mingw fix
[platform/upstream/libusb.git] / libusb / io.c
1 /* -*- Mode: C; indent-tabs-mode:t ; c-basic-offset:8 -*- */
2 /*
3  * I/O functions for libusb
4  * Copyright © 2007-2009 Daniel Drake <dsd@gentoo.org>
5  * Copyright © 2001 Johannes Erdfelt <johannes@erdfelt.com>
6  *
7  * This library is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with this library; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 #include <config.h>
23
24 #include <assert.h>
25 #include <errno.h>
26 #include <stdint.h>
27 #include <stdlib.h>
28 #include <string.h>
29 #include <time.h>
30 #ifdef HAVE_SYS_TIME_H
31 #include <sys/time.h>
32 #endif
33 #ifdef USBI_TIMERFD_AVAILABLE
34 #include <unistd.h>
35 #include <sys/timerfd.h>
36 #endif
37
38 #include "libusbi.h"
39 #include "hotplug.h"
40
41 /**
42  * \page libusb_io Synchronous and asynchronous device I/O
43  *
44  * \section io_intro Introduction
45  *
46  * If you're using libusb in your application, you're probably wanting to
47  * perform I/O with devices - you want to perform USB data transfers.
48  *
49  * libusb offers two separate interfaces for device I/O. This page aims to
50  * introduce the two in order to help you decide which one is more suitable
51  * for your application. You can also choose to use both interfaces in your
52  * application by considering each transfer on a case-by-case basis.
53  *
54  * Once you have read through the following discussion, you should consult the
55  * detailed API documentation pages for the details:
56  * - \ref libusb_syncio
57  * - \ref libusb_asyncio
58  *
59  * \section theory Transfers at a logical level
60  *
61  * At a logical level, USB transfers typically happen in two parts. For
62  * example, when reading data from a endpoint:
63  * -# A request for data is sent to the device
64  * -# Some time later, the incoming data is received by the host
65  *
66  * or when writing data to an endpoint:
67  *
68  * -# The data is sent to the device
69  * -# Some time later, the host receives acknowledgement from the device that
70  *    the data has been transferred.
71  *
72  * There may be an indefinite delay between the two steps. Consider a
73  * fictional USB input device with a button that the user can press. In order
74  * to determine when the button is pressed, you would likely submit a request
75  * to read data on a bulk or interrupt endpoint and wait for data to arrive.
76  * Data will arrive when the button is pressed by the user, which is
77  * potentially hours later.
78  *
79  * libusb offers both a synchronous and an asynchronous interface to performing
80  * USB transfers. The main difference is that the synchronous interface
81  * combines both steps indicated above into a single function call, whereas
82  * the asynchronous interface separates them.
83  *
84  * \section sync The synchronous interface
85  *
86  * The synchronous I/O interface allows you to perform a USB transfer with
87  * a single function call. When the function call returns, the transfer has
88  * completed and you can parse the results.
89  *
90  * If you have used the libusb-0.1 before, this I/O style will seem familar to
91  * you. libusb-0.1 only offered a synchronous interface.
92  *
93  * In our input device example, to read button presses you might write code
94  * in the following style:
95 \code
96 unsigned char data[4];
97 int actual_length;
98 int r = libusb_bulk_transfer(dev_handle, LIBUSB_ENDPOINT_IN, data, sizeof(data), &actual_length, 0);
99 if (r == 0 && actual_length == sizeof(data)) {
100         // results of the transaction can now be found in the data buffer
101         // parse them here and report button press
102 } else {
103         error();
104 }
105 \endcode
106  *
107  * The main advantage of this model is simplicity: you did everything with
108  * a single simple function call.
109  *
110  * However, this interface has its limitations. Your application will sleep
111  * inside libusb_bulk_transfer() until the transaction has completed. If it
112  * takes the user 3 hours to press the button, your application will be
113  * sleeping for that long. Execution will be tied up inside the library -
114  * the entire thread will be useless for that duration.
115  *
116  * Another issue is that by tieing up the thread with that single transaction
117  * there is no possibility of performing I/O with multiple endpoints and/or
118  * multiple devices simultaneously, unless you resort to creating one thread
119  * per transaction.
120  *
121  * Additionally, there is no opportunity to cancel the transfer after the
122  * request has been submitted.
123  *
124  * For details on how to use the synchronous API, see the
125  * \ref libusb_syncio "synchronous I/O API documentation" pages.
126  *
127  * \section async The asynchronous interface
128  *
129  * Asynchronous I/O is the most significant new feature in libusb-1.0.
130  * Although it is a more complex interface, it solves all the issues detailed
131  * above.
132  *
133  * Instead of providing which functions that block until the I/O has complete,
134  * libusb's asynchronous interface presents non-blocking functions which
135  * begin a transfer and then return immediately. Your application passes a
136  * callback function pointer to this non-blocking function, which libusb will
137  * call with the results of the transaction when it has completed.
138  *
139  * Transfers which have been submitted through the non-blocking functions
140  * can be cancelled with a separate function call.
141  *
142  * The non-blocking nature of this interface allows you to be simultaneously
143  * performing I/O to multiple endpoints on multiple devices, without having
144  * to use threads.
145  *
146  * This added flexibility does come with some complications though:
147  * - In the interest of being a lightweight library, libusb does not create
148  * threads and can only operate when your application is calling into it. Your
149  * application must call into libusb from it's main loop when events are ready
150  * to be handled, or you must use some other scheme to allow libusb to
151  * undertake whatever work needs to be done.
152  * - libusb also needs to be called into at certain fixed points in time in
153  * order to accurately handle transfer timeouts.
154  * - Memory handling becomes more complex. You cannot use stack memory unless
155  * the function with that stack is guaranteed not to return until the transfer
156  * callback has finished executing.
157  * - You generally lose some linearity from your code flow because submitting
158  * the transfer request is done in a separate function from where the transfer
159  * results are handled. This becomes particularly obvious when you want to
160  * submit a second transfer based on the results of an earlier transfer.
161  *
162  * Internally, libusb's synchronous interface is expressed in terms of function
163  * calls to the asynchronous interface.
164  *
165  * For details on how to use the asynchronous API, see the
166  * \ref libusb_asyncio "asynchronous I/O API" documentation pages.
167  */
168
169
170 /**
171  * \page libusb_packetoverflow Packets and overflows
172  *
173  * \section packets Packet abstraction
174  *
175  * The USB specifications describe how data is transmitted in packets, with
176  * constraints on packet size defined by endpoint descriptors. The host must
177  * not send data payloads larger than the endpoint's maximum packet size.
178  *
179  * libusb and the underlying OS abstract out the packet concept, allowing you
180  * to request transfers of any size. Internally, the request will be divided
181  * up into correctly-sized packets. You do not have to be concerned with
182  * packet sizes, but there is one exception when considering overflows.
183  *
184  * \section overflow Bulk/interrupt transfer overflows
185  *
186  * When requesting data on a bulk endpoint, libusb requires you to supply a
187  * buffer and the maximum number of bytes of data that libusb can put in that
188  * buffer. However, the size of the buffer is not communicated to the device -
189  * the device is just asked to send any amount of data.
190  *
191  * There is no problem if the device sends an amount of data that is less than
192  * or equal to the buffer size. libusb reports this condition to you through
193  * the \ref libusb_transfer::actual_length "libusb_transfer.actual_length"
194  * field.
