {
448         ssize_t len = pread (fd, block->p_buffer + i, length - i, i);
449         if (len == -1)
450         {
451             block_Release (block);
452             block = NULL;
453             break;
454         }
455         i += len;
456     }
457     vlc_cleanup_pop ();
458     return block;
459 }
460
461 /**
462  * @section Thread-safe block queue functions
463  */
464
465 /**
466  * Internal state for block queues
467  */
468 struct block_fifo_t
469 {
470     vlc_mutex_t         lock;                         /* fifo data lock */
471     vlc_cond_t          wait;      /**< Wait for data */
472     vlc_cond_t          wait_room; /**< Wait for queue depth to shrink */
473
474     block_t             *p_first;
475     block_t             **pp_last;
476     size_t              i_depth;
477     size_t              i_size;
478     bool          b_force_wake;
479 };
480
481 block_fifo_t *block_FifoNew( void )
482 {
483     block_fifo_t *p_fifo = malloc( sizeof( block_fifo_t ) );
484     if( !p_fifo )
485         return NULL;
486
487     vlc_mutex_init( &p_fifo->lock );
488     vlc_cond_init( &p_fifo->wait );
489     vlc_cond_init( &p_fifo->wait_room );
490     p_fifo->p_first = NULL;
491     p_fifo->pp_last = &p_fifo->p_first;
492     p_fifo->i_depth = p_fifo->i_size = 0;
493     p_fifo->b_force_wake = false;
494
495     return p_fifo;
496 }
497
498 void block_FifoRelease( block_fifo_t *p_fifo )
499 {
500     block_FifoEmpty( p_fifo );
501     vlc_cond_destroy( &p_fifo->wait_room );
502     vlc_cond_destroy( &p_fifo->wait );
503     vlc_mutex_destroy( &p_fifo->lock );
504     free( p_fifo );
505 }
506
507 void block_FifoEmpty( block_fifo_t *p_fifo )
508 {
509     block_t *b;
510
511     vlc_mutex_lock( &p_fifo->lock );
512     for( b = p_fifo->p_first; b != NULL; )
513     {
514         block_t *p_next;
515
516         p_next = b->p_next;
517         block_Release( b );
518         b = p_next;
519     }
520
521     p_fifo->i_depth = p_fifo->i_size = 0;
522     p_fifo->p_first = NULL;
523     p_fifo->pp_last = &p_fifo->p_first;
524     vlc_cond_broadcast( &p_fifo->wait_room );
525     vlc_mutex_unlock( &p_fifo->lock );
526 }
527
528 /**
529  * Wait until the FIFO gets below a certain size (if needed).
530  *
531  * Note that if more than one thread writes to the FIFO, you cannot assume that
532  * the FIFO is actually below the requested size upon return (since another
533  * thread could have refilled it already). This is typically not an issue, as
534  * this function is meant for (relaxed) congestion control.
535  *
536  * This function may be a cancellation point and it is cancel-safe.
537  *
538  * @param fifo queue to wait on
539  * @param max_depth wait until the queue has no more than this many blocks
540  *                  (use SIZE_MAX to ignore this constraint)
541  * @param max_size wait until the queue has no more than this many bytes
542  *                  (use SIZE_MAX to ignore this constraint)
543  * @return nothing.
544  */
545 void block_FifoPace (block_fifo_t *fifo, size_t max_depth, size_t max_size)
546 {
547     vlc_testcancel ();
548
549     vlc_mutex_lock (&fifo->lock);
550     while ((fifo->i_depth > max_depth) || (fifo->i_size > max_size))
551     {
552          mutex_cleanup_push (&fifo->lock);
553          vlc_cond_wait (&fifo->wait_room, &fifo->lock);
554          vlc_cleanup_pop ();
555     }
556     vlc_mutex_unlock (&fifo->lock);
557 }
558
559 /**
560  * Immediately queue one block at the end of a FIFO.
561  * @param fifo queue
562  * @param block head of a block list to queue (may be NULL)
563  */
564 size_t block_FifoPut( block_fifo_t *p_fifo, block_t *p_block )
565 {
566     size_t i_size = 0;
567     vlc_mutex_lock( &p_fifo->lock );
568
569     while (p_block != NULL)
570     {
571         i_size += p_block->i_buffer;
572
573         *p_fifo->pp_last = p_block;
574         p_fifo->pp_last = &p_block->p_next;
575         p_fifo->i_depth++;
576         p_fifo->i_size += p_block->i_buffer;
577
578         p_block = p_block->p_next;
579     }
580
581     /* We queued one block: wake up one read-waiting thread */
582     vlc_cond_signal( &p_fifo->wait );
583     vlc_mutex_unlock( &p_fifo->lock );
584
585     return i_size;
586 }
587
588 void block_FifoWake( block_fifo_t *p_fifo )
589 {
590     vlc_mutex_lock( &p_fifo->lock );
591     if( p_fifo->p_first == NULL )
592         p_fifo->b_force_wake = true;
593     vlc_cond_broadcast( &p_fifo->wait );
594     vlc_mutex_unlock( &p_fifo->lock );
595 }
596
597 block_t *block_FifoGet( block_fifo_t *p_fifo )
598 {
599     block_t *b;
600
601     vlc_testcancel( );
602
603     vlc_mutex_lock( &p_fifo->lock );
604     mutex_cleanup_push( &p_fifo->lock );
605
606     /* Remember vlc_cond_wait() may cause spurious wakeups
607      * (on both Win32 and POSIX) */
608     while( ( p_fifo->p_first == NULL ) && !p_fifo->b_force_wake )
609         vlc_cond_wait( &p_fifo->wait, &p_fifo->lock );
610
611     vlc_cleanup_pop();
612     b = p_fifo->p_first;
613
614     p_fifo->b_force_wake = false;
615     if( b == NULL )
616     {
617         /* Forced wakeup */
618         vlc_mutex_unlock( &p_fifo->lock );
619         return NULL;
620     }
621
622     p_fifo->p_first = b->p_next;
623     p_fifo->i_depth--;
624     p_fifo->i_size -= b->i_buffer;
625
626     if( p_fifo->p_first == NULL )
627     {
628         p_fifo->pp_last = &p_fifo->p_first;
629     }
630
631     /* We don't know how many threads can queue new packets now. */
632     vlc_cond_broadcast( &p_fifo->wait_room );
633     vlc_mutex_unlock( &p_fifo->lock );
634
635     b->p_next = NULL;
636     return b;
637 }
638
639 block_t *block_FifoShow( block_fifo_t *p_fifo )
640 {
641     block_t *b;
642
643     vlc_testcancel( );
644
645     vlc_mutex_lock( &p_fifo->lock );
646     mutex_cleanup_push( &p_fifo->lock );
647
648     while( p_fifo->p_first == NULL )
649         vlc_cond_wait( &p_fifo->wait, &p_fifo->lock );
650
651     b = p_fifo->p_first;
652
653     vlc_cleanup_run ();
654     return b;
655 }
656
657 /* FIXME: not thread-safe */
658 size_t block_FifoSize( const block_fifo_t *p_fifo )
659 {
660     return p_fifo->i_size;
661 }
662
663 /* FIXME: not thread-safe */
664 size_t block_FifoCount( const block_fifo_t *p_fifo )
665 {
666     return p_fifo->i_depth;
667 }