Add internal abstraction for POSIX Threads
[platform/upstream/libusb.git] / libusb / io.c
1 /*
2  * I/O functions for libusb
3  * Copyright (C) 2007-2009 Daniel Drake <dsd@gentoo.org>
4  * Copyright (c) 2001 Johannes Erdfelt <johannes@erdfelt.com>
5  *
6  * This library is free software; you can redistribute it and/or
7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
8  * License as published by the Free Software Foundation; either
9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
14  * Lesser General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17  * License along with this library; if not, write to the Free Software
18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
19  */
20
21 #include <config.h>
22 #include <errno.h>
23 #include <poll.h>
24 #include <signal.h>
25 #include <stdint.h>
26 #include <stdlib.h>
27 #include <string.h>
28 #include <sys/time.h>
29 #include <time.h>
30 #include <unistd.h>
31
32 #ifdef USBI_TIMERFD_AVAILABLE
33 #include <sys/timerfd.h>
34 #endif
35
36 #include "libusbi.h"
37
38 /**
39  * \page io Synchronous and asynchronous device I/O
40  *
41  * \section intro Introduction
42  *
43  * If you're using libusb in your application, you're probably wanting to
44  * perform I/O with devices - you want to perform USB data transfers.
45  *
46  * libusb offers two separate interfaces for device I/O. This page aims to
47  * introduce the two in order to help you decide which one is more suitable
48  * for your application. You can also choose to use both interfaces in your
49  * application by considering each transfer on a case-by-case basis.
50  *
51  * Once you have read through the following discussion, you should consult the
52  * detailed API documentation pages for the details:
53  * - \ref syncio
54  * - \ref asyncio
55  *
56  * \section theory Transfers at a logical level
57  *
58  * At a logical level, USB transfers typically happen in two parts. For
59  * example, when reading data from a endpoint:
60  * -# A request for data is sent to the device
61  * -# Some time later, the incoming data is received by the host
62  *
63  * or when writing data to an endpoint:
64  *
65  * -# The data is sent to the device
66  * -# Some time later, the host receives acknowledgement from the device that
67  *    the data has been transferred.
68  *
69  * There may be an indefinite delay between the two steps. Consider a
70  * fictional USB input device with a button that the user can press. In order
71  * to determine when the button is pressed, you would likely submit a request
72  * to read data on a bulk or interrupt endpoint and wait for data to arrive.
73  * Data will arrive when the button is pressed by the user, which is
74  * potentially hours later.
75  *
76  * libusb offers both a synchronous and an asynchronous interface to performing
77  * USB transfers. The main difference is that the synchronous interface
78  * combines both steps indicated above into a single function call, whereas
79  * the asynchronous interface separates them.
80  *
81  * \section sync The synchronous interface
82  *
83  * The synchronous I/O interface allows you to perform a USB transfer with
84  * a single function call. When the function call returns, the transfer has
85  * completed and you can parse the results.
86  *
87  * If you have used the libusb-0.1 before, this I/O style will seem familar to
88  * you. libusb-0.1 only offered a synchronous interface.
89  *
90  * In our input device example, to read button presses you might write code
91  * in the following style:
92 \code
93 unsigned char data[4];
94 int actual_length,
95 int r = libusb_bulk_transfer(handle, EP_IN, data, sizeof(data), &actual_length, 0);
96 if (r == 0 && actual_length == sizeof(data)) {
97         // results of the transaction can now be found in the data buffer
98         // parse them here and report button press
99 } else {
100         error();
101 }
102 \endcode
103  *
104  * The main advantage of this model is simplicity: you did everything with
105  * a single simple function call.
106  *
107  * However, this interface has its limitations. Your application will sleep
108  * inside libusb_bulk_transfer() until the transaction has completed. If it
109  * takes the user 3 hours to press the button, your application will be
110  * sleeping for that long. Execution will be tied up inside the library -
111  * the entire thread will be useless for that duration.
112  *
113  * Another issue is that by tieing up the thread with that single transaction
114  * there is no possibility of performing I/O with multiple endpoints and/or
115  * multiple devices simultaneously, unless you resort to creating one thread
116  * per transaction.
117  *
118  * Additionally, there is no opportunity to cancel the transfer after the
119  * request has been submitted.
120  *
121  * For details on how to use the synchronous API, see the
122  * \ref syncio "synchronous I/O API documentation" pages.
123  * 
124  * \section async The asynchronous interface
125  *
126  * Asynchronous I/O is the most significant new feature in libusb-1.0.
127  * Although it is a more complex interface, it solves all the issues detailed
128  * above.
129  *
130  * Instead of providing which functions that block until the I/O has complete,
131  * libusb's asynchronous interface presents non-blocking functions which
132  * begin a transfer and then return immediately. Your application passes a
133  * callback function pointer to this non-blocking function, which libusb will
134  * call with the results of the transaction when it has completed.
135  *
136  * Transfers which have been submitted through the non-blocking functions
137  * can be cancelled with a separate function call.
138  *
139  * The non-blocking nature of this interface allows you to be simultaneously
140  * performing I/O to multiple endpoints on multiple devices, without having
141  * to use threads.
142  *
143  * This added flexibility does come with some complications though:
144  * - In the interest of being a lightweight library, libusb does not create
145  * threads and can only operate when your application is calling into it. Your
146  * application must call into libusb from it's main loop when events are ready
147  * to be handled, or you must use some other scheme to allow libusb to
148  * undertake whatever work needs to be done.
149  * - libusb also needs to be called into at certain fixed points in time in
150  * order to accurately handle transfer timeouts.
151  * - Memory handling becomes more complex. You cannot use stack memory unless
152  * the function with that stack is guaranteed not to return until the transfer
153  * callback has finished executing.
154  * - You generally lose some linearity from your code flow because submitting
155  * the transfer request is done in a separate function from where the transfer
156  * results are handled. This becomes particularly obvious when you want to
157  * submit a second transfer based on the results of an earlier transfer.
158  *
159  * Internally, libusb's synchronous interface is expressed in terms of function
160  * calls to the asynchronous interface.
161  *
162  * For details on how to use the asynchronous API, see the
163  * \ref asyncio "asynchronous I/O API" documentation pages.
164  */
165
166
167 /**
168  * \page packetoverflow Packets and overflows
169  *
170  * \section packets Packet abstraction
171  *
172  * The USB specifications describe how data is transmitted in packets, with
173  * constraints on packet size defined by endpoint descriptors. The host must
174  * not send data payloads larger than the endpoint's maximum packet size.
175  *
176  * libusb and the underlying OS abstract out the packet concept, allowing you
177  * to request transfers of any size. Internally, the request will be divided
178  * up into correctly-sized packets. You do not have to be concerned with
179  * packet sizes, but there is one exception when considering overflows.
180  *
181  * \section overflow Bulk/interrupt transfer overflows
182  *
183  * When requesting data on a bulk endpoint, libusb requires you to supply a
184  * buffer and the maximum number of bytes of data that libusb can put in that
185  * buffer. However, the size of the buffer is not communicated to the device -
186  * the device is just asked to send any amount of data.
187  *
188  * There is no problem if the device sends an amount of data that is less than
189  * or equal to the buffer size. libusb reports this condition to you through
190  * the \ref libusb_transfer::actual_length "libusb_transfer.actual_length"
191  * field.
192  *
193  * Problems may occur if the device attempts to send more data than can fit in
194  * the buffer. libusb reports LIBUSB_TRANSFER_OVERFLOW for this condition but
195  * other behaviour is largely undefined: actual_length may or may not be
196  * accurate, the chunk of data that can fit in the buffer (before overflow)
197  * may or may not have been transferred.
198  *
199  * Overflows are nasty, but can be avoided. Even though you were told to
200  * ignore packets above, think about the lower level details: each transfer is
201  * split into packets (typically small, with a maximum size of 512 bytes).
202  * Overflows can only happen if the final packet in an incoming data transfer
203  * is smaller than the actual packet that the device wants to transfer.
204  * Therefore, you will never see an overflow if your transfer buffer size is a
205  * multiple of the endpoint's packet size: the final packet will either
206  * fill up completely or will be only partially filled.
207  */
208
209 /**
210  * @defgroup asyncio Asynchronous device I/O
211  *
212  * This page details libusb's asynchronous (non-blocking) API for USB device
213  * I/O. This interface is very powerful but is also quite complex - you will
214  * need to read this page carefully to understand the necessary considerations
215  * and issues surrounding use of this interface. Simplistic applications
216  * may wish to consider the \ref syncio "synchronous I/O API" instead.
217  *
218  * The asynchronous interface is built around the idea of separating transfer
219  * submission and handling of transfer completion (the synchronous model
220  * combines both of these into one). There may be a long delay between
221  * submission and completion, however the asynchronous submission function
222  * is non-blocking so will return control to your application during that
223  * potentially long delay.
224  *
225  * \section asyncabstraction Transfer abstraction
226  *
227  * For the asynchronous I/O, libusb implements the concept of a generic
228  * transfer entity for all types of I/O (control, bulk, interrupt,
229  * isochronous). The generic transfer object must be treated slightly
230  * differently depending on which type of I/O you are performing with it.
231  *
232  * This is represented by the public libusb_transfer structure type.
233  *
234  * \section asynctrf Asynchronous transfers
235  *
236  * We can view asynchronous I/O as a 5 step process:
237  * -# <b>Allocation</b>: allocate a libusb_transfer
238  * -# <b>Filling</b>: populate the libusb_transfer instance with information
239  *    about the transfer you wish to perform
240  * -# <b>Submission</b>: ask libusb to submit the transfer
241  * -# <b>Completion handling</b>: examine transfer results in the
242  *    libusb_transfer structure
243  * -# <b>Deallocation</b>: clean up resources
244  * 
245  *
246  * \subsection asyncalloc Allocation
247  *
248  * This step involves allocating memory for a USB transfer. This is the
249  * generic transfer object mentioned above. At this stage, the transfer
250  * is "blank" with no details about what type of I/O it will be used for.
251  *
252  * Allocation is done with the libusb_alloc_transfer() function. You must use
253  * this function rather than allocating your own transfers.
254  *
255  * \subsection asyncfill Filling
256  *
257  * This step is where you take a previously allocated transfer and fill it
258  * with information to determine the message type and direction, data buffer,
259  * callback function, etc.
260  *
261  * You can either fill the required fields yourself or you can use the
262  * helper functions: libusb_fill_control_transfer(), libusb_fill_bulk_transfer()
263  * and libusb_fill_interrupt_transfer().
264  *
265  * \subsection asyncsubmit Submission
266  *
267  * When you have allocated a transfer and filled it, you can submit it using
268  * libusb_submit_transfer(). This function returns immediately but can be
269  * regarded as firing off the I/O request in the background.
270  *
271  * \subsection asynccomplete Completion handling
272  *
273  * After a transfer has been submitted, one of four things can happen to it:
274  *
275  * - The transfer completes (i.e. some data was transferred)
276  * - The transfer has a timeout and the timeout expires before all data is
277  * transferred
278  * - The transfer fails due to an error
279  * - The transfer is cancelled
280  *
281  * Each of these will cause the user-specified transfer callback function to
282  * be invoked. It is up to the callback function to determine which of the
283  * above actually happened and to act accordingly.
284  *
285  * The user-specified callback is passed a pointer to the libusb_transfer
286  * structure which was used to setup and submit the transfer. At completion
287  * time, libusb has populated this structure with results of the transfer:
288  * success or failure reason, number of bytes of data transferred, etc. See
289  * the libusb_transfer structure documentation for more information.
290  *
291  * \subsection Deallocation
292  *
293  * When a transfer has completed (i.e. the callback function has been invoked),
294  * you are advised to free the transfer (unless you wish to resubmit it, see
295  * below). Transfers are deallocated with libusb_free_transfer().
296  *
297  * It is undefined behaviour to free a transfer which has not completed.
298  *
299  * \section asyncresubmit Resubmission
300  *
301  * You may be wondering why allocation, filling, and submission are all
302  * separated above where they could reasonably be combined into a single
303  * operation.