195  *
196  * Problems may occur if the device attempts to send more data than can fit in
197  * the buffer. libusb reports LIBUSB_TRANSFER_OVERFLOW for this condition but
198  * other behaviour is largely undefined: actual_length may or may not be
199  * accurate, the chunk of data that can fit in the buffer (before overflow)
200  * may or may not have been transferred.
201  *
202  * Overflows are nasty, but can be avoided. Even though you were told to
203  * ignore packets above, think about the lower level details: each transfer is
204  * split into packets (typically small, with a maximum size of 512 bytes).
205  * Overflows can only happen if the final packet in an incoming data transfer
206  * is smaller than the actual packet that the device wants to transfer.
207  * Therefore, you will never see an overflow if your transfer buffer size is a
208  * multiple of the endpoint's packet size: the final packet will either
209  * fill up completely or will be only partially filled.
210  */
211
212 /**
213  * @defgroup libusb_asyncio Asynchronous device I/O
214  *
215  * This page details libusb's asynchronous (non-blocking) API for USB device
216  * I/O. This interface is very powerful but is also quite complex - you will
217  * need to read this page carefully to understand the necessary considerations
218  * and issues surrounding use of this interface. Simplistic applications
219  * may wish to consider the \ref libusb_syncio "synchronous I/O API" instead.
220  *
221  * The asynchronous interface is built around the idea of separating transfer
222  * submission and handling of transfer completion (the synchronous model
223  * combines both of these into one). There may be a long delay between
224  * submission and completion, however the asynchronous submission function
225  * is non-blocking so will return control to your application during that
226  * potentially long delay.
227  *
228  * \section asyncabstraction Transfer abstraction
229  *
230  * For the asynchronous I/O, libusb implements the concept of a generic
231  * transfer entity for all types of I/O (control, bulk, interrupt,
232  * isochronous). The generic transfer object must be treated slightly
233  * differently depending on which type of I/O you are performing with it.
234  *
235  * This is represented by the public libusb_transfer structure type.
236  *
237  * \section asynctrf Asynchronous transfers
238  *
239  * We can view asynchronous I/O as a 5 step process:
240  * -# <b>Allocation</b>: allocate a libusb_transfer
241  * -# <b>Filling</b>: populate the libusb_transfer instance with information
242  *    about the transfer you wish to perform
243  * -# <b>Submission</b>: ask libusb to submit the transfer
244  * -# <b>Completion handling</b>: examine transfer results in the
245  *    libusb_transfer structure
246  * -# <b>Deallocation</b>: clean up resources
247  *
248  *
249  * \subsection asyncalloc Allocation
250  *
251  * This step involves allocating memory for a USB transfer. This is the
252  * generic transfer object mentioned above. At this stage, the transfer
253  * is "blank" with no details about what type of I/O it will be used for.
254  *
255  * Allocation is done with the libusb_alloc_transfer() function. You must use
256  * this function rather than allocating your own transfers.
257  *
258  * \subsection asyncfill Filling
259  *
260  * This step is where you take a previously allocated transfer and fill it
261  * with information to determine the message type and direction, data buffer,
262  * callback function, etc.
263  *
264  * You can either fill the required fields yourself or you can use the
265  * helper functions: libusb_fill_control_transfer(), libusb_fill_bulk_transfer()
266  * and libusb_fill_interrupt_transfer().
267  *
268  * \subsection asyncsubmit Submission
269  *
270  * When you have allocated a transfer and filled it, you can submit it using
271  * libusb_submit_transfer(). This function returns immediately but can be
272  * regarded as firing off the I/O request in the background.
273  *
274  * \subsection asynccomplete Completion handling
275  *
276  * After a transfer has been submitted, one of four things can happen to it:
277  *
278  * - The transfer completes (i.e. some data was transferred)
279  * - The transfer has a timeout and the timeout expires before all data is
280  * transferred
281  * - The transfer fails due to an error
282  * - The transfer is cancelled
283  *
284  * Each of these will cause the user-specified transfer callback function to
285  * be invoked. It is up to the callback function to determine which of the
286  * above actually happened and to act accordingly.
287  *
288  * The user-specified callback is passed a pointer to the libusb_transfer
289  * structure which was used to setup and submit the transfer. At completion
290  * time, libusb has populated this structure with results of the transfer:
291  * success or failure reason, number of bytes of data transferred, etc. See
292  * the libusb_transfer structure documentation for more information.
293  *
294  * <b>Important Note</b>: The user-specified callback is called from an event
295  * handling context. It is therefore important that no calls are made into
296  * libusb that will attempt to perform any event handling. Examples of such
297  * functions are any listed in the \ref libusb_syncio "synchronous API" and any of
298  * the blocking functions that retrieve \ref libusb_desc "USB descriptors".
299  *
300  * \subsection Deallocation
301  *
302  * When a transfer has completed (i.e. the callback function has been invoked),
303  * you are advised to free the transfer (unless you wish to resubmit it, see
304  * below). Transfers are deallocated with libusb_free_transfer().
305  *
306  * It is undefined behaviour to free a transfer which has not completed.
307  *
308  * \section asyncresubmit Resubmission
309  *
310  * You may be wondering why allocation, filling, and submission are all
311  * separated above where they could reasonably be combined into a single
312  * operation.
313  *
314  * The reason for separation is to allow you to resubmit transfers without
315  * having to allocate new ones every time. This is especially useful for
316  * common situations dealing with interrupt endpoints - you allocate one
317  * transfer, fill and submit it, and when it returns with results you just
318  * resubmit it for the next interrupt.
319  *
320  * \section asynccancel Cancellation
321  *
322  * Another advantage of using the asynchronous interface is that you have
323  * the ability to cancel transfers which have not yet completed. This is
324  * done by calling the libusb_cancel_transfer() function.
325  *
326  * libusb_cancel_transfer() is asynchronous/non-blocking in itself. When the
327  * cancellation actually completes, the transfer's callback function will
328  * be invoked, and the callback function should check the transfer status to
329  * determine that it was cancelled.
330  *
331  * Freeing the transfer after it has been cancelled but before cancellation
332  * has completed will result in undefined behaviour.
333  *
334  * When a transfer is cancelled, some of the data may have been transferred.
335  * libusb will communicate this to you in the transfer callback. Do not assume
336  * that no data was transferred.
337  *
338  * \section bulk_overflows Overflows on device-to-host bulk/interrupt endpoints
339  *
340  * If your device does not have predictable transfer sizes (or it misbehaves),
341  * your application may submit a request for data on an IN endpoint which is
342  * smaller than the data that the device wishes to send. In some circumstances
343  * this will cause an overflow, which is a nasty condition to deal with. See
344  * the \ref libusb_packetoverflow page for discussion.
345  *
346  * \section asyncctrl Considerations for control transfers
347  *
348  * The <tt>libusb_transfer</tt> structure is generic and hence does not
349  * include specific fields for the control-specific setup packet structure.
350  *
351  * In order to perform a control transfer, you must place the 8-byte setup
352  * packet at the start of the data buffer. To simplify this, you could
353  * cast the buffer pointer to type struct libusb_control_setup, or you can
354  * use the helper function libusb_fill_control_setup().
355  *
356  * The wLength field placed in the setup packet must be the length you would
357  * expect to be sent in the setup packet: the length of the payload that
358  * follows (or the expected maximum number of bytes to receive). However,
359  * the length field of the libusb_transfer object must be the length of
360  * the data buffer - i.e. it should be wLength <em>plus</em> the size of
361  * the setup packet (LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE).
