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