304  *
305  * The reason for separation is to allow you to resubmit transfers without
306  * having to allocate new ones every time. This is especially useful for
307  * common situations dealing with interrupt endpoints - you allocate one
308  * transfer, fill and submit it, and when it returns with results you just
309  * resubmit it for the next interrupt.
310  *
311  * \section asynccancel Cancellation
312  *
313  * Another advantage of using the asynchronous interface is that you have
314  * the ability to cancel transfers which have not yet completed. This is
315  * done by calling the libusb_cancel_transfer() function.
316  *
317  * libusb_cancel_transfer() is asynchronous/non-blocking in itself. When the
318  * cancellation actually completes, the transfer's callback function will
319  * be invoked, and the callback function should check the transfer status to
320  * determine that it was cancelled.
321  *
322  * Freeing the transfer after it has been cancelled but before cancellation
323  * has completed will result in undefined behaviour.
324  *
325  * When a transfer is cancelled, some of the data may have been transferred.
326  * libusb will communicate this to you in the transfer callback. Do not assume
327  * that no data was transferred.
328  *
329  * \section bulk_overflows Overflows on device-to-host bulk/interrupt endpoints
330  *
331  * If your device does not have predictable transfer sizes (or it misbehaves),
332  * your application may submit a request for data on an IN endpoint which is
333  * smaller than the data that the device wishes to send. In some circumstances
334  * this will cause an overflow, which is a nasty condition to deal with. See
335  * the \ref packetoverflow page for discussion.
336  *
337  * \section asyncctrl Considerations for control transfers
338  *
339  * The <tt>libusb_transfer</tt> structure is generic and hence does not
340  * include specific fields for the control-specific setup packet structure.
341  *
342  * In order to perform a control transfer, you must place the 8-byte setup
343  * packet at the start of the data buffer. To simplify this, you could
344  * cast the buffer pointer to type struct libusb_control_setup, or you can
345  * use the helper function libusb_fill_control_setup().
346  *
347  * The wLength field placed in the setup packet must be the length you would
348  * expect to be sent in the setup packet: the length of the payload that
349  * follows (or the expected maximum number of bytes to receive). However,
350  * the length field of the libusb_transfer object must be the length of
351  * the data buffer - i.e. it should be wLength <em>plus</em> the size of
352  * the setup packet (LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE).
353  *
354  * If you use the helper functions, this is simplified for you:
355  * -# Allocate a buffer of size LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE plus the size of the
356  * data you are sending/requesting.
357  * -# Call libusb_fill_control_setup() on the data buffer, using the transfer
358  * request size as the wLength value (i.e. do not include the extra space you
359  * allocated for the control setup).
360  * -# If this is a host-to-device transfer, place the data to be transferred
361  * in the data buffer, starting at offset LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE.
362  * -# Call libusb_fill_control_transfer() to associate the data buffer with
363  * the transfer (and to set the remaining details such as callback and timeout).
364  *   - Note that there is no parameter to set the length field of the transfer.
365  *     The length is automatically inferred from the wLength field of the setup
366  *     packet.
367  * -# Submit the transfer.
368  *
369  * The multi-byte control setup fields (wValue, wIndex and wLength) must
370  * be given in little-endian byte order (the endianness of the USB bus).
371  * Endianness conversion is transparently handled by
372  * libusb_fill_control_setup() which is documented to accept host-endian
373  * values.
374  *
375  * Further considerations are needed when handling transfer completion in
376  * your callback function:
377  * - As you might expect, the setup packet will still be sitting at the start
378  * of the data buffer.
379  * - If this was a device-to-host transfer, the received data will be sitting
380  * at offset LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE into the buffer.
381  * - The actual_length field of the transfer structure is relative to the
382  * wLength of the setup packet, rather than the size of the data buffer. So,
383  * if your wLength was 4, your transfer's <tt>length</tt> was 12, then you
384  * should expect an <tt>actual_length</tt> of 4 to indicate that the data was
385  * transferred in entirity.
386  *
387  * To simplify parsing of setup packets and obtaining the data from the
388  * correct offset, you may wish to use the libusb_control_transfer_get_data()
389  * and libusb_control_transfer_get_setup() functions within your transfer
390  * callback.
391  *
392  * Even though control endpoints do not halt, a completed control transfer
393  * may have a LIBUSB_TRANSFER_STALL status code. This indicates the control
394  * request was not supported.
395  *
396  * \section asyncintr Considerations for interrupt transfers
397  * 
398  * All interrupt transfers are performed using the polling interval presented
399  * by the bInterval value of the endpoint descriptor.
400  *
401  * \section asynciso Considerations for isochronous transfers
402  *
403  * Isochronous transfers are more complicated than transfers to
404  * non-isochronous endpoints.
405  *
406  * To perform I/O to an isochronous endpoint, allocate the transfer by calling
407  * libusb_alloc_transfer() with an appropriate number of isochronous packets.
408  *
409  * During filling, set \ref libusb_transfer::type "type" to
410  * \ref libusb_transfer_type::LIBUSB_TRANSFER_TYPE_ISOCHRONOUS
411  * "LIBUSB_TRANSFER_TYPE_ISOCHRONOUS", and set
412  * \ref libusb_transfer::num_iso_packets "num_iso_packets" to a value less than
413  * or equal to the number of packets you requested during allocation.
414  * libusb_alloc_transfer() does not set either of these fields for you, given
415  * that you might not even use the transfer on an isochronous endpoint.
416  *
417  * Next, populate the length field for the first num_iso_packets entries in
418  * the \ref libusb_transfer::iso_packet_desc "iso_packet_desc" array. Section
419  * 5.6.3 of the USB2 specifications describe how the maximum isochronous
420  * packet length is determined by the wMaxPacketSize field in the endpoint
421  * descriptor.
422  * Two functions can help you here:
423  *
424  * - libusb_get_max_iso_packet_size() is an easy way to determine the max
425  *   packet size for an isochronous endpoint. Note that the maximum packet
426  *   size is actually the maximum number of bytes that can be transmitted in
427  *   a single microframe, therefore this function multiplies the maximum number
428  *   of bytes per transaction by the number of transaction opportunities per
429  *   microframe.
430  * - libusb_set_iso_packet_lengths() assigns the same length to all packets
431  *   within a transfer, which is usually what you want.
432  *
433  * For outgoing transfers, you'll obviously fill the buffer and populate the
434  * packet descriptors in hope that all the data gets transferred. For incoming
435  * transfers, you must ensure the buffer has sufficient capacity for
436  * the situation where all packets transfer the full amount of requested data.
437  *
438  * Completion handling requires some extra consideration. The
439  * \ref libusb_transfer::actual_length "actual_length" field of the transfer
440  * is meaningless and should not be examined; instead you must refer to the
441  * \ref libusb_iso_packet_descriptor::actual_length "actual_length" field of
442  * each individual packet.
443  *
444  * The \ref libusb_transfer::status "status" field of the transfer is also a
445  * little misleading:
446  *  - If the packets were submitted and the isochronous data microframes
447  *    completed normally, status will have value
448  *    \ref libusb_transfer_status::LIBUSB_TRANSFER_COMPLETED
449  *    "LIBUSB_TRANSFER_COMPLETED". Note that bus errors and software-incurred
450  *    delays are not counted as transfer errors; the transfer.status field may
451  *    indicate COMPLETED even if some or all of the packets failed. Refer to
452  *    the \ref libusb_iso_packet_descriptor::status "status" field of each
453  *    individual packet to determine packet failures.
454  *  - The status field will have value
455  *    \ref libusb_transfer_status::LIBUSB_TRANSFER_ERROR
456  *    "LIBUSB_TRANSFER_ERROR" only when serious errors were encountered.
457  *  - Other transfer status codes occur with normal behaviour.
458  *
459  * The data for each packet will be found at an offset into the buffer that
460  * can be calculated as if each prior packet completed in full. The
461  * libusb_get_iso_packet_buffer() and libusb_get_iso_packet_buffer_simple()
462  * functions may help you here.
463  *
464  * \section asyncmem Memory caveats
465  *
466  * In most circumstances, it is not safe to use stack memory for transfer
467  * buffers. This is because the function that fired off the asynchronous
468  * transfer may return before libusb has finished using the buffer, and when
469  * the function returns it's stack gets destroyed. This is true for both
470  * host-to-device and device-to-host transfers.
471  *
472  * The only case in which it is safe to use stack memory is where you can
473  * guarantee that the function owning the stack space for the buffer does not
474  * return until after the transfer's callback function has completed. In every
475  * other case, you need to use heap memory instead.
476  *
477  * \section asyncflags Fine control
478  *
479  * Through using this asynchronous interface, you may find yourself repeating
480  * a few simple operations many times. You can apply a bitwise OR of certain
481  * flags to a transfer to simplify certain things:
482  * - \ref libusb_transfer_flags::LIBUSB_TRANSFER_SHORT_NOT_OK
483  *   "LIBUSB_TRANSFER_SHORT_NOT_OK" results in transfers which transferred
484  *   less than the requested amount of data being marked with status
485  *   \ref libusb_transfer_status::LIBUSB_TRANSFER_ERROR "LIBUSB_TRANSFER_ERROR"
486  *   (they would normally be regarded as COMPLETED)
487  * - \ref libusb_transfer_flags::LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER
488  *   "LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER" allows you to ask libusb to free the transfer
489  *   buffer when freeing the transfer.
490  * - \ref libusb_transfer_flags::LIBUSB_TRANSFER_FREE_TRANSFER
491  *   "LIBUSB_TRANSFER_FREE_TRANSFER" causes libusb to automatically free the
492  *   transfer after the transfer callback returns.
493  *
494  * \section asyncevent Event handling
495  *
496  * In accordance of the aim of being a lightweight library, libusb does not
497  * create threads internally. This means that libusb code does not execute
498  * at any time other than when your application is calling a libusb function.
499  * However, an asynchronous model requires that libusb perform work at various
500  * points in time - namely processing the results of previously-submitted
501  * transfers and invoking the user-supplied callback function.
502  *
503  * This gives rise to the libusb_handle_events() function which your
504  * application must call into when libusb has work do to. This gives libusb
505  * the opportunity to reap pending transfers, invoke callbacks, etc.
506  *
507  * The first issue to discuss here is how your application can figure out
508  * when libusb has work to do. In fact, there are two naive options which
509  * do not actually require your application to know this:
510  * -# Periodically call libusb_handle_events() in non-blocking mode at fixed
511  *    short intervals from your main loop
512  * -# Repeatedly call libusb_handle_events() in blocking mode from a dedicated
513  *    thread.
514  *
515  * The first option is plainly not very nice, and will cause unnecessary 
516  * CPU wakeups leading to increased power usage and decreased battery life.
517  * The second option is not very nice either, but may be the nicest option
518  * available to you if the "proper" approach can not be applied to your
519  * application (read on...).
520  * 
521  * The recommended option is to integrate libusb with your application main
522  * event loop. libusb exposes a set of file descriptors which allow you to do
523  * this. Your main loop is probably already calling poll() or select() or a
524  * variant on a set of file descriptors for other event sources (e.g. keyboard
525  * button presses, mouse movements, network sockets, etc). You then add
526  * libusb's file descriptors to your poll()/select() calls, and when activity
527  * is detected on such descriptors you know it is time to call
528  * libusb_handle_events().
529  *
530  * There is one final event handling complication. libusb supports
531  * asynchronous transfers which time out after a specified time period, and
532  * this requires that libusb is called into at or after the timeout so that
533  * the timeout can be handled. So, in addition to considering libusb's file
534  * descriptors in your main event loop, you must also consider that libusb
535  * sometimes needs to be called into at fixed points in time even when there
536  * is no file descriptor activity.
537  *
538  * For the details on retrieving the set of file descriptors and determining
539  * the next timeout, see the \ref poll "polling and timing" API documentation.
540  */
541
542 /**
543  * @defgroup poll Polling and timing
544  *
545  * This page documents libusb's functions for polling events and timing.