362  *
363  * If you use the helper functions, this is simplified for you:
364  * -# Allocate a buffer of size LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE plus the size of the
365  * data you are sending/requesting.
366  * -# Call libusb_fill_control_setup() on the data buffer, using the transfer
367  * request size as the wLength value (i.e. do not include the extra space you
368  * allocated for the control setup).
369  * -# If this is a host-to-device transfer, place the data to be transferred
370  * in the data buffer, starting at offset LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE.
371  * -# Call libusb_fill_control_transfer() to associate the data buffer with
372  * the transfer (and to set the remaining details such as callback and timeout).
373  *   - Note that there is no parameter to set the length field of the transfer.
374  *     The length is automatically inferred from the wLength field of the setup
375  *     packet.
376  * -# Submit the transfer.
377  *
378  * The multi-byte control setup fields (wValue, wIndex and wLength) must
379  * be given in little-endian byte order (the endianness of the USB bus).
380  * Endianness conversion is transparently handled by
381  * libusb_fill_control_setup() which is documented to accept host-endian
382  * values.
383  *
384  * Further considerations are needed when handling transfer completion in
385  * your callback function:
386  * - As you might expect, the setup packet will still be sitting at the start
387  * of the data buffer.
388  * - If this was a device-to-host transfer, the received data will be sitting
389  * at offset LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE into the buffer.
390  * - The actual_length field of the transfer structure is relative to the
391  * wLength of the setup packet, rather than the size of the data buffer. So,
392  * if your wLength was 4, your transfer's <tt>length</tt> was 12, then you
393  * should expect an <tt>actual_length</tt> of 4 to indicate that the data was
394  * transferred in entirity.
395  *
396  * To simplify parsing of setup packets and obtaining the data from the
397  * correct offset, you may wish to use the libusb_control_transfer_get_data()
398  * and libusb_control_transfer_get_setup() functions within your transfer
399  * callback.
400  *
401  * Even though control endpoints do not halt, a completed control transfer
402  * may have a LIBUSB_TRANSFER_STALL status code. This indicates the control
403  * request was not supported.
404  *
405  * \section asyncintr Considerations for interrupt transfers
406  *
407  * All interrupt transfers are performed using the polling interval presented
408  * by the bInterval value of the endpoint descriptor.
409  *
410  * \section asynciso Considerations for isochronous transfers
411  *
412  * Isochronous transfers are more complicated than transfers to
413  * non-isochronous endpoints.
414  *
415  * To perform I/O to an isochronous endpoint, allocate the transfer by calling
416  * libusb_alloc_transfer() with an appropriate number of isochronous packets.
417  *
418  * During filling, set \ref libusb_transfer::type "type" to
419  * \ref libusb_transfer_type::LIBUSB_TRANSFER_TYPE_ISOCHRONOUS
420  * "LIBUSB_TRANSFER_TYPE_ISOCHRONOUS", and set
421  * \ref libusb_transfer::num_iso_packets "num_iso_packets" to a value less than
422  * or equal to the number of packets you requested during allocation.
423  * libusb_alloc_transfer() does not set either of these fields for you, given
424  * that you might not even use the transfer on an isochronous endpoint.
425  *
426  * Next, populate the length field for the first num_iso_packets entries in
427  * the \ref libusb_transfer::iso_packet_desc "iso_packet_desc" array. Section
428  * 5.6.3 of the USB2 specifications describe how the maximum isochronous
429  * packet length is determined by the wMaxPacketSize field in the endpoint
430  * descriptor.
431  * Two functions can help you here:
432  *
433  * - libusb_get_max_iso_packet_size() is an easy way to determine the max
434  *   packet size for an isochronous endpoint. Note that the maximum packet
435  *   size is actually the maximum number of bytes that can be transmitted in
436  *   a single microframe, therefore this function multiplies the maximum number
437  *   of bytes per transaction by the number of transaction opportunities per
438  *   microframe.
439  * - libusb_set_iso_packet_lengths() assigns the same length to all packets
440  *   within a transfer, which is usually what you want.
441  *
442  * For outgoing transfers, you'll obviously fill the buffer and populate the
443  * packet descriptors in hope that all the data gets transferred. For incoming
444  * transfers, you must ensure the buffer has sufficient capacity for
445  * the situation where all packets transfer the full amount of requested data.
446  *
447  * Completion handling requires some extra consideration. The
448  * \ref libusb_transfer::actual_length "actual_length" field of the transfer
449  * is meaningless and should not be examined; instead you must refer to the
450  * \ref libusb_iso_packet_descriptor::actual_length "actual_length" field of
451  * each individual packet.
452  *
453  * The \ref libusb_transfer::status "status" field of the transfer is also a
454  * little misleading:
455  *  - If the packets were submitted and the isochronous data microframes
456  *    completed normally, status will have value
457  *    \ref libusb_transfer_status::LIBUSB_TRANSFER_COMPLETED
458  *    "LIBUSB_TRANSFER_COMPLETED". Note that bus errors and software-incurred
459  *    delays are not counted as transfer errors; the transfer.status field may
460  *    indicate COMPLETED even if some or all of the packets failed. Refer to
461  *    the \ref libusb_iso_packet_descriptor::status "status" field of each
462  *    individual packet to determine packet failures.
463  *  - The status field will have value
464  *    \ref libusb_transfer_status::LIBUSB_TRANSFER_ERROR
465  *    "LIBUSB_TRANSFER_ERROR" only when serious errors were encountered.
466  *  - Other transfer status codes occur with normal behaviour.
467  *
468  * The data for each packet will be found at an offset into the buffer that
469  * can be calculated as if each prior packet completed in full. The
470  * libusb_get_iso_packet_buffer() and libusb_get_iso_packet_buffer_simple()
471  * functions may help you here.
472  *
473  * <b>Note</b>: Some operating systems (e.g. Linux) may impose limits on the
474  * length of individual isochronous packets and/or the total length of the
475  * isochronous transfer. Such limits can be difficult for libusb to detect,
476  * so the library will simply try and submit the transfer as set up by you.
477  * If the transfer fails to submit because it is too large,
478  * libusb_submit_transfer() will return
479  * \ref libusb_error::LIBUSB_ERROR_INVALID_PARAM "LIBUSB_ERROR_INVALID_PARAM".
480  *
481  * \section asyncmem Memory caveats
482  *
483  * In most circumstances, it is not safe to use stack memory for transfer
484  * buffers. This is because the function that fired off the asynchronous
485  * transfer may return before libusb has finished using the buffer, and when
486  * the function returns it's stack gets destroyed. This is true for both
487  * host-to-device and device-to-host transfers.
488  *
489  * The only case in which it is safe to use stack memory is where you can
490  * guarantee that the function owning the stack space for the buffer does not
491  * return until after the transfer's callback function has completed. In every
492  * other case, you need to use heap memory instead.
493  *
494  * \section asyncflags Fine control
495  *
496  * Through using this asynchronous interface, you may find yourself repeating
497  * a few simple operations many times. You can apply a bitwise OR of certain
498  * flags to a transfer to simplify certain things:
499  * - \ref libusb_transfer_flags::LIBUSB_TRANSFER_SHORT_NOT_OK
500  *   "LIBUSB_TRANSFER_SHORT_NOT_OK" results in transfers which transferred
501  *   less than the requested amount of data being marked with status
502  *   \ref libusb_transfer_status::LIBUSB_TRANSFER_ERROR "LIBUSB_TRANSFER_ERROR"
503  *   (they would normally be regarded as COMPLETED)
504  * - \ref libusb_transfer_flags::LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER
505  *   "LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER" allows you to ask libusb to free the transfer
506  *   buffer when freeing the transfer.