546  * These functions are only necessary for users of the
547  * \ref asyncio "asynchronous API". If you are only using the simpler
548  * \ref syncio "synchronous API" then you do not need to ever call these
549  * functions.
550  *
551  * The justification for the functionality described here has already been
552  * discussed in the \ref asyncevent "event handling" section of the
553  * asynchronous API documentation. In summary, libusb does not create internal
554  * threads for event processing and hence relies on your application calling
555  * into libusb at certain points in time so that pending events can be handled.
556  * In order to know precisely when libusb needs to be called into, libusb
557  * offers you a set of pollable file descriptors and information about when
558  * the next timeout expires.
559  *
560  * If you are using the asynchronous I/O API, you must take one of the two
561  * following options, otherwise your I/O will not complete.
562  *
563  * \section pollsimple The simple option
564  *
565  * If your application revolves solely around libusb and does not need to
566  * handle other event sources, you can have a program structure as follows:
567 \code
568 // initialize libusb
569 // find and open device
570 // maybe fire off some initial async I/O
571
572 while (user_has_not_requested_exit)
573         libusb_handle_events(ctx);
574
575 // clean up and exit
576 \endcode
577  *
578  * With such a simple main loop, you do not have to worry about managing
579  * sets of file descriptors or handling timeouts. libusb_handle_events() will
580  * handle those details internally.
581  *
582  * \section pollmain The more advanced option
583  *
584  * In more advanced applications, you will already have a main loop which
585  * is monitoring other event sources: network sockets, X11 events, mouse
586  * movements, etc. Through exposing a set of file descriptors, libusb is
587  * designed to cleanly integrate into such main loops.
588  *
589  * In addition to polling file descriptors for the other event sources, you
590  * take a set of file descriptors from libusb and monitor those too. When you
591  * detect activity on libusb's file descriptors, you call
592  * libusb_handle_events_timeout() in non-blocking mode.
593  *
594  * What's more, libusb may also need to handle events at specific moments in
595  * time. No file descriptor activity is generated at these times, so your
596  * own application needs to be continually aware of when the next one of these
597  * moments occurs (through calling libusb_get_next_timeout()), and then it
598  * needs to call libusb_handle_events_timeout() in non-blocking mode when
599  * these moments occur. This means that you need to adjust your
600  * poll()/select() timeout accordingly.
601  *
602  * libusb provides you with a set of file descriptors to poll and expects you
603  * to poll all of them, treating them as a single entity. The meaning of each
604  * file descriptor in the set is an internal implementation detail,
605  * platform-dependent and may vary from release to release. Don't try and
606  * interpret the meaning of the file descriptors, just do as libusb indicates,
607  * polling all of them at once.
608  *
609  * In pseudo-code, you want something that looks like:
610 \code
611 // initialise libusb
612
613 libusb_get_pollfds(ctx)
614 while (user has not requested application exit) {
615         libusb_get_next_timeout(ctx);
616         poll(on libusb file descriptors plus any other event sources of interest,
617                 using a timeout no larger than the value libusb just suggested)
618         if (poll() indicated activity on libusb file descriptors)
619                 libusb_handle_events_timeout(ctx, 0);
620         if (time has elapsed to or beyond the libusb timeout)
621                 libusb_handle_events_timeout(ctx, 0);
622         // handle events from other sources here
623 }
624
625 // clean up and exit
626 \endcode
627  *
628  * \subsection polltime Notes on time-based events
629  *
630  * The above complication with having to track time and call into libusb at
631  * specific moments is a bit of a headache. For maximum compatibility, you do
632  * need to write your main loop as above, but you may decide that you can
633  * restrict the supported platforms of your application and get away with
634  * a more simplistic scheme.
635  *
636  * These time-based event complications are \b not required on the following
637  * platforms:
638  *  - Darwin
639  *  - Linux, provided that the following version requirements are satisfied:
640  *   - Linux v2.6.27 or newer, compiled with timerfd support
641  *   - glibc v2.9 or newer
642  *   - libusb v1.0.5 or newer
643  *
644  * Under these configurations, libusb_get_next_timeout() will \em always return
645  * 0, so your main loop can be simplified to:
646 \code
647 // initialise libusb
648
649 libusb_get_pollfds(ctx)
650 while (user has not requested application exit) {
651         poll(on libusb file descriptors plus any other event sources of interest,
652                 using any timeout that you like)
653         if (poll() indicated activity on libusb file descriptors)
654                 libusb_handle_events_timeout(ctx, 0);
655         // handle events from other sources here
656 }
657
658 // clean up and exit
659 \endcode
660  *
661  * Do remember that if you simplify your main loop to the above, you will
662  * lose compatibility with some platforms (including legacy Linux platforms,
663  * and <em>any future platforms supported by libusb which may have time-based
664  * event requirements</em>). The resultant problems will likely appear as
665  * strange bugs in your application.
666  *
667  * You can use the libusb_pollfds_handle_timeouts() function to do a runtime
668  * check to see if it is safe to ignore the time-based event complications.
669  * If your application has taken the shortcut of ignoring libusb's next timeout
670  * in your main loop, then you are advised to check the return value of
671  * libusb_pollfds_handle_timeouts() during application startup, and to abort
672  * if the platform does suffer from these timing complications.
673  *
674  * \subsection fdsetchange Changes in the file descriptor set
675  *
676  * The set of file descriptors that libusb uses as event sources may change
677  * during the life of your application. Rather than having to repeatedly
678  * call libusb_get_pollfds(), you can set up notification functions for when
679  * the file descriptor set changes using libusb_set_pollfd_notifiers().
680  *
681  * \subsection mtissues Multi-threaded considerations
682  *
683  * Unfortunately, the situation is complicated further when multiple threads
684  * come into play. If two threads are monitoring the same file descriptors,
685  * the fact that only one thread will be woken up when an event occurs causes
686  * some headaches.
687  *
688  * The events lock, event waiters lock, and libusb_handle_events_locked()
689  * entities are added to solve these problems. You do not need to be concerned
690  * with these entities otherwise.
691  *
692  * See the extra documentation: \ref mtasync
693  */
694
695 /** \page mtasync Multi-threaded applications and asynchronous I/O
696  *
697  * libusb is a thread-safe library, but extra considerations must be applied
698  * to applications which interact with libusb from multiple threads.
699  *
700  * The underlying issue that must be addressed is that all libusb I/O
701  * revolves around monitoring file descriptors through the poll()/select()
702  * system calls. This is directly exposed at the
703  * \ref asyncio "asynchronous interface" but it is important to note that the
704  * \ref syncio "synchronous interface" is implemented on top of the
705  * asynchonrous interface, therefore the same considerations apply.
706  *
707  * The issue is that if two or more threads are concurrently calling poll()
708  * or select() on libusb's file descriptors then only one of those threads
709  * will be woken up when an event arrives. The others will be completely
710  * oblivious that anything has happened.
711  *
712  * Consider the following pseudo-code, which submits an asynchronous transfer
713  * then waits for its completion. This style is one way you could implement a
714  * synchronous interface on top of the asynchronous interface (and libusb
715  * does something similar, albeit more advanced due to the complications
716  * explained on this page).
717  *
718 \code
719 void cb(struct libusb_transfer *transfer)
720 {
721         int *completed = transfer->user_data;
722         *completed = 1;
723 }
724
725 void myfunc() {
726         struct libusb_transfer *transfer;
727         unsigned char buffer[LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE];
728         int completed = 0;
729
730         transfer = libusb_alloc_transfer(0);
731         libusb_fill_control_setup(buffer,
732                 LIBUSB_REQUEST_TYPE_VENDOR | LIBUSB_ENDPOINT_OUT, 0x04, 0x01, 0, 0);
733         libusb_fill_control_transfer(transfer, dev, buffer, cb, &completed, 1000);
734         libusb_submit_transfer(transfer);
735
736         while (!completed) {
737                 poll(libusb file descriptors, 120*1000);
738                 if (poll indicates activity)
739                         libusb_handle_events_timeout(ctx, 0);
740         }
741         printf("completed!");
742         // other code here
743 }
744 \endcode
745  *
746  * Here we are <em>serializing</em> completion of an asynchronous event
747  * against a condition - the condition being completion of a specific transfer.
748  * The poll() loop has a long timeout to minimize CPU usage during situations
749  * when nothing is happening (it could reasonably be unlimited).
750  *
751  * If this is the only thread that is polling libusb's file descriptors, there
752  * is no problem: there is no danger that another thread will swallow up the
753  * event that we are interested in. On the other hand, if there is another
754  * thread polling the same descriptors, there is a chance that it will receive
755  * the event that we were interested in. In this situation, <tt>myfunc()</tt>
756  * will only realise that the transfer has completed on the next iteration of
757  * the loop, <em>up to 120 seconds later.</em> Clearly a two-minute delay is
758  * undesirable, and don't even think about using short timeouts to circumvent
759  * this issue!
760  * 
761  * The solution here is to ensure that no two threads are ever polling the
762  * file descriptors at the same time. A naive implementation of this would
763  * impact the capabilities of the library, so libusb offers the scheme
764  * documented below to ensure no loss of functionality.
765  *
766  * Before we go any further, it is worth mentioning that all libusb-wrapped
767  * event handling procedures fully adhere to the scheme documented below.
768  * This includes libusb_handle_events() and all the synchronous I/O functions - 
769  * libusb hides this headache from you. You do not need to worry about any
770  * of these issues if you stick to that level.
771  *
772  * The problem is when we consider the fact that libusb exposes file
773  * descriptors to allow for you to integrate asynchronous USB I/O into
774  * existing main loops, effectively allowing you to do some work behind
775  * libusb's back. If you do take libusb's file descriptors and pass them to
776  * poll()/select() yourself, you need to be aware of the associated issues.
777  *
778  * \section eventlock The events lock
779  *
780  * The first concept to be introduced is the events lock. The events lock
781  * is used to serialize threads that want to handle events, such that only
782  * one thread is handling events at any one time.
783  *
784  * You must take the events lock before polling libusb file descriptors,
785  * using libusb_lock_events(). You must release the lock as soon as you have
786  * aborted your poll()/select() loop, using libusb_unlock_events().
787  *
788  * \section threadwait Letting other threads do the work for you
789  *
790  * Although the events lock is a critical part of the solution, it is not
791  * enough on it's own. You might wonder if the following is sufficient...
792 \code
793         libusb_lock_events(ctx);
794         while (!completed) {
795                 poll(libusb file descriptors, 120*1000);
796                 if (poll indicates activity)
797                         libusb_handle_events_timeout(ctx, 0);
798         }
799         libusb_unlock_events(ctx);
800 \endcode
801  * ...and the answer is that it is not. This is because the transfer in the
802  * code shown above may take a long time (say 30 seconds) to complete, and
803  * the lock is not released until the transfer is completed.
804  *
805  * Another thread with similar code that wants to do event handling may be
806  * working with a transfer that completes after a few milliseconds. Despite
807  * having such a quick completion time, the other thread cannot check that
808  * status of its transfer until the code above has finished (30 seconds later)
809  * due to contention on the lock.
810  *
811  * To solve this, libusb offers you a mechanism to determine when another
812  * thread is handling events. It also offers a mechanism to block your thread
813  * until the event handling thread has completed an event (and this mechanism
814  * does not involve polling of file descriptors).
815  *
816  * After determining that another thread is currently handling events, you
817  * obtain the <em>event waiters</em> lock using libusb_lock_event_waiters().
818  * You then re-check that some other thread is still handling events, and if
819  * so, you call libusb_wait_for_event().
820  *
821  * libusb_wait_for_event() puts your application to sleep until an event
822  * occurs, or until a thread releases the events lock. When either of these
823  * things happen, your thread is woken up, and should re-check the condition
824  * it was waiting on. It should also re-check that another thread is handling
825  * events, and if not, it should start handling events itself.
826  *
827  * This looks like the following, as pseudo-code:
828 \code
829 retry:
830 if (libusb_try_lock_events(ctx) == 0) {
831         // we obtained the event lock: do our own event handling
832         while (!completed) {
833                 if (!libusb_event_handling_ok(ctx)) {
834                         libusb_unlock_events(ctx);
835                         goto retry;
836                 }
837                 poll(libusb file descriptors, 120*1000);
838                 if (poll indicates activity)
839                         libusb_handle_events_locked(ctx, 0);
840         }
841         libusb_unlock_events(ctx);
842 } else {
843         // another thread is doing event handling. wait for it to signal us that
844         // an event has completed
845         libusb_lock_event_waiters(ctx);
846
847         while (!completed) {
848                 // now that we have the event waiters lock, double check that another
849                 // thread is still handling events for us. (it may have ceased handling
850                 // events in the time it took us to reach this point)
851                 if (!libusb_event_handler_active(ctx)) {
852                         // whoever was handling events is no longer doing so, try again
853                         libusb_unlock_event_waiters(ctx);
854                         goto retry;
855                 }
856         
857                 libusb_wait_for_event(ctx);
858         }
859         libusb_unlock_event_waiters(ctx);
860 }
861 printf("completed!\n");
862 \endcode
863  *
864  * A naive look at the above code may suggest that this can only support
865  * one event waiter (hence a total of 2 competing threads, the other doing
866  * event handling), because the event waiter seems to have taken the event
867  * waiters lock while waiting for an event. However, the system does support
868  * multiple event waiters, because libusb_wait_for_event() actually drops
869  * the lock while waiting, and reaquires it before continuing.
870  *
871  * We have now implemented code which can dynamically handle situations where
872  * nobody is handling events (so we should do it ourselves), and it can also
873  * handle situations where another thread is doing event handling (so we can
874  * piggyback onto them). It is also equipped to handle a combination of
875  * the two, for example, another thread is doing event handling, but for
876  * whatever reason it stops doing so before our condition is met, so we take
877  * over the event handling.
878  *
879  * Four functions were introduced in the above pseudo-code. Their importance
880  * should be apparent from the code shown above.
881  * -# libusb_try_lock_events() is a non-blocking function which attempts
882  *    to acquire the events lock but returns a failure code if it is contended.
883  * -# libusb_event_handling_ok() checks that libusb is still happy for your
884  *    thread to be performing event handling. Sometimes, libusb needs to
885  *    interrupt the event handler, and this is how you can check if you have
886  *    been interrupted. If this function returns 0, the correct behaviour is
887  *    for you to give up the event handling lock, and then to repeat the cycle.
888  *    The following libusb_try_lock_events() will fail, so you will become an
889  *    events waiter. For more information on this, read \ref fullstory below.
890  * -# libusb_handle_events_locked() is a variant of
891  *    libusb_handle_events_timeout() that you can call while holding the
892  *    events lock. libusb_handle_events_timeout() itself implements similar
893  *    logic to the above, so be sure not to call it when you are
894  *    "working behind libusb's back", as is the case here.
895  * -# libusb_event_handler_active() determines if someone is currently
896  *    holding the events lock
897  *
898  * You might be wondering why there is no function to wake up all threads
899  * blocked on libusb_wait_for_event(). This is because libusb can do this
900  * internally: it will wake up all such threads when someone calls
901  * libusb_unlock_events() or when a transfer completes (at the point after its
902  * callback has returned).
903  *
904  * \subsection fullstory The full story
905  *
906  * The above explanation should be enough to get you going, but if you're
907  * really thinking through the issues then you may be left with some more
908  * questions regarding libusb's internals. If you're curious, read on, and if
909  * not, skip to the next section to avoid confusing yourself!
910  *
911  * The immediate question that may spring to mind is: what if one thread
912  * modifies the set of file descriptors that need to be polled while another
913  * thread is doing event handling?
914  *
915  * There are 2 situations in which this may happen.
916  * -# libusb_open() will add another file descriptor to the poll set,
917  *    therefore it is desirable to interrupt the event handler so that it
918  *    restarts, picking up the new descriptor.
919  * -# libusb_close() will remove a file descriptor from the poll set. There
920  *    are all kinds of race conditions that could arise here, so it is
921  *    important that nobody is doing event handling at this time.
922  *
923  * libusb handles these issues internally, so application developers do not
924  * have to stop their event handlers while opening/closing devices. Here's how
925  * it works, focusing on the libusb_close() situation first:
926  *
927  * -# During initialization, libusb opens an internal pipe, and it adds the read
928  *    end of this pipe to the set of file descriptors to be polled.
929  * -# During libusb_close(), libusb writes some dummy data on this control pipe.
930  *    This immediately interrupts the event handler. libusb also records
931  *    internally that it is trying to interrupt event handlers for this
932  *    high-priority event.
933  * -# At this point, some of the functions described above start behaving
934  *    differently:
935  *   - libusb_event_handling_ok() starts returning 1, indicating that it is NOT
936  *     OK for event handling to continue.
937  *   - libusb_try_lock_events() starts returning 1, indicating that another
938  *     thread holds the event handling lock, even if the lock is uncontended.
939  *   - libusb_event_handler_active() starts returning 1, indicating that
940  *     another thread is doing event handling, even if that is not true.
941  * -# The above changes in behaviour result in the event handler stopping and
942  *    giving up the events lock very quickly, giving the high-priority
943  *    libusb_close() operation a "free ride" to acquire the events lock. All
944  *    threads that are competing to do event handling become event waiters.
945  * -# With the events lock held inside libusb_close(), libusb can safely remove
946  *    a file descriptor from the poll set, in the safety of knowledge that
947  *    nobody is polling those descriptors or trying to access the poll set.
948  * -# After obtaining the events lock, the close operation completes very
949  *    quickly (usually a matter of milliseconds) and then immediately releases
950  *    the events lock.
951  * -# At the same time, the behaviour of libusb_event_handling_ok() and friends
952  *    reverts to the original, documented behaviour.
953  * -# The release of the events lock causes the threads that are waiting for
954  *    events to be woken up and to start competing to become event handlers
955  *    again. One of them will succeed; it will then re-obtain the list of poll
956  *    descriptors, and USB I/O will then continue as normal.
957  *
958  * libusb_open() is similar, and is actually a more simplistic case. Upon a
959  * call to libusb_open():
960  *
961  * -# The device is opened and a file descriptor is added to the poll set.
962  * -# libusb sends some dummy data on the control pipe, and records that it
963  *    is trying to modify the poll descriptor set.
964  * -# The event handler is interrupted, and the same behaviour change as for
965  *    libusb_close() takes effect, causing all event handling threads to become
966  *    event waiters.
967  * -# The libusb_open() implementation takes its free ride to the events lock.
968  * -# Happy that it has successfully paused the events handler, libusb_open()
969  *    releases the events lock.
970  * -# The event waiter threads are all woken up and compete to become event
971  *    handlers again. The one that succeeds will obtain the list of poll
972  *    descriptors again, which will include the addition of the new device.
973  *
974  * \subsection concl Closing remarks
975  *
976  * The above may seem a little complicated, but hopefully I have made it clear
977  * why such complications are necessary. Also, do not forget that this only
978  * applies to applications that take libusb's file descriptors and integrate
979  * them into their own polling loops.
980  *
981  * You may decide that it is OK for your multi-threaded application to ignore
982  * some of the rules and locks detailed above, because you don't think that
983  * two threads can ever be polling the descriptors at the same time. If that
984  * is the case, then that's good news for you because you don't have to worry.
985  * But be careful here; remember that the synchronous I/O functions do event
986  * handling internally. If you have one thread doing event handling in a loop
987  * (without implementing the rules and locking semantics documented above)
988  * and another trying to send a synchronous USB transfer, you will end up with
989  * two threads monitoring the same descriptors, and the above-described
990  * undesirable behaviour occuring. The solution is for your polling thread to
991  * play by the rules; the synchronous I/O functions do so, and this will result
992  * in them getting along in perfect harmony.
993  *
994  * If you do have a dedicated thread doing event handling, it is perfectly
995  * legal for it to take the event handling lock for long periods of time. Any
996  * synchronous I/O functions you call from other threads will transparently
997  * fall back to the "event waiters" mechanism detailed above. The only
998  * consideration that your event handling thread must apply is the one related
999  * to libusb_event_handling_ok(): you must call this before every poll(), and
1000  * give up the events lock if instructed.
1001  */
1002
1003 int usbi_io_init(struct libusb_context *ctx)
1004 {
1005         int r;
1006
1007         usbi_mutex_init(&ctx->flying_transfers_lock, NULL);
1008         usbi_mutex_init(&ctx->pollfds_lock, NULL);
1009         usbi_mutex_init(&ctx->pollfd_modify_lock, NULL);
1010         usbi_mutex_init(&ctx->events_lock, NULL);
1011         usbi_mutex_init(&ctx->event_waiters_lock, NULL);
1012         usbi_cond_init(&ctx->event_waiters_cond, NULL);
1013         list_init(&ctx->flying_transfers);
1014         list_init(&ctx->pollfds);
1015
1016         /* FIXME should use an eventfd on kernels that support it */
1017         r = pipe(ctx->ctrl_pipe);
1018         if (r < 0)
1019                 return LIBUSB_ERROR_OTHER;
1020
1021         r = usbi_add_pollfd(ctx, ctx->ctrl_pipe[0], POLLIN);
1022         if (r < 0)
1023                 return r;
1024
1025 #ifdef USBI_TIMERFD_AVAILABLE
1026         ctx->timerfd = timerfd_create(usbi_backend->get_timerfd_clockid(),
1027                 TFD_NONBLOCK);
1028         if (ctx->timerfd >= 0) {
1029                 usbi_dbg("using timerfd for timeouts");
1030                 r = usbi_add_pollfd(ctx, ctx->timerfd, POLLIN);
1031                 if (r < 0) {
1032                         close(ctx->timerfd);
1033                         return r;
1034                 }
1035         } else {
1036                 usbi_dbg("timerfd not available (code %d error %d)", ctx->timerfd, errno);
1037                 ctx->timerfd = -1;
1038         }
1039 #endif
1040
1041         return 0;
1042 }
1043
1044 void usbi_io_exit(struct libusb_context *ctx)
1045 {
1046         usbi_remove_pollfd(ctx, ctx->ctrl_pipe[0]);
1047         close(ctx->ctrl_pipe[0]);
1048         close(ctx->ctrl_pipe[1]);
1049 #ifdef USBI_TIMERFD_AVAILABLE
1050         if (usbi_using_timerfd(ctx)) {
1051                 usbi_remove_pollfd(ctx, ctx->timerfd);
1052                 close(ctx->timerfd);
1053         }
1054 #endif
1055 }
1056
1057 static int calculate_timeout(struct usbi_transfer *transfer)
1058 {
1059         int r;
1060         struct timespec current_time;
1061         unsigned int timeout =
1062                 __USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(transfer)->timeout;
1063
1064         if (!timeout)
1065                 return 0;
1066
1067         r = usbi_backend->clock_gettime(USBI_CLOCK_MONOTONIC, &current_time);
1068         if (r < 0) {
1069                 usbi_err(ITRANSFER_CTX(transfer),
1070                         "failed to read monotonic clock, errno=%d", errno);
1071                 return r;
1072         }
1073
1074         current_time.tv_sec += timeout / 1000;
1075         current_time.tv_nsec += (timeout % 1000) * 1000000;
1076
1077         if (current_time.tv_nsec > 1000000000) {
1078                 current_time.tv_nsec -= 1000000000;
1079                 current_time.tv_sec++;
1080         }
1081
1082         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&transfer->timeout, &current_time);
1083         return 0;
1084 }
1085
1086 /* add a transfer to the (timeout-sorted) active transfers list.