507  * - \ref libusb_transfer_flags::LIBUSB_TRANSFER_FREE_TRANSFER
508  *   "LIBUSB_TRANSFER_FREE_TRANSFER" causes libusb to automatically free the
509  *   transfer after the transfer callback returns.
510  *
511  * \section asyncevent Event handling
512  *
513  * An asynchronous model requires that libusb perform work at various
514  * points in time - namely processing the results of previously-submitted
515  * transfers and invoking the user-supplied callback function.
516  *
517  * This gives rise to the libusb_handle_events() function which your
518  * application must call into when libusb has work do to. This gives libusb
519  * the opportunity to reap pending transfers, invoke callbacks, etc.
520  *
521  * There are 2 different approaches to dealing with libusb_handle_events:
522  *
523  * -# Repeatedly call libusb_handle_events() in blocking mode from a dedicated
524  *    thread.
525  * -# Integrate libusb with your application's main event loop. libusb
526  *    exposes a set of file descriptors which allow you to do this.
527  *
528  * The first approach has the big advantage that it will also work on Windows
529  * were libusb' poll API for select / poll integration is not available. So
530  * if you want to support Windows and use the async API, you must use this
531  * approach, see the \ref eventthread "Using an event handling thread" section
532  * below for details.
533  *
534  * If you prefer a single threaded approach with a single central event loop,
535  * see the \ref libusb_poll "polling and timing" section for how to integrate libusb
536  * into your application's main event loop.
537  *
538  * \section eventthread Using an event handling thread
539  *
540  * Lets begin with stating the obvious: If you're going to use a separate
541  * thread for libusb event handling, your callback functions MUST be
542  * threadsafe.
543  *
544  * Other then that doing event handling from a separate thread, is mostly
545  * simple. You can use an event thread function as follows:
546 \code
547 void *event_thread_func(void *ctx)
548 {
549     while (event_thread_run)
550         libusb_handle_events(ctx);
551
552     return NULL;
553 }
554 \endcode
555  *
556  * There is one caveat though, stopping this thread requires setting the
557  * event_thread_run variable to 0, and after that libusb_handle_events() needs
558  * to return control to event_thread_func. But unless some event happens,
559  * libusb_handle_events() will not return.
560  *
561  * There are 2 different ways of dealing with this, depending on if your
562  * application uses libusb' \ref libusb_hotplug "hotplug" support or not.
563  *
564  * Applications which do not use hotplug support, should not start the event
565  * thread until after their first call to libusb_open(), and should stop the
566  * thread when closing the last open device as follows:
567 \code
568 void my_close_handle(libusb_device_handle *dev_handle)
569 {
570     if (open_devs == 1)
571         event_thread_run = 0;
572
573     libusb_close(dev_handle); // This wakes up libusb_handle_events()
574
575     if (open_devs == 1)
576         pthread_join(event_thread);
577
578     open_devs--;
579 }
580 \endcode
581  *
582  * Applications using hotplug support should start the thread at program init,
583  * after having successfully called libusb_hotplug_register_callback(), and
584  * should stop the thread at program exit as follows:
585 \code
586 void my_libusb_exit(void)
587 {
588     event_thread_run = 0;
589     libusb_hotplug_deregister_callback(ctx, hotplug_cb_handle); // This wakes up libusb_handle_events()
590     pthread_join(event_thread);
591     libusb_exit(ctx);
592 }
593 \endcode
594  */
595
596 /**
597  * @defgroup libusb_poll Polling and timing
598  *
599  * This page documents libusb's functions for polling events and timing.
600  * These functions are only necessary for users of the
601  * \ref libusb_asyncio "asynchronous API". If you are only using the simpler
602  * \ref libusb_syncio "synchronous API" then you do not need to ever call these
603  * functions.
604  *
605  * The justification for the functionality described here has already been
606  * discussed in the \ref asyncevent "event handling" section of the
607  * asynchronous API documentation. In summary, libusb does not create internal
608  * threads for event processing and hence relies on your application calling
609  * into libusb at certain points in time so that pending events can be handled.
610  *
611  * Your main loop is probably already calling poll() or select() or a
612  * variant on a set of file descriptors for other event sources (e.g. keyboard
613  * button presses, mouse movements, network sockets, etc). You then add
614  * libusb's file descriptors to your poll()/select() calls, and when activity
615  * is detected on such descriptors you know it is time to call
616  * libusb_handle_events().
617  *
618  * There is one final event handling complication. libusb supports
619  * asynchronous transfers which time out after a specified time period.
620  *
621  * On some platforms a timerfd is used, so the timeout handling is just another
622  * fd, on other platforms this requires that libusb is called into at or after
623  * the timeout to handle it. So, in addition to considering libusb's file
624  * descriptors in your main event loop, you must also consider that libusb
625  * sometimes needs to be called into at fixed points in time even when there
626  * is no file descriptor activity, see \ref polltime details.
627  *
628  * In order to know precisely when libusb needs to be called into, libusb
629  * offers you a set of pollable file descriptors and information about when
630  * the next timeout expires.
631  *
632  * If you are using the asynchronous I/O API, you must take one of the two
633  * following options, otherwise your I/O will not complete.
634  *
635  * \section pollsimple The simple option
636  *
637  * If your application revolves solely around libusb and does not need to
638  * handle other event sources, you can have a program structure as follows:
639 \code
640 // initialize libusb
641 // find and open device
642 // maybe fire off some initial async I/O
643
644 while (user_has_not_requested_exit)
645         libusb_handle_events(ctx);
646
647 // clean up and exit
648 \endcode
649  *
650  * With such a simple main loop, you do not have to worry about managing
651  * sets of file descriptors or handling timeouts. libusb_handle_events() will
652  * handle those details internally.
653  *
654  * \section libusb_pollmain The more advanced option
655  *
656  * \note This functionality is currently only available on Unix-like platforms.
657  * On Windows, libusb_get_pollfds() simply returns NULL. Applications which
658  * want to support Windows are advised to use an \ref eventthread
659  * "event handling thread" instead.
660  *
661  * In more advanced applications, you will already have a main loop which
662  * is monitoring other event sources: network sockets, X11 events, mouse
663  * movements, etc. Through exposing a set of file descriptors, libusb is
664  * designed to cleanly integrate into such main loops.
665  *
666  * In addition to polling file descriptors for the other event sources, you
667  * take a set of file descriptors from libusb and monitor those too. When you
668  * detect activity on libusb's file descriptors, you call
669  * libusb_handle_events_timeout() in non-blocking mode.
670  *
671  * What's more, libusb may also need to handle events at specific moments in
672  * time. No file descriptor activity is generated at these times, so your
673  * own application needs to be continually aware of when the next one of these
674  * moments occurs (through calling libusb_get_next_timeout()), and then it
675  * needs to call libusb_handle_events_timeout() in non-blocking mode when
676  * these moments occur. This means that you need to adjust your
677  * poll()/select() timeout accordingly.