1087  * returns 1 if the transfer has a timeout and it is the timeout next to
1088  * expire */
1089 static int add_to_flying_list(struct usbi_transfer *transfer)
1090 {
1091         struct usbi_transfer *cur;
1092         struct timeval *timeout = &transfer->timeout;
1093         struct libusb_context *ctx = ITRANSFER_CTX(transfer);
1094         int r = 0;
1095         int first = 1;
1096
1097         usbi_mutex_lock(&ctx->flying_transfers_lock);
1098
1099         /* if we have no other flying transfers, start the list with this one */
1100         if (list_empty(&ctx->flying_transfers)) {
1101                 list_add(&transfer->list, &ctx->flying_transfers);
1102                 if (timerisset(timeout))
1103                         r = 1;
1104                 goto out;
1105         }
1106
1107         /* if we have infinite timeout, append to end of list */
1108         if (!timerisset(timeout)) {
1109                 list_add_tail(&transfer->list, &ctx->flying_transfers);
1110                 goto out;
1111         }
1112
1113         /* otherwise, find appropriate place in list */
1114         list_for_each_entry(cur, &ctx->flying_transfers, list) {
1115                 /* find first timeout that occurs after the transfer in question */
1116                 struct timeval *cur_tv = &cur->timeout;
1117
1118                 if (!timerisset(cur_tv) || (cur_tv->tv_sec > timeout->tv_sec) ||
1119                                 (cur_tv->tv_sec == timeout->tv_sec &&
1120                                         cur_tv->tv_usec > timeout->tv_usec)) {
1121                         list_add_tail(&transfer->list, &cur->list);
1122                         r = first;
1123                         goto out;
1124                 }
1125                 first = 0;
1126         }
1127
1128         /* otherwise we need to be inserted at the end */
1129         list_add_tail(&transfer->list, &ctx->flying_transfers);
1130 out:
1131         usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
1132         return r;
1133 }
1134
1135 /** \ingroup asyncio
1136  * Allocate a libusb transfer with a specified number of isochronous packet
1137  * descriptors. The returned transfer is pre-initialized for you. When the new
1138  * transfer is no longer needed, it should be freed with
1139  * libusb_free_transfer().
1140  *
1141  * Transfers intended for non-isochronous endpoints (e.g. control, bulk,
1142  * interrupt) should specify an iso_packets count of zero.
1143  *
1144  * For transfers intended for isochronous endpoints, specify an appropriate
1145  * number of packet descriptors to be allocated as part of the transfer.
1146  * The returned transfer is not specially initialized for isochronous I/O;
1147  * you are still required to set the
1148  * \ref libusb_transfer::num_iso_packets "num_iso_packets" and
1149  * \ref libusb_transfer::type "type" fields accordingly.
1150  *
1151  * It is safe to allocate a transfer with some isochronous packets and then
1152  * use it on a non-isochronous endpoint. If you do this, ensure that at time
1153  * of submission, num_iso_packets is 0 and that type is set appropriately.
1154  *
1155  * \param iso_packets number of isochronous packet descriptors to allocate
1156  * \returns a newly allocated transfer, or NULL on error
1157  */
1158 API_EXPORTED struct libusb_transfer *libusb_alloc_transfer(int iso_packets)
1159 {
1160         size_t os_alloc_size = usbi_backend->transfer_priv_size
1161                 + (usbi_backend->add_iso_packet_size * iso_packets);
1162         int alloc_size = sizeof(struct usbi_transfer)
1163                 + sizeof(struct libusb_transfer)
1164                 + (sizeof(struct libusb_iso_packet_descriptor) * iso_packets)
1165                 + os_alloc_size;
1166         struct usbi_transfer *itransfer = malloc(alloc_size);
1167         if (!itransfer)
1168                 return NULL;
1169
1170         memset(itransfer, 0, alloc_size);
1171         itransfer->num_iso_packets = iso_packets;
1172         usbi_mutex_init(&itransfer->lock, NULL);
1173         return __USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(itransfer);
1174 }
1175
1176 /** \ingroup asyncio
1177  * Free a transfer structure. This should be called for all transfers
1178  * allocated with libusb_alloc_transfer().
1179  *
1180  * If the \ref libusb_transfer_flags::LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER
1181  * "LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER" flag is set and the transfer buffer is
1182  * non-NULL, this function will also free the transfer buffer using the
1183  * standard system memory allocator (e.g. free()).
1184  *
1185  * It is legal to call this function with a NULL transfer. In this case,
1186  * the function will simply return safely.
1187  *
1188  * It is not legal to free an active transfer (one which has been submitted
1189  * and has not yet completed).
1190  *
1191  * \param transfer the transfer to free
1192  */
1193 API_EXPORTED void libusb_free_transfer(struct libusb_transfer *transfer)
1194 {
1195         struct usbi_transfer *itransfer;
1196         if (!transfer)
1197                 return;
1198
1199         if (transfer->flags & LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER && transfer->buffer)
1200                 free(transfer->buffer);
1201
1202         itransfer = __LIBUSB_TRANSFER_TO_USBI_TRANSFER(transfer);
1203         usbi_mutex_destroy(&itransfer->lock);
1204         free(itransfer);
1205 }
1206
1207 /** \ingroup asyncio
1208  * Submit a transfer. This function will fire off the USB transfer and then
1209  * return immediately.
1210  *
1211  * \param transfer the transfer to submit
1212  * \returns 0 on success
1213  * \returns LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE if the device has been disconnected
1214  * \returns LIBUSB_ERROR_BUSY if the transfer has already been submitted.
1215  * \returns another LIBUSB_ERROR code on other failure
1216  */
1217 API_EXPORTED int libusb_submit_transfer(struct libusb_transfer *transfer)
1218 {
1219         struct libusb_context *ctx = TRANSFER_CTX(transfer);
1220         struct usbi_transfer *itransfer =
1221                 __LIBUSB_TRANSFER_TO_USBI_TRANSFER(transfer);
1222         int r;
1223         int first;
1224
1225         usbi_mutex_lock(&itransfer->lock);
1226         itransfer->transferred = 0;
1227         itransfer->flags = 0;
1228         r = calculate_timeout(itransfer);
1229         if (r < 0) {
1230                 r = LIBUSB_ERROR_OTHER;
1231                 goto out;
1232         }
1233
1234         first = add_to_flying_list(itransfer);
1235         r = usbi_backend->submit_transfer(itransfer);
1236         if (r) {
1237                 usbi_mutex_lock(&ctx->flying_transfers_lock);
1238                 list_del(&itransfer->list);
1239                 usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
1240         }
1241 #ifdef USBI_TIMERFD_AVAILABLE
1242         else if (first && usbi_using_timerfd(ctx)) {
1243                 /* if this transfer has the lowest timeout of all active transfers,
1244                  * rearm the timerfd with this transfer's timeout */
1245                 const struct itimerspec it = { {0, 0},
1246                         { itransfer->timeout.tv_sec, itransfer->timeout.tv_usec * 1000 } };
1247                 usbi_dbg("arm timerfd for timeout in %dms (first in line)", transfer->timeout);
1248                 r = timerfd_settime(ctx->timerfd, TFD_TIMER_ABSTIME, &it, NULL);
1249                 if (r < 0)
1250                         r = LIBUSB_ERROR_OTHER;
1251         }
1252 #endif
1253
1254 out:
1255         usbi_mutex_unlock(&itransfer->lock);
1256         return r;
1257 }
1258
1259 /** \ingroup asyncio
1260  * Asynchronously cancel a previously submitted transfer.
1261  * This function returns immediately, but this does not indicate cancellation
1262  * is complete. Your callback function will be invoked at some later time
1263  * with a transfer status of
1264  * \ref libusb_transfer_status::LIBUSB_TRANSFER_CANCELLED
1265  * "LIBUSB_TRANSFER_CANCELLED."
1266  *
1267  * \param transfer the transfer to cancel
1268  * \returns 0 on success
1269  * \returns LIBUSB_ERROR_NOT_FOUND if the transfer is already complete or
1270  * cancelled.
1271  * \returns a LIBUSB_ERROR code on failure
1272  */
1273 API_EXPORTED int libusb_cancel_transfer(struct libusb_transfer *transfer)
1274 {
1275         struct usbi_transfer *itransfer =
1276                 __LIBUSB_TRANSFER_TO_USBI_TRANSFER(transfer);
1277         int r;
1278
1279         usbi_dbg("");
1280         usbi_mutex_lock(&itransfer->lock);
1281         r = usbi_backend->cancel_transfer(itransfer);
1282         if (r < 0)
1283                 usbi_err(TRANSFER_CTX(transfer),
1284                         "cancel transfer failed error %d", r);
1285         usbi_mutex_unlock(&itransfer->lock);
1286         return r;
1287 }
1288
1289 #ifdef USBI_TIMERFD_AVAILABLE
1290 static int disarm_timerfd(struct libusb_context *ctx)
1291 {
1292         const struct itimerspec disarm_timer = { { 0, 0 }, { 0, 0 } };
1293         int r;
1294
1295         usbi_dbg("");
1296         r = timerfd_settime(ctx->timerfd, 0, &disarm_timer, NULL);
1297         if (r < 0)
1298                 return LIBUSB_ERROR_OTHER;
1299         else
1300                 return 0;
1301 }
1302
1303 /* iterates through the flying transfers, and rearms the timerfd based on the
1304  * next upcoming timeout.
1305  * must be called with flying_list locked.
1306  * returns 0 if there was no timeout to arm, 1 if the next timeout was armed,
1307  * or a LIBUSB_ERROR code on failure.
1308  */
1309 static int arm_timerfd_for_next_timeout(struct libusb_context *ctx)
1310 {
1311         struct usbi_transfer *transfer;
1312
1313         list_for_each_entry(transfer, &ctx->flying_transfers, list) {
1314                 struct timeval *cur_tv = &transfer->timeout;
1315
1316                 /* if we've reached transfers of infinite timeout, then we have no
1317                  * arming to do */
1318                 if (!timerisset(cur_tv))
1319                         return 0;
1320
1321                 /* act on first transfer that is not already cancelled */
1322                 if (!(transfer->flags & USBI_TRANSFER_TIMED_OUT)) {
1323                         int r;
1324                         const struct itimerspec it = { {0, 0},
1325                                 { cur_tv->tv_sec, cur_tv->tv_usec * 1000 } };
1326                         usbi_dbg("next timeout originally %dms", __USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(transfer)->timeout);
1327                         r = timerfd_settime(ctx->timerfd, TFD_TIMER_ABSTIME, &it, NULL);
1328                         if (r < 0)
1329                                 return LIBUSB_ERROR_OTHER;
1330                         return 1;
1331                 }
1332         }
1333
1334         return 0;
1335 }
1336 #else
1337 static int disarm_timerfd(struct libusb_context *ctx)
1338 {
1339         return 0;
1340 }
1341 static int arm_timerfd_for_next_timeout(struct libusb_context *ctx)
1342 {
1343         return 0;
1344 }
1345 #endif
1346
1347 /* Handle completion of a transfer (completion might be an error condition).
1348  * This will invoke the user-supplied callback function, which may end up
1349  * freeing the transfer. Therefore you cannot use the transfer structure
1350  * after calling this function, and you should free all backend-specific
1351  * data before calling it.