678  *
679  * libusb provides you with a set of file descriptors to poll and expects you
680  * to poll all of them, treating them as a single entity. The meaning of each
681  * file descriptor in the set is an internal implementation detail,
682  * platform-dependent and may vary from release to release. Don't try and
683  * interpret the meaning of the file descriptors, just do as libusb indicates,
684  * polling all of them at once.
685  *
686  * In pseudo-code, you want something that looks like:
687 \code
688 // initialise libusb
689
690 libusb_get_pollfds(ctx)
691 while (user has not requested application exit) {
692         libusb_get_next_timeout(ctx);
693         poll(on libusb file descriptors plus any other event sources of interest,
694                 using a timeout no larger than the value libusb just suggested)
695         if (poll() indicated activity on libusb file descriptors)
696                 libusb_handle_events_timeout(ctx, &zero_tv);
697         if (time has elapsed to or beyond the libusb timeout)
698                 libusb_handle_events_timeout(ctx, &zero_tv);
699         // handle events from other sources here
700 }
701
702 // clean up and exit
703 \endcode
704  *
705  * \subsection polltime Notes on time-based events
706  *
707  * The above complication with having to track time and call into libusb at
708  * specific moments is a bit of a headache. For maximum compatibility, you do
709  * need to write your main loop as above, but you may decide that you can
710  * restrict the supported platforms of your application and get away with
711  * a more simplistic scheme.
712  *
713  * These time-based event complications are \b not required on the following
714  * platforms:
715  *  - Darwin
716  *  - Linux, provided that the following version requirements are satisfied:
717  *   - Linux v2.6.27 or newer, compiled with timerfd support
718  *   - glibc v2.9 or newer
719  *   - libusb v1.0.5 or newer
720  *
721  * Under these configurations, libusb_get_next_timeout() will \em always return
722  * 0, so your main loop can be simplified to:
723 \code
724 // initialise libusb
725
726 libusb_get_pollfds(ctx)
727 while (user has not requested application exit) {
728         poll(on libusb file descriptors plus any other event sources of interest,
729                 using any timeout that you like)
730         if (poll() indicated activity on libusb file descriptors)
731                 libusb_handle_events_timeout(ctx, &zero_tv);
732         // handle events from other sources here
733 }
734
735 // clean up and exit
736 \endcode
737  *
738  * Do remember that if you simplify your main loop to the above, you will
739  * lose compatibility with some platforms (including legacy Linux platforms,
740  * and <em>any future platforms supported by libusb which may have time-based
741  * event requirements</em>). The resultant problems will likely appear as
742  * strange bugs in your application.
743  *
744  * You can use the libusb_pollfds_handle_timeouts() function to do a runtime
745  * check to see if it is safe to ignore the time-based event complications.
746  * If your application has taken the shortcut of ignoring libusb's next timeout
747  * in your main loop, then you are advised to check the return value of
748  * libusb_pollfds_handle_timeouts() during application startup, and to abort
749  * if the platform does suffer from these timing complications.
750  *
751  * \subsection fdsetchange Changes in the file descriptor set
752  *
753  * The set of file descriptors that libusb uses as event sources may change
754  * during the life of your application. Rather than having to repeatedly
755  * call libusb_get_pollfds(), you can set up notification functions for when
756  * the file descriptor set changes using libusb_set_pollfd_notifiers().
757  *
758  * \subsection mtissues Multi-threaded considerations
759  *
760  * Unfortunately, the situation is complicated further when multiple threads
761  * come into play. If two threads are monitoring the same file descriptors,
762  * the fact that only one thread will be woken up when an event occurs causes
763  * some headaches.
764  *
765  * The events lock, event waiters lock, and libusb_handle_events_locked()
766  * entities are added to solve these problems. You do not need to be concerned
767  * with these entities otherwise.
768  *
769  * See the extra documentation: \ref libusb_mtasync
770  */
771
772 /** \page libusb_mtasync Multi-threaded applications and asynchronous I/O
773  *
774  * libusb is a thread-safe library, but extra considerations must be applied
775  * to applications which interact with libusb from multiple threads.
776  *
777  * The underlying issue that must be addressed is that all libusb I/O
778  * revolves around monitoring file descriptors through the poll()/select()
779  * system calls. This is directly exposed at the
780  * \ref libusb_asyncio "asynchronous interface" but it is important to note that the
781  * \ref libusb_syncio "synchronous interface" is implemented on top of the
782  * asynchonrous interface, therefore the same considerations apply.
783  *
784  * The issue is that if two or more threads are concurrently calling poll()
785  * or select() on libusb's file descriptors then only one of those threads
786  * will be woken up when an event arrives. The others will be completely
787  * oblivious that anything has happened.
788  *
789  * Consider the following pseudo-code, which submits an asynchronous transfer
790  * then waits for its completion. This style is one way you could implement a
791  * synchronous interface on top of the asynchronous interface (and libusb
792  * does something similar, albeit more advanced due to the complications
793  * explained on this page).
794  *
795 \code
796 void cb(struct libusb_transfer *transfer)
797 {
798         int *completed = transfer->user_data;
799         *completed = 1;
800 }
801
802 void myfunc() {
803         struct libusb_transfer *transfer;
804         unsigned char buffer[LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE] __attribute__ ((aligned (2)));
805         int completed = 0;
806
807         transfer = libusb_alloc_transfer(0);
808         libusb_fill_control_setup(buffer,
809                 LIBUSB_REQUEST_TYPE_VENDOR | LIBUSB_ENDPOINT_OUT, 0x04, 0x01, 0, 0);
810         libusb_fill_control_transfer(transfer, dev, buffer, cb, &completed, 1000);
811         libusb_submit_transfer(transfer);
812
813         while (!completed) {
814                 poll(libusb file descriptors, 120*1000);
815                 if (poll indicates activity)
816                         libusb_handle_events_timeout(ctx, &zero_tv);
817         }
818         printf("completed!");
819         // other code here
820 }
821 \endcode
822  *
823  * Here we are <em>serializing</em> completion of an asynchronous event
824  * against a condition - the condition being completion of a specific transfer.
825  * The poll() loop has a long timeout to minimize CPU usage during situations
826  * when nothing is happening (it could reasonably be unlimited).
827  *
828  * If this is the only thread that is polling libusb's file descriptors, there
829  * is no problem: there is no danger that another thread will swallow up the
830  * event that we are interested in. On the other hand, if there is another
831  * thread polling the same descriptors, there is a chance that it will receive
832  * the event that we were interested in. In this situation, <tt>myfunc()</tt>
833  * will only realise that the transfer has completed on the next iteration of
834  * the loop, <em>up to 120 seconds later.</em> Clearly a two-minute delay is
835  * undesirable, and don't even think about using short timeouts to circumvent
836  * this issue!
837  *
838  * The solution here is to ensure that no two threads are ever polling the
839  * file descriptors at the same time. A naive implementation of this would
840  * impact the capabilities of the library, so libusb offers the scheme
841  * documented below to ensure no loss of functionality.
842  *
843  * Before we go any further, it is worth mentioning that all libusb-wrapped
844  * event handling procedures fully adhere to the scheme documented below.
845  * This includes libusb_handle_events() and its variants, and all the
846  * synchronous I/O functions - libusb hides this headache from you.