1352  * Do not call this function with the usbi_transfer lock held. User-specified
1353  * callback functions may attempt to directly resubmit the transfer, which
1354  * will attempt to take the lock. */
1355 int usbi_handle_transfer_completion(struct usbi_transfer *itransfer,
1356         enum libusb_transfer_status status)
1357 {
1358         struct libusb_transfer *transfer =
1359                 __USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(itransfer);
1360         struct libusb_context *ctx = TRANSFER_CTX(transfer);
1361         uint8_t flags;
1362         int r;
1363
1364         /* FIXME: could be more intelligent with the timerfd here. we don't need
1365          * to disarm the timerfd if there was no timer running, and we only need
1366          * to rearm the timerfd if the transfer that expired was the one with
1367          * the shortest timeout. */
1368
1369         usbi_mutex_lock(&ctx->flying_transfers_lock);
1370         list_del(&itransfer->list);
1371         r = arm_timerfd_for_next_timeout(ctx);
1372         usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
1373
1374         if (r < 0) {
1375                 return r;
1376         } else if (r == 0) {
1377                 r = disarm_timerfd(ctx);
1378                 if (r < 0)
1379                         return r;
1380         }
1381
1382         if (status == LIBUSB_TRANSFER_COMPLETED
1383                         && transfer->flags & LIBUSB_TRANSFER_SHORT_NOT_OK) {
1384                 int rqlen = transfer->length;
1385                 if (transfer->type == LIBUSB_TRANSFER_TYPE_CONTROL)
1386                         rqlen -= LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE;
1387                 if (rqlen != itransfer->transferred) {
1388                         usbi_dbg("interpreting short transfer as error");
1389                         status = LIBUSB_TRANSFER_ERROR;
1390                 }
1391         }
1392
1393         flags = transfer->flags;
1394         transfer->status = status;
1395         transfer->actual_length = itransfer->transferred;
1396         if (transfer->callback)
1397                 transfer->callback(transfer);
1398         /* transfer might have been freed by the above call, do not use from
1399          * this point. */
1400         if (flags & LIBUSB_TRANSFER_FREE_TRANSFER)
1401                 libusb_free_transfer(transfer);
1402         usbi_mutex_lock(&ctx->event_waiters_lock);
1403         usbi_cond_broadcast(&ctx->event_waiters_cond);
1404         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_waiters_lock);
1405         return 0;
1406 }
1407
1408 /* Similar to usbi_handle_transfer_completion() but exclusively for transfers
1409  * that were asynchronously cancelled. The same concerns w.r.t. freeing of
1410  * transfers exist here.
1411  * Do not call this function with the usbi_transfer lock held. User-specified
1412  * callback functions may attempt to directly resubmit the transfer, which
1413  * will attempt to take the lock. */
1414 int usbi_handle_transfer_cancellation(struct usbi_transfer *transfer)
1415 {
1416         /* if the URB was cancelled due to timeout, report timeout to the user */
1417         if (transfer->flags & USBI_TRANSFER_TIMED_OUT) {
1418                 usbi_dbg("detected timeout cancellation");
1419                 return usbi_handle_transfer_completion(transfer, LIBUSB_TRANSFER_TIMED_OUT);
1420         }
1421
1422         /* otherwise its a normal async cancel */
1423         return usbi_handle_transfer_completion(transfer, LIBUSB_TRANSFER_CANCELLED);
1424 }
1425
1426 /** \ingroup poll
1427  * Attempt to acquire the event handling lock. This lock is used to ensure that
1428  * only one thread is monitoring libusb event sources at any one time.
1429  *
1430  * You only need to use this lock if you are developing an application
1431  * which calls poll() or select() on libusb's file descriptors directly.
1432  * If you stick to libusb's event handling loop functions (e.g.
1433  * libusb_handle_events()) then you do not need to be concerned with this
1434  * locking.
1435  *
1436  * While holding this lock, you are trusted to actually be handling events.
1437  * If you are no longer handling events, you must call libusb_unlock_events()
1438  * as soon as possible.
1439  *
1440  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1441  * \returns 0 if the lock was obtained successfully
1442  * \returns 1 if the lock was not obtained (i.e. another thread holds the lock)
1443  * \see \ref mtasync
1444  */
1445 API_EXPORTED int libusb_try_lock_events(libusb_context *ctx)
1446 {
1447         int r;
1448         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
1449
1450         /* is someone else waiting to modify poll fds? if so, don't let this thread
1451          * start event handling */
1452         usbi_mutex_lock(&ctx->pollfd_modify_lock);
1453         r = ctx->pollfd_modify;
1454         usbi_mutex_unlock(&ctx->pollfd_modify_lock);
1455         if (r) {
1456                 usbi_dbg("someone else is modifying poll fds");
1457                 return 1;
1458         }
1459
1460         r = usbi_mutex_trylock(&ctx->events_lock);
1461         if (r)
1462                 return 1;
1463
1464         ctx->event_handler_active = 1;  
1465         return 0;
1466 }
1467
1468 /** \ingroup poll
1469  * Acquire the event handling lock, blocking until successful acquisition if
1470  * it is contended. This lock is used to ensure that only one thread is
1471  * monitoring libusb event sources at any one time.
1472  *
1473  * You only need to use this lock if you are developing an application
1474  * which calls poll() or select() on libusb's file descriptors directly.
1475  * If you stick to libusb's event handling loop functions (e.g.
1476  * libusb_handle_events()) then you do not need to be concerned with this
1477  * locking.
1478  *
1479  * While holding this lock, you are trusted to actually be handling events.
1480  * If you are no longer handling events, you must call libusb_unlock_events()
1481  * as soon as possible.
1482  *
1483  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1484  * \see \ref mtasync
1485  */
1486 API_EXPORTED void libusb_lock_events(libusb_context *ctx)
1487 {
1488         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
1489         usbi_mutex_lock(&ctx->events_lock);
1490         ctx->event_handler_active = 1;
1491 }
1492
1493 /** \ingroup poll
1494  * Release the lock previously acquired with libusb_try_lock_events() or
1495  * libusb_lock_events(). Releasing this lock will wake up any threads blocked
1496  * on libusb_wait_for_event().
1497  *
1498  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1499  * \see \ref mtasync
1500  */
1501 API_EXPORTED void libusb_unlock_events(libusb_context *ctx)
1502 {
1503         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
1504         ctx->event_handler_active = 0;
1505         usbi_mutex_unlock(&ctx->events_lock);
1506
1507         /* FIXME: perhaps we should be a bit more efficient by not broadcasting
1508          * the availability of the events lock when we are modifying pollfds
1509          * (check ctx->pollfd_modify)? */
1510         usbi_mutex_lock(&ctx->event_waiters_lock);
1511         usbi_cond_broadcast(&ctx->event_waiters_cond);
1512         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_waiters_lock);
1513 }
1514
1515 /** \ingroup poll
1516  * Determine if it is still OK for this thread to be doing event handling.
1517  *
1518  * Sometimes, libusb needs to temporarily pause all event handlers, and this
1519  * is the function you should use before polling file descriptors to see if
1520  * this is the case.
1521  *
1522  * If this function instructs your thread to give up the events lock, you
1523  * should just continue the usual logic that is documented in \ref mtasync.
1524  * On the next iteration, your thread will fail to obtain the events lock,
1525  * and will hence become an event waiter.
1526  *
1527  * This function should be called while the events lock is held: you don't
1528  * need to worry about the results of this function if your thread is not
1529  * the current event handler.
1530  *
1531  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1532  * \returns 1 if event handling can start or continue
1533  * \returns 0 if this thread must give up the events lock
1534  * \see \ref fullstory "Multi-threaded I/O: the full story"
1535  */
1536 API_EXPORTED int libusb_event_handling_ok(libusb_context *ctx)
1537 {
1538         int r;
1539         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
1540
1541         /* is someone else waiting to modify poll fds? if so, don't let this thread
1542          * continue event handling */
1543         usbi_mutex_lock(&ctx->pollfd_modify_lock);
1544         r = ctx->pollfd_modify;
1545         usbi_mutex_unlock(&ctx->pollfd_modify_lock);
1546         if (r) {
1547                 usbi_dbg("someone else is modifying poll fds");
1548                 return 0;
1549         }
1550
1551         return 1;
1552 }
1553
1554
1555 /** \ingroup poll
1556  * Determine if an active thread is handling events (i.e. if anyone is holding
1557  * the event handling lock).
1558  *
1559  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1560  * \returns 1 if a thread is handling events
1561  * \returns 0 if there are no threads currently handling events
1562  * \see \ref mtasync
1563  */
1564 API_EXPORTED int libusb_event_handler_active(libusb_context *ctx)
1565 {
1566         int r;
1567         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
1568
1569         /* is someone else waiting to modify poll fds? if so, don't let this thread
1570          * start event handling -- indicate that event handling is happening */
1571         usbi_mutex_lock(&ctx->pollfd_modify_lock);
1572         r = ctx->pollfd_modify;
1573         usbi_mutex_unlock(&ctx->pollfd_modify_lock);
1574         if (r) {
1575                 usbi_dbg("someone else is modifying poll fds");
1576                 return 1;
1577         }
1578
1579         return ctx->event_handler_active;
1580 }
1581
1582 /** \ingroup poll
1583  * Acquire the event waiters lock. This lock is designed to be obtained under
1584  * the situation where you want to be aware when events are completed, but
1585  * some other thread is event handling so calling libusb_handle_events() is not
1586  * allowed.
1587  *
1588  * You then obtain this lock, re-check that another thread is still handling
1589  * events, then call libusb_wait_for_event().
1590  *
1591  * You only need to use this lock if you are developing an application
1592  * which calls poll() or select() on libusb's file descriptors directly,
1593  * <b>and</b> may potentially be handling events from 2 threads simultaenously.
1594  * If you stick to libusb's event handling loop functions (e.g.
1595  * libusb_handle_events()) then you do not need to be concerned with this
1596  * locking.
1597  *
1598  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1599  * \see \ref mtasync
1600  */
1601 API_EXPORTED void libusb_lock_event_waiters(libusb_context *ctx)
1602 {
1603         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
1604         usbi_mutex_lock(&ctx->event_waiters_lock);
1605 }
1606
1607 /** \ingroup poll
1608  * Release the event waiters lock.
1609  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1610  * \see \ref mtasync
1611  */
1612 API_EXPORTED void libusb_unlock_event_waiters(libusb_context *ctx)
1613 {
1614         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
1615         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_waiters_lock);
1616 }
1617
1618 /** \ingroup poll
1619  * Wait for another thread to signal completion of an event. Must be called
1620  * with the event waiters lock held, see libusb_lock_event_waiters().
1621  *
1622  * This function will block until any of the following conditions are met:
1623  * -# The timeout expires
1624  * -# A transfer completes
1625  * -# A thread releases the event handling lock through libusb_unlock_events()
1626  *
1627  * Condition 1 is obvious. Condition 2 unblocks your thread <em>after</em>
1628  * the callback for the transfer has completed. Condition 3 is important
1629  * because it means that the thread that was previously handling events is no
1630  * longer doing so, so if any events are to complete, another thread needs to
1631  * step up and start event handling.
1632  *
1633  * This function releases the event waiters lock before putting your thread
1634  * to sleep, and reacquires the lock as it is being woken up.
1635  *
1636  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1637  * \param tv maximum timeout for this blocking function. A NULL value
1638  * indicates unlimited timeout.