847  *
848  * \section Using libusb_handle_events() from multiple threads
849  *
850  * Even when only using libusb_handle_events() and synchronous I/O functions,
851  * you can still have a race condition. You might be tempted to solve the
852  * above with libusb_handle_events() like so:
853  *
854 \code
855         libusb_submit_transfer(transfer);
856
857         while (!completed) {
858                 libusb_handle_events(ctx);
859         }
860         printf("completed!");
861 \endcode
862  *
863  * This however has a race between the checking of completed and
864  * libusb_handle_events() acquiring the events lock, so another thread
865  * could have completed the transfer, resulting in this thread hanging
866  * until either a timeout or another event occurs. See also commit
867  * 6696512aade99bb15d6792af90ae329af270eba6 which fixes this in the
868  * synchronous API implementation of libusb.
869  *
870  * Fixing this race requires checking the variable completed only after
871  * taking the event lock, which defeats the concept of just calling
872  * libusb_handle_events() without worrying about locking. This is why
873  * libusb-1.0.9 introduces the new libusb_handle_events_timeout_completed()
874  * and libusb_handle_events_completed() functions, which handles doing the
875  * completion check for you after they have acquired the lock:
876  *
877 \code
878         libusb_submit_transfer(transfer);
879
880         while (!completed) {
881                 libusb_handle_events_completed(ctx, &completed);
882         }
883         printf("completed!");
884 \endcode
885  *
886  * This nicely fixes the race in our example. Note that if all you want to
887  * do is submit a single transfer and wait for its completion, then using
888  * one of the synchronous I/O functions is much easier.
889  *
890  * \section eventlock The events lock
891  *
892  * The problem is when we consider the fact that libusb exposes file
893  * descriptors to allow for you to integrate asynchronous USB I/O into
894  * existing main loops, effectively allowing you to do some work behind
895  * libusb's back. If you do take libusb's file descriptors and pass them to
896  * poll()/select() yourself, you need to be aware of the associated issues.
897  *
898  * The first concept to be introduced is the events lock. The events lock
899  * is used to serialize threads that want to handle events, such that only
900  * one thread is handling events at any one time.
901  *
902  * You must take the events lock before polling libusb file descriptors,
903  * using libusb_lock_events(). You must release the lock as soon as you have
904  * aborted your poll()/select() loop, using libusb_unlock_events().
905  *
906  * \section threadwait Letting other threads do the work for you
907  *
908  * Although the events lock is a critical part of the solution, it is not
909  * enough on it's own. You might wonder if the following is sufficient...
910 \code
911         libusb_lock_events(ctx);
912         while (!completed) {
913                 poll(libusb file descriptors, 120*1000);
914                 if (poll indicates activity)
915                         libusb_handle_events_timeout(ctx, &zero_tv);
916         }
917         libusb_unlock_events(ctx);
918 \endcode
919  * ...and the answer is that it is not. This is because the transfer in the
920  * code shown above may take a long time (say 30 seconds) to complete, and
921  * the lock is not released until the transfer is completed.
922  *
923  * Another thread with similar code that wants to do event handling may be
924  * working with a transfer that completes after a few milliseconds. Despite
925  * having such a quick completion time, the other thread cannot check that
926  * status of its transfer until the code above has finished (30 seconds later)
927  * due to contention on the lock.
928  *
929  * To solve this, libusb offers you a mechanism to determine when another
930  * thread is handling events. It also offers a mechanism to block your thread
931  * until the event handling thread has completed an event (and this mechanism
932  * does not involve polling of file descriptors).
933  *
934  * After determining that another thread is currently handling events, you
935  * obtain the <em>event waiters</em> lock using libusb_lock_event_waiters().
936  * You then re-check that some other thread is still handling events, and if
937  * so, you call libusb_wait_for_event().
938  *
939  * libusb_wait_for_event() puts your application to sleep until an event
940  * occurs, or until a thread releases the events lock. When either of these
941  * things happen, your thread is woken up, and should re-check the condition
942  * it was waiting on. It should also re-check that another thread is handling
943  * events, and if not, it should start handling events itself.
944  *
945  * This looks like the following, as pseudo-code:
946 \code
947 retry:
948 if (libusb_try_lock_events(ctx) == 0) {
949         // we obtained the event lock: do our own event handling
950         while (!completed) {
951                 if (!libusb_event_handling_ok(ctx)) {
952                         libusb_unlock_events(ctx);
953                         goto retry;
954                 }
955                 poll(libusb file descriptors, 120*1000);
956                 if (poll indicates activity)
957                         libusb_handle_events_locked(ctx, 0);
958         }
959         libusb_unlock_events(ctx);
960 } else {
961         // another thread is doing event handling. wait for it to signal us that
962         // an event has completed
963         libusb_lock_event_waiters(ctx);
964
965         while (!completed) {
966                 // now that we have the event waiters lock, double check that another
967                 // thread is still handling events for us. (it may have ceased handling
968                 // events in the time it took us to reach this point)
969                 if (!libusb_event_handler_active(ctx)) {
970                         // whoever was handling events is no longer doing so, try again
971                         libusb_unlock_event_waiters(ctx);
972                         goto retry;
973                 }
974
975                 libusb_wait_for_event(ctx, NULL);
976         }
977         libusb_unlock_event_waiters(ctx);
978 }
979 printf("completed!\n");
980 \endcode
981  *
982  * A naive look at the above code may suggest that this can only support
983  * one event waiter (hence a total of 2 competing threads, the other doing
984  * event handling), because the event waiter seems to have taken the event
985  * waiters lock while waiting for an event. However, the system does support
986  * multiple event waiters, because libusb_wait_for_event() actually drops
987  * the lock while waiting, and reaquires it before continuing.
988  *
989  * We have now implemented code which can dynamically handle situations where
990  * nobody is handling events (so we should do it ourselves), and it can also
991  * handle situations where another thread is doing event handling (so we can
992  * piggyback onto them). It is also equipped to handle a combination of
993  * the two, for example, another thread is doing event handling, but for
994  * whatever reason it stops doing so before our condition is met, so we take
995  * over the event handling.
996  *
997  * Four functions were introduced in the above pseudo-code. Their importance
998  * should be apparent from the code shown above.
999  * -# libusb_try_lock_events() is a non-blocking function which attempts
1000  *    to acquire the events lock but returns a failure code if it is contended.
1001  * -# libusb_event_handling_ok() checks that libusb is still happy for your
1002  *    thread to be performing event handling. Sometimes, libusb needs to
1003  *    interrupt the event handler, and this is how you can check if you have
1004  *    been interrupted. If this function returns 0, the correct behaviour is
1005  *    for you to give up the event handling lock, and then to repeat the cycle.
1006  *    The following libusb_try_lock_events() will fail, so you will become an
1007  *    events waiter. For more information on this, read \ref fullstory below.
1008  * -# libusb_handle_events_locked() is a variant of
1009  *    libusb_handle_events_timeout() that you can call while holding the
1010  *    events lock. libusb_handle_events_timeout() itself implements similar
1011  *    logic to the above, so be sure not to call it when you are
1012  *    "working behind libusb's back", as is the case here.
1013  * -# libusb_event_handler_active() determines if someone is currently
1014  *    holding the events lock
1015  *
1016  * You might be wondering why there is no function to wake up all threads
1017  * blocked on libusb_wait_for_event(). This is because libusb can do this
1018  * internally: it will wake up all such threads when someone calls
1019  * libusb_unlock_events() or when a transfer completes (at the point after its
1020  * callback has returned).