1639  * \returns 0 after a transfer completes or another thread stops event handling
1640  * \returns 1 if the timeout expired
1641  * \see \ref mtasync
1642  */
1643 API_EXPORTED int libusb_wait_for_event(libusb_context *ctx, struct timeval *tv)
1644 {
1645         struct timespec timeout;
1646         int r;
1647
1648         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
1649         if (tv == NULL) {
1650                 usbi_cond_wait(&ctx->event_waiters_cond, &ctx->event_waiters_lock);
1651                 return 0;
1652         }
1653
1654         r = usbi_backend->clock_gettime(USBI_CLOCK_REALTIME, &timeout);
1655         if (r < 0) {
1656                 usbi_err(ctx, "failed to read realtime clock, error %d", errno);
1657                 return LIBUSB_ERROR_OTHER;
1658         }
1659
1660         timeout.tv_sec += tv->tv_sec;
1661         timeout.tv_nsec += tv->tv_usec * 1000;
1662         if (timeout.tv_nsec > 1000000000) {
1663                 timeout.tv_nsec -= 1000000000;
1664                 timeout.tv_sec++;
1665         }
1666
1667         r = usbi_cond_timedwait(&ctx->event_waiters_cond,
1668                 &ctx->event_waiters_lock, &timeout);
1669         return (r == ETIMEDOUT);
1670 }
1671
1672 static void handle_timeout(struct usbi_transfer *itransfer)
1673 {
1674         struct libusb_transfer *transfer =
1675                 __USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(itransfer);
1676         int r;
1677
1678         itransfer->flags |= USBI_TRANSFER_TIMED_OUT;
1679         r = libusb_cancel_transfer(transfer);
1680         if (r < 0)
1681                 usbi_warn(TRANSFER_CTX(transfer),
1682                         "async cancel failed %d errno=%d", r, errno);
1683 }
1684
1685 #ifdef USBI_OS_HANDLES_TIMEOUT
1686 static int handle_timeouts_locked(struct libusb_context *ctx)
1687 {
1688         return 0;
1689 }
1690 static int handle_timeouts(struct libusb_context *ctx)
1691 {
1692         return 0;
1693 }
1694 #else
1695 static int handle_timeouts_locked(struct libusb_context *ctx)
1696 {
1697         int r;
1698         struct timespec systime_ts;
1699         struct timeval systime;
1700         struct usbi_transfer *transfer;
1701
1702         if (list_empty(&ctx->flying_transfers))
1703                 return 0;
1704
1705         /* get current time */
1706         r = usbi_backend->clock_gettime(USBI_CLOCK_MONOTONIC, &systime_ts);
1707         if (r < 0)
1708                 return r;
1709
1710         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&systime, &systime_ts);
1711
1712         /* iterate through flying transfers list, finding all transfers that
1713          * have expired timeouts */
1714         list_for_each_entry(transfer, &ctx->flying_transfers, list) {
1715                 struct timeval *cur_tv = &transfer->timeout;
1716
1717                 /* if we've reached transfers of infinite timeout, we're all done */
1718                 if (!timerisset(cur_tv))
1719                         return 0;
1720
1721                 /* ignore timeouts we've already handled */
1722                 if (transfer->flags & USBI_TRANSFER_TIMED_OUT)
1723                         continue;
1724
1725                 /* if transfer has non-expired timeout, nothing more to do */
1726                 if ((cur_tv->tv_sec > systime.tv_sec) ||
1727                                 (cur_tv->tv_sec == systime.tv_sec &&
1728                                         cur_tv->tv_usec > systime.tv_usec))
1729                         return 0;
1730         
1731                 /* otherwise, we've got an expired timeout to handle */
1732                 handle_timeout(transfer);
1733         }
1734         return 0;
1735 }
1736
1737 static int handle_timeouts(struct libusb_context *ctx)
1738 {
1739         int r;
1740         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
1741         usbi_mutex_lock(&ctx->flying_transfers_lock);
1742         r = handle_timeouts_locked(ctx);
1743         usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
1744         return r;
1745 }
1746 #endif
1747
1748 #ifdef USBI_TIMERFD_AVAILABLE
1749 static int handle_timerfd_trigger(struct libusb_context *ctx)
1750 {
1751         int r;
1752
1753         r = disarm_timerfd(ctx);
1754         if (r < 0)
1755                 return r;
1756
1757         usbi_mutex_lock(&ctx->flying_transfers_lock);
1758
1759         /* process the timeout that just happened */
1760         r = handle_timeouts_locked(ctx);
1761         if (r < 0)
1762                 goto out;
1763
1764         /* arm for next timeout*/
1765         r = arm_timerfd_for_next_timeout(ctx);
1766
1767 out:
1768         usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
1769         return r;
1770 }
1771 #endif
1772
1773 /* do the actual event handling. assumes that no other thread is concurrently
1774  * doing the same thing. */
1775 static int handle_events(struct libusb_context *ctx, struct timeval *tv)
1776 {
1777         int r;
1778         struct usbi_pollfd *ipollfd;
1779         nfds_t nfds = 0;
1780         struct pollfd *fds;
1781         int i = -1;
1782         int timeout_ms;
1783
1784         usbi_mutex_lock(&ctx->pollfds_lock);
1785         list_for_each_entry(ipollfd, &ctx->pollfds, list)
1786                 nfds++;
1787
1788         /* TODO: malloc when number of fd's changes, not on every poll */
1789         fds = malloc(sizeof(*fds) * nfds);
1790         if (!fds)
1791                 return LIBUSB_ERROR_NO_MEM;
1792
1793         list_for_each_entry(ipollfd, &ctx->pollfds, list) {
1794                 struct libusb_pollfd *pollfd = &ipollfd->pollfd;
1795                 int fd = pollfd->fd;
1796                 i++;
1797                 fds[i].fd = fd;
1798                 fds[i].events = pollfd->events;
1799                 fds[i].revents = 0;
1800         }
1801         usbi_mutex_unlock(&ctx->pollfds_lock);
1802
1803         timeout_ms = (tv->tv_sec * 1000) + (tv->tv_usec / 1000);
1804
1805         /* round up to next millisecond */
1806         if (tv->tv_usec % 1000)
1807                 timeout_ms++;
1808
1809         usbi_dbg("poll() %d fds with timeout in %dms", nfds, timeout_ms);
1810         r = poll(fds, nfds, timeout_ms);
1811         usbi_dbg("poll() returned %d", r);
1812         if (r == 0) {
1813                 free(fds);
1814                 return handle_timeouts(ctx);
1815         } else if (r == -1 && errno == EINTR) {
1816                 free(fds);
1817                 return LIBUSB_ERROR_INTERRUPTED;
1818         } else if (r < 0) {
1819                 free(fds);
1820                 usbi_err(ctx, "poll failed %d err=%d\n", r, errno);
1821                 return LIBUSB_ERROR_IO;
1822         }
1823
1824         /* fd[0] is always the ctrl pipe */
1825         if (fds[0].revents) {
1826                 /* another thread wanted to interrupt event handling, and it succeeded!
1827                  * handle any other events that cropped up at the same time, and
1828                  * simply return */
1829                 usbi_dbg("caught a fish on the control pipe");
1830
1831                 if (r == 1) {
1832                         r = 0;
1833                         goto handled;
1834                 } else {
1835                         /* prevent OS backend from trying to handle events on ctrl pipe */
1836                         fds[0].revents = 0;
1837                         r--;
1838                 }
1839         }
1840
1841 #ifdef USBI_TIMERFD_AVAILABLE
1842         /* on timerfd configurations, fds[1] is the timerfd */
1843         if (usbi_using_timerfd(ctx) && fds[1].revents) {
1844                 /* timerfd indicates that a timeout has expired */
1845                 int ret;
1846                 usbi_dbg("timerfd triggered");
1847
1848                 ret = handle_timerfd_trigger(ctx);
1849                 if (ret < 0) {
1850                         /* return error code */
1851                         r = ret;
1852                         goto handled;
1853                 } else if (r == 1) {
1854                         /* no more active file descriptors, nothing more to do */
1855                         r = 0;
1856                         goto handled;
1857                 } else {
1858                         /* more events pending...
1859                          * prevent OS backend from trying to handle events on timerfd */
1860                         fds[1].revents = 0;
1861                         r--;
1862                 }
1863         }
1864 #endif
1865
1866         r = usbi_backend->handle_events(ctx, fds, nfds, r);
1867         if (r)
1868                 usbi_err(ctx, "backend handle_events failed with error %d", r);
1869
1870 handled:
1871         free(fds);
1872         return r;
1873 }
1874
1875 /* returns the smallest of:
1876  *  1. timeout of next URB
1877  *  2. user-supplied timeout
1878  * returns 1 if there is an already-expired timeout, otherwise returns 0
1879  * and populates out
1880  */
1881 static int get_next_timeout(libusb_context *ctx, struct timeval *tv,
1882         struct timeval *out)
1883 {
1884         struct timeval timeout;
1885         int r = libusb_get_next_timeout(ctx, &timeout);
1886         if (r) {
1887                 /* timeout already expired? */
1888                 if (!timerisset(&timeout))
1889                         return 1;
1890
1891                 /* choose the smallest of next URB timeout or user specified timeout */
1892                 if (timercmp(&timeout, tv, <))
1893                         *out = timeout;
1894                 else
1895                         *out = *tv;
1896         } else {
1897                 *out = *tv;
1898         }
1899         return 0;
1900 }
1901
1902 /** \ingroup poll
1903  * Handle any pending events.
1904  *
1905  * libusb determines "pending events" by checking if any timeouts have expired
1906  * and by checking the set of file descriptors for activity.
1907  *
1908  * If a zero timeval is passed, this function will handle any already-pending
1909  * events and then immediately return in non-blocking style.
1910  *
1911  * If a non-zero timeval is passed and no events are currently pending, this
1912  * function will block waiting for events to handle up until the specified
1913  * timeout. If an event arrives or a signal is raised, this function will
1914  * return early.
1915  *
1916  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1917  * \param tv the maximum time to block waiting for events, or zero for
1918  * non-blocking mode
1919  * \returns 0 on success, or a LIBUSB_ERROR code on failure
1920  */
1921 API_EXPORTED int libusb_handle_events_timeout(libusb_context *ctx,
1922         struct timeval *tv)
1923 {
1924         int r;
1925         struct timeval poll_timeout;
1926
1927         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
1928         r = get_next_timeout(ctx, tv, &poll_timeout);
1929         if (r) {
1930                 /* timeout already expired */
1931                 return handle_timeouts(ctx);
1932         }
1933
1934 retry:
1935         if (libusb_try_lock_events(ctx) == 0) {
1936                 /* we obtained the event lock: do our own event handling */
1937                 r = handle_events(ctx, &poll_timeout);
1938                 libusb_unlock_events(ctx);
1939                 return r;
1940         }
1941
1942         /* another thread is doing event handling. wait for pthread events that
1943          * notify event completion. */
1944         libusb_lock_event_waiters(ctx);
1945
1946         if (!libusb_event_handler_active(ctx)) {
1947                 /* we hit a race: whoever was event handling earlier finished in the
1948                  * time it took us to reach this point. try the cycle again. */
1949                 libusb_unlock_event_waiters(ctx);
1950                 usbi_dbg("event handler was active but went away, retrying");
1951                 goto retry;
1952         }
1953
1954         usbi_dbg("another thread is doing event handling");
1955         r = libusb_wait_for_event(ctx, &poll_timeout);
1956         libusb_unlock_event_waiters(ctx);
1957
1958         if (r < 0)
1959                 return r;
1960         else if (r == 1)
1961                 return handle_timeouts(ctx);
1962         else
1963                 return 0;
1964 }
1965
1966 /** \ingroup poll
1967  * Handle any pending events in blocking mode. There is currently a timeout
1968  * hardcoded at 60 seconds but we plan to make it unlimited in future. For
1969  * finer control over whether this function is blocking or non-blocking, or
1970  * for control over the timeout, use libusb_handle_events_timeout() instead.
1971  *
1972  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1973  * \returns 0 on success, or a LIBUSB_ERROR code on failure
1974  */
1975 API_EXPORTED int libusb_handle_events(libusb_context *ctx)
1976 {
1977         struct timeval tv;
1978         tv.tv_sec = 60;
1979         tv.tv_usec = 0;
1980         return libusb_handle_events_timeout(ctx, &tv);
1981 }
1982
1983 /** \ingroup poll
1984  * Handle any pending events by polling file descriptors, without checking if
1985  * any other threads are already doing so. Must be called with the event lock
1986  * held, see libusb_lock_events().
1987  *
1988  * This function is designed to be called under the situation where you have
1989  * taken the event lock and are calling poll()/select() directly on libusb's
1990  * file descriptors (as opposed to using libusb_handle_events() or similar).
1991  * You detect events on libusb's descriptors, so you then call this function
1992  * with a zero timeout value (while still holding the event lock).
1993  *
1994  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1995  * \param tv the maximum time to block waiting for events, or zero for
1996  * non-blocking mode
1997  * \returns 0 on success, or a LIBUSB_ERROR code on failure
1998  * \see \ref mtasync
1999  */
2000 API_EXPORTED int libusb_handle_events_locked(libusb_context *ctx,
2001         struct timeval *tv)
2002 {
2003         int r;
2004         struct timeval poll_timeout;
2005
2006         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
2007         r = get_next_timeout(ctx, tv, &poll_timeout);
2008         if (r) {
2009                 /* timeout already expired */
2010                 return handle_timeouts(ctx);
2011         }
2012
2013         return handle_events(ctx, &poll_timeout);
2014 }
2015
2016 /** \ingroup poll
2017  * Determines whether your application must apply special timing considerations
2018  * when monitoring libusb's file descriptors.
2019  *
2020  * This function is only useful for applications which retrieve and poll
2021  * libusb's file descriptors in their own main loop (\ref pollmain).
2022  *
2023  * Ordinarily, libusb's event handler needs to be called into at specific
2024  * moments in time (in addition to times when there is activity on the file
2025  * descriptor set). The usual approach is to use libusb_get_next_timeout()
2026  * to learn about when the next timeout occurs, and to adjust your
2027  * poll()/select() timeout accordingly so that you can make a call into the
2028  * library at that time.
2029  *
2030  * Some platforms supported by libusb do not come with this baggage - any
2031  * events relevant to timing will be represented by activity on the file
2032  * descriptor set, and libusb_get_next_timeout() will always return 0.
2033  * This function allows you to detect whether you are running on such a
2034  * platform.
2035  *
2036  * Since v1.0.5.
2037  *
2038  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
2039  * \returns 0 if you must call into libusb at times determined by
2040  * libusb_get_next_timeout(), or 1 if all timeout events are handled internally
2041  * or through regular activity on the file descriptors.
2042  * \see \ref pollmain "Polling libusb file descriptors for event handling"
2043  */
2044 API_EXPORTED int libusb_pollfds_handle_timeouts(libusb_context *ctx)
2045 {
2046 #if defined(USBI_OS_HANDLES_TIMEOUT)
2047         return 1;
2048 #elif defined(USBI_TIMERFD_AVAILABLE)
2049         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
2050         return usbi_using_timerfd(ctx);
2051 #else
2052         return 0;
2053 #endif
2054 }
2055
2056 /** \ingroup poll
2057  * Determine the next internal timeout that libusb needs to handle. You only
2058  * need to use this function if you are calling poll() or select() or similar
2059  * on libusb's file descriptors yourself - you do not need to use it if you
2060  * are calling libusb_handle_events() or a variant directly.
2061  * 
2062  * You should call this function in your main loop in order to determine how
2063  * long to wait for select() or poll() to return results. libusb needs to be
2064  * called into at this timeout, so you should use it as an upper bound on
2065  * your select() or poll() call.
2066  *
2067  * When the timeout has expired, call into libusb_handle_events_timeout()
2068  * (perhaps in non-blocking mode) so that libusb can handle the timeout.
2069  *
2070  * This function may return 1 (success) and an all-zero timeval. If this is
2071  * the case, it indicates that libusb has a timeout that has already expired
2072  * so you should call libusb_handle_events_timeout() or similar immediately.
2073  * A return code of 0 indicates that there are no pending timeouts.
2074  *
2075  * On some platforms, this function will always returns 0 (no pending
2076  * timeouts). See \ref polltime.
2077  *
2078  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
2079  * \param tv output location for a relative time against the current
2080  * clock in which libusb must be called into in order to process timeout events
2081  * \returns 0 if there are no pending timeouts, 1 if a timeout was returned,
2082  * or LIBUSB_ERROR_OTHER on failure
2083  */
2084 API_EXPORTED int libusb_get_next_timeout(libusb_context *ctx,
2085         struct timeval *tv)
2086 {
2087 #ifndef USBI_OS_HANDLES_TIMEOUT
2088         struct usbi_transfer *transfer;
2089         struct timespec cur_ts;
2090         struct timeval cur_tv;
2091         struct timeval *next_timeout;
2092         int r;
2093         int found = 0;
2094
2095         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
2096         if (usbi_using_timerfd(ctx))
2097                 return 0;
2098
2099         usbi_mutex_lock(&ctx->flying_transfers_lock);
2100         if (list_empty(&ctx->flying_transfers)) {
2101                 usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
2102                 usbi_dbg("no URBs, no timeout!");
2103                 return 0;
2104         }
2105
2106         /* find next transfer which hasn't already been processed as timed out */
2107         list_for_each_entry(transfer, &ctx->flying_transfers, list) {
2108                 if (!(transfer->flags & USBI_TRANSFER_TIMED_OUT)) {
2109                         found = 1;
2110                         break;
2111                 }
2112         }
2113         usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
2114
2115         if (!found) {
2116                 usbi_dbg("all URBs have already been processed for timeouts");
2117                 return 0;
2118         }
2119
2120         next_timeout = &transfer->timeout;
2121
2122         /* no timeout for next transfer */
2123         if (!timerisset(next_timeout)) {
2124                 usbi_dbg("no URBs with timeouts, no timeout!");
2125                 return 0;
2126         }
2127
2128         r = usbi_backend->clock_gettime(USBI_CLOCK_MONOTONIC, &cur_ts);
2129         if (r < 0) {
2130                 usbi_err(ctx, "failed to read monotonic clock, errno=%d", errno);
2131                 return LIBUSB_ERROR_OTHER;
2132         }
2133         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&cur_tv, &cur_ts);
2134
2135         if (timercmp(&cur_tv, next_timeout, >=)) {
2136                 usbi_dbg("first timeout already expired");
2137                 timerclear(tv);
2138         } else {
2139                 timersub(next_timeout, &cur_tv, tv);
2140                 usbi_dbg("next timeout in %d.%06ds", tv->tv_sec, tv->tv_usec);
2141         }
2142
2143         return 1;
2144 #else
2145         return 0;
2146 #endif
2147 }
2148
2149 /** \ingroup poll
2150  * Register notification functions for file descriptor additions/removals.
2151  * These functions will be invoked for every new or removed file descriptor
2152  * that libusb uses as an event source.
2153  *
2154  * To remove notifiers, pass NULL values for the function pointers.
2155  *
2156  * Note that file descriptors may have been added even before you register
2157  * these notifiers (e.g. at libusb_init() time).
2158  *
2159  * Additionally, note that the removal notifier may be called during
2160  * libusb_exit() (e.g. when it is closing file descriptors that were opened
2161  * and added to the poll set at libusb_init() time). If you don't want this,
2162  * remove the notifiers immediately before calling libusb_exit().
2163  *
2164  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
2165  * \param added_cb pointer to function for addition notifications
2166  * \param removed_cb pointer to function for removal notifications
2167  * \param user_data User data to be passed back to callbacks (useful for
2168  * passing context information)
2169  */
2170 API_EXPORTED void libusb_set_pollfd_notifiers(libusb_context *ctx,
2171         libusb_pollfd_added_cb added_cb, libusb_pollfd_removed_cb removed_cb,
2172         void *user_data)
2173 {
2174         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
2175         ctx->fd_added_cb = added_cb;
2176         ctx->fd_removed_cb = removed_cb;
2177         ctx->fd_cb_user_data = user_data;
2178 }
2179
2180 /* Add a file descriptor to the list of file descriptors to be monitored.
2181  * events should be specified as a bitmask of events passed to poll(), e.g.
2182  * POLLIN and/or POLLOUT. */
2183 int usbi_add_pollfd(struct libusb_context *ctx, int fd, short events)
2184 {
2185         struct usbi_pollfd *ipollfd = malloc(sizeof(*ipollfd));
2186         if (!ipollfd)
2187                 return LIBUSB_ERROR_NO_MEM;
2188
2189         usbi_dbg("add fd %d events %d", fd, events);
2190         ipollfd->pollfd.fd = fd;
2191         ipollfd->pollfd.events = events;
2192         usbi_mutex_lock(&ctx->pollfds_lock);
2193         list_add_tail(&ipollfd->list, &ctx->pollfds);
2194         usbi_mutex_unlock(&ctx->pollfds_lock);
2195
2196         if (ctx->fd_added_cb)
2197                 ctx->fd_added_cb(fd, events, ctx->fd_cb_user_data);
2198         return 0;
2199 }
2200
2201 /* Remove a file descriptor from the list of file descriptors to be polled. */
2202 void usbi_remove_pollfd(struct libusb_context *ctx, int fd)
2203 {
2204         struct usbi_pollfd *ipollfd;
2205         int found = 0;
2206
2207         usbi_dbg("remove fd %d", fd);
2208         usbi_mutex_lock(&ctx->pollfds_lock);
2209         list_for_each_entry(ipollfd, &ctx->pollfds, list)
2210                 if (ipollfd->pollfd.fd == fd) {
2211                         found = 1;
2212                         break;
2213                 }
2214
2215         if (!found) {
2216                 usbi_dbg("couldn't find fd %d to remove", fd);
2217                 usbi_mutex_unlock(&ctx->pollfds_lock);
2218                 return;
2219         }
2220
2221         list_del(&ipollfd->list);
2222         usbi_mutex_unlock(&ctx->pollfds_lock);
2223         free(ipollfd);
2224         if (ctx->fd_removed_cb)
2225                 ctx->fd_removed_cb(fd, ctx->fd_cb_user_data);
2226 }
2227
2228 /** \ingroup poll
2229  * Retrieve a list of file descriptors that should be polled by your main loop
2230  * as libusb event sources.
2231  *
2232  * The returned list is NULL-terminated and should be freed with free() when
2233  * done. The actual list contents must not be touched.
2234  *
2235  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
2236  * \returns a NULL-terminated list of libusb_pollfd structures, or NULL on
2237  * error
2238  */
2239 API_EXPORTED const struct libusb_pollfd **libusb_get_pollfds(
2240         libusb_context *ctx)
2241 {
2242         struct libusb_pollfd **ret = NULL;
2243         struct usbi_pollfd *ipollfd;
2244         size_t i = 0;
2245         size_t cnt = 0;
2246         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
2247
2248         usbi_mutex_lock(&ctx->pollfds_lock);
2249         list_for_each_entry(ipollfd, &ctx->pollfds, list)
2250                 cnt++;
2251
2252         ret = calloc(cnt + 1, sizeof(struct libusb_pollfd *));
2253         if (!ret)
2254                 goto out;
2255
2256         list_for_each_entry(ipollfd, &ctx->pollfds, list)
2257                 ret[i++] = (struct libusb_pollfd *) ipollfd;
2258         ret[cnt] = NULL;
2259
2260 out:
2261         usbi_mutex_unlock(&ctx->pollfds_lock);
2262         return (const struct libusb_pollfd **) ret;
2263 }
2264
2265 /* Backends call this from handle_events to report disconnection of a device.
2266  * The transfers get cancelled appropriately.
2267  */
2268 void usbi_handle_disconnect(struct libusb_device_handle *handle)
2269 {
2270         struct usbi_transfer *cur;
2271         struct usbi_transfer *to_cancel;
2272
2273         usbi_dbg("device %d.%d",
2274                 handle->dev->bus_number, handle->dev->device_address);
2275
2276         /* terminate all pending transfers with the LIBUSB_TRANSFER_NO_DEVICE
2277          * status code.
2278          * 
2279          * this is a bit tricky because:
2280          * 1. we can't do transfer completion while holding flying_transfers_lock
2281          * 2. the transfers list can change underneath us - if we were to build a
2282          *    list of transfers to complete (while holding look), the situation
2283          *    might be different by the time we come to free them
2284          *
2285          * so we resort to a loop-based approach as below
2286          * FIXME: is this still potentially racy?
2287          */
2288
2289         while (1) {
2290                 usbi_mutex_lock(&HANDLE_CTX(handle)->flying_transfers_lock);
2291                 to_cancel = NULL;
2292                 list_for_each_entry(cur, &HANDLE_CTX(handle)->flying_transfers, list)
2293                         if (__USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(cur)->dev_handle == handle) {
2294                                 to_cancel = cur;
2295                                 break;
2296                         }
2297                 usbi_mutex_unlock(&HANDLE_CTX(handle)->flying_transfers_lock);
2298
2299                 if (!to_cancel)
2300                         break;
2301
2302                 usbi_backend->clear_transfer_priv(to_cancel);
2303                 usbi_handle_transfer_completion(to_cancel, LIBUSB_TRANSFER_NO_DEVICE);
2304         }
2305
2306 }
2307