1021  *
1022  * \subsection fullstory The full story
1023  *
1024  * The above explanation should be enough to get you going, but if you're
1025  * really thinking through the issues then you may be left with some more
1026  * questions regarding libusb's internals. If you're curious, read on, and if
1027  * not, skip to the next section to avoid confusing yourself!
1028  *
1029  * The immediate question that may spring to mind is: what if one thread
1030  * modifies the set of file descriptors that need to be polled while another
1031  * thread is doing event handling?
1032  *
1033  * There are 2 situations in which this may happen.
1034  * -# libusb_open() will add another file descriptor to the poll set,
1035  *    therefore it is desirable to interrupt the event handler so that it
1036  *    restarts, picking up the new descriptor.
1037  * -# libusb_close() will remove a file descriptor from the poll set. There
1038  *    are all kinds of race conditions that could arise here, so it is
1039  *    important that nobody is doing event handling at this time.
1040  *
1041  * libusb handles these issues internally, so application developers do not
1042  * have to stop their event handlers while opening/closing devices. Here's how
1043  * it works, focusing on the libusb_close() situation first:
1044  *
1045  * -# During initialization, libusb opens an internal pipe, and it adds the read
1046  *    end of this pipe to the set of file descriptors to be polled.
1047  * -# During libusb_close(), libusb writes some dummy data on this event pipe.
1048  *    This immediately interrupts the event handler. libusb also records
1049  *    internally that it is trying to interrupt event handlers for this
1050  *    high-priority event.
1051  * -# At this point, some of the functions described above start behaving
1052  *    differently:
1053  *   - libusb_event_handling_ok() starts returning 1, indicating that it is NOT
1054  *     OK for event handling to continue.
1055  *   - libusb_try_lock_events() starts returning 1, indicating that another
1056  *     thread holds the event handling lock, even if the lock is uncontended.
1057  *   - libusb_event_handler_active() starts returning 1, indicating that
1058  *     another thread is doing event handling, even if that is not true.
1059  * -# The above changes in behaviour result in the event handler stopping and
1060  *    giving up the events lock very quickly, giving the high-priority
1061  *    libusb_close() operation a "free ride" to acquire the events lock. All
1062  *    threads that are competing to do event handling become event waiters.
1063  * -# With the events lock held inside libusb_close(), libusb can safely remove
1064  *    a file descriptor from the poll set, in the safety of knowledge that
1065  *    nobody is polling those descriptors or trying to access the poll set.
1066  * -# After obtaining the events lock, the close operation completes very
1067  *    quickly (usually a matter of milliseconds) and then immediately releases
1068  *    the events lock.
1069  * -# At the same time, the behaviour of libusb_event_handling_ok() and friends
1070  *    reverts to the original, documented behaviour.
1071  * -# The release of the events lock causes the threads that are waiting for
1072  *    events to be woken up and to start competing to become event handlers
1073  *    again. One of them will succeed; it will then re-obtain the list of poll
1074  *    descriptors, and USB I/O will then continue as normal.
1075  *
1076  * libusb_open() is similar, and is actually a more simplistic case. Upon a
1077  * call to libusb_open():
1078  *
1079  * -# The device is opened and a file descriptor is added to the poll set.
1080  * -# libusb sends some dummy data on the event pipe, and records that it
1081  *    is trying to modify the poll descriptor set.
1082  * -# The event handler is interrupted, and the same behaviour change as for
1083  *    libusb_close() takes effect, causing all event handling threads to become
1084  *    event waiters.
1085  * -# The libusb_open() implementation takes its free ride to the events lock.
1086  * -# Happy that it has successfully paused the events handler, libusb_open()
1087  *    releases the events lock.
1088  * -# The event waiter threads are all woken up and compete to become event
1089  *    handlers again. The one that succeeds will obtain the list of poll
1090  *    descriptors again, which will include the addition of the new device.
1091  *
1092  * \subsection concl Closing remarks
1093  *
1094  * The above may seem a little complicated, but hopefully I have made it clear
1095  * why such complications are necessary. Also, do not forget that this only
1096  * applies to applications that take libusb's file descriptors and integrate
1097  * them into their own polling loops.
1098  *
1099  * You may decide that it is OK for your multi-threaded application to ignore
1100  * some of the rules and locks detailed above, because you don't think that
1101  * two threads can ever be polling the descriptors at the same time. If that
1102  * is the case, then that's good news for you because you don't have to worry.
1103  * But be careful here; remember that the synchronous I/O functions do event
1104  * handling internally. If you have one thread doing event handling in a loop
1105  * (without implementing the rules and locking semantics documented above)
1106  * and another trying to send a synchronous USB transfer, you will end up with
1107  * two threads monitoring the same descriptors, and the above-described
1108  * undesirable behaviour occurring. The solution is for your polling thread to
1109  * play by the rules; the synchronous I/O functions do so, and this will result
1110  * in them getting along in perfect harmony.
1111  *
1112  * If you do have a dedicated thread doing event handling, it is perfectly
1113  * legal for it to take the event handling lock for long periods of time. Any
1114  * synchronous I/O functions you call from other threads will transparently
1115  * fall back to the "event waiters" mechanism detailed above. The only
1116  * consideration that your event handling thread must apply is the one related
1117  * to libusb_event_handling_ok(): you must call this before every poll(), and
1118  * give up the events lock if instructed.
1119  */
1120
1121 int usbi_io_init(struct libusb_context *ctx)
1122 {
1123         int r;
1124
1125         usbi_mutex_init(&ctx->flying_transfers_lock);
1126         usbi_mutex_init(&ctx->events_lock);
1127         usbi_mutex_init(&ctx->event_waiters_lock);
1128         usbi_cond_init(&ctx->event_waiters_cond);
1129         usbi_mutex_init(&ctx->event_data_lock);
1130         usbi_tls_key_create(&ctx->event_handling_key);
1131         list_init(&ctx->flying_transfers);
1132         list_init(&ctx->ipollfds);
1133         list_init(&ctx->hotplug_msgs);
1134         list_init(&ctx->completed_transfers);
1135
1136         /* FIXME should use an eventfd on kernels that support it */
1137         r = usbi_pipe(ctx->event_pipe);
1138         if (r < 0) {
1139                 r = LIBUSB_ERROR_OTHER;
1140                 goto err;
1141         }
1142
1143         r = usbi_add_pollfd(ctx, ctx->event_pipe[0], POLLIN);
1144         if (r < 0)
1145                 goto err_close_pipe;
1146
1147 #ifdef USBI_TIMERFD_AVAILABLE
1148         ctx->timerfd = timerfd_create(usbi_backend.get_timerfd_clockid(),
1149                 TFD_NONBLOCK | TFD_CLOEXEC);
1150         if (ctx->timerfd >= 0) {
1151                 usbi_dbg("using timerfd for timeouts");
1152                 r = usbi_add_pollfd(ctx, ctx->timerfd, POLLIN);
1153                 if (r < 0)
1154                         goto err_close_timerfd;
1155         } else {
1156                 usbi_dbg("timerfd not available (code %d error %d)", ctx->timerfd, errno);
1157                 ctx->timerfd = -1;
1158         }
1159 #endif
1160
1161         return 0;
1162
1163 #ifdef USBI_TIMERFD_AVAILABLE
1164 err_close_timerfd:
1165         close(ctx->timerfd);
1166         usbi_remove_pollfd(ctx, ctx->event_pipe[0]);
1167 #endif
1168 err_close_pipe:
1169         usbi_close(ctx->event_pipe[0]);
1170         usbi_close(ctx->event_pipe[1]);
1171 err:
1172         usbi_mutex_destroy(&ctx->flying_transfers_lock);
1173         usbi_mutex_destroy(&ctx->events_lock);
1174         usbi_mutex_destroy(&ctx->event_waiters_lock);
1175         usbi_cond_destroy(&ctx->event_waiters_cond);
1176         usbi_mutex_destroy(&ctx->event_data_lock);
1177         usbi_tls_key_delete(ctx->event_handling_key);
1178         return r;
1179 }
1180
1181 void usbi_io_exit(struct libusb_context *ctx)
1182 {
1183         usbi_remove_pollfd(ctx, ctx->event_pipe[0]);
1184         usbi_close(ctx->event_pipe[0]);
1185         usbi_close(ctx->event_pipe[1]);
1186 #ifdef USBI_TIMERFD_AVAILABLE
1187         if (usbi_using_timerfd(ctx)) {
1188                 usbi_remove_pollfd(ctx, ctx->timerfd);
1189                 close(ctx->timerfd);
1190         }
1191 #endif
1192         usbi_mutex_destroy(&ctx->flying_transfers_lock);
1193         usbi_mutex_destroy(&ctx->events_lock);
1194         usbi_mutex_destroy(&ctx->event_waiters_lock);
1195         usbi_cond_destroy(&ctx->event_waiters_cond);
1196         usbi_mutex_destroy(&ctx->event_data_lock);
1197         usbi_tls_key_delete(ctx->event_handling_key);
1198         free(ctx->pollfds);
1199 }
1200
1201 static int calculate_timeout(struct usbi_transfer *transfer)
1202 {
1203         int r;
1204         struct timespec current_time;
1205         unsigned int timeout =
1206                 USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(transfer)->timeout;
1207
1208         if (!timeout) {
1209                 timerclear(&transfer->timeout);
1210                 return 0;
1211         }
1212
1213         r = usbi_backend.clock_gettime(USBI_CLOCK_MONOTONIC, &current_time);
1214         if (r < 0) {
1215                 usbi_err(ITRANSFER_CTX(transfer),
1216                         "failed to read monotonic clock, errno=%d", errno);
1217                 return r;
1218         }
1219
1220         current_time.tv_sec += timeout / 1000;
1221         current_time.tv_nsec += (timeout % 1000) * 1000000;
1222
1223         while (current_time.tv_nsec >= 1000000000) {
1224                 current_time.tv_nsec -= 1000000000;
1225                 current_time.tv_sec++;
1226         }
1227
1228         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&transfer->timeout, &current_time);
1229         return 0;
1230 }
1231
1232 /** \ingroup libusb_asyncio
1233  * Allocate a libusb transfer with a specified number of isochronous packet
1234  * descriptors. The returned transfer is pre-initialized for you. When the new
1235  * transfer is no longer needed, it should be freed with
1236  * libusb_free_transfer().
1237  *
1238  * Transfers intended for non-isochronous endpoints (e.g. control, bulk,
1239  * interrupt) should specify an iso_packets count of zero.
1240  *
1241  * For transfers intended for isochronous endpoints, specify an appropriate
1242  * number of packet descriptors to be allocated as part of the transfer.
1243  * The returned transfer is not specially initialized for isochronous I/O;
1244  * you are still required to set the
1245  * \ref libusb_transfer::num_iso_packets "num_iso_packets" and
1246  * \ref libusb_transfer::type "type" fields accordingly.
1247  *
1248  * It is safe to allocate a transfer with some isochronous packets and then
1249  * use it on a non-isochronous endpoint. If you do this, ensure that at time
1250  * of submission, num_iso_packets is 0 and that type is set appropriately.
1251  *
1252  * \param iso_packets number of isochronous packet descriptors to allocate. Must be non-negative.
1253  * \returns a newly allocated transfer, or NULL on error
1254  */
1255 DEFAULT_VISIBILITY
1256 struct libusb_transfer * LIBUSB_CALL libusb_alloc_transfer(
1257         int iso_packets)
1258 {
1259         struct libusb_transfer *transfer;
1260         size_t os_alloc_size;
1261         size_t alloc_size;
1262         struct usbi_transfer *itransfer;
1263
1264         assert(iso_packets >= 0);
1265
1266         os_alloc_size = usbi_backend.transfer_priv_size;
1267         alloc_size = sizeof(struct usbi_transfer)
1268                 + sizeof(struct libusb_transfer)
1269                 + (sizeof(struct libusb_iso_packet_descriptor) * (size_t)iso_packets)
1270                 + os_alloc_size;
1271         itransfer = calloc(1, alloc_size);
1272         if (!itransfer)
1273                 return NULL;
1274
1275         itransfer->num_iso_packets = iso_packets;
1276         usbi_mutex_init(&itransfer->lock);
1277         transfer = USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(itransfer);
1278         usbi_dbg("transfer %p", transfer);
1279         return transfer;
1280 }
1281
1282 /** \ingroup libusb_asyncio
1283  * Free a transfer structure. This should be called for all transfers
1284  * allocated with libusb_alloc_transfer().
1285  *
1286  * If the \ref libusb_transfer_flags::LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER
1287  * "LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER" flag is set and the transfer buffer is
1288  * non-NULL, this function will also free the transfer buffer using the
1289  * standard system memory allocator (e.g. free()).
1290  *
1291  * It is legal to call this function with a NULL transfer. In this case,
1292  * the function will simply return safely.
1293  *
1294  * It is not legal to free an active transfer (one which has been submitted
1295  * and has not yet completed).
1296  *
1297  * \param transfer the transfer to free
1298  */
1299 void API_EXPORTED libusb_free_transfer(struct libusb_transfer *transfer)
1300 {
1301         struct usbi_transfer *itransfer;
1302         if (!transfer)
1303                 return;
1304
1305         usbi_dbg("transfer %p", transfer);
1306         if (transfer->flags & LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER)
1307                 free(transfer->buffer);
1308
1309         itransfer = LIBUSB_TRANSFER_TO_USBI_TRANSFER(transfer);
1310         usbi_mutex_destroy(&itransfer->lock);
1311         free(itransfer);
1312 }
1313
1314 #ifdef USBI_TIMERFD_AVAILABLE
1315 static int disarm_timerfd(struct libusb_context *ctx)
1316 {
1317         const struct itimerspec disarm_timer = { { 0, 0 }, { 0, 0 } };
1318         int r;
1319
1320         usbi_dbg("");
1321         r = timerfd_settime(ctx->timerfd, 0, &disarm_timer, NULL);
1322         if (r < 0)
1323                 return LIBUSB_ERROR_OTHER;
1324         else
1325                 return 0;
1326 }
1327
1328 /* iterates through the flying transfers, and rearms the timerfd based on the
1329  * next upcoming timeout.
1330  * must be called with flying_list locked.
1331  * returns 0 on success or a LIBUSB_ERROR code on failure.
1332  */
1333 static int arm_timerfd_for_next_timeout(struct libusb_context *ctx)
1334 {
1335         struct usbi_transfer *transfer;
1336
1337         list_for_each_entry(transfer, &ctx->flying_transfers, list, struct usbi_transfer) {
1338                 struct timeval *cur_tv = &transfer->timeout;
1339
1340                 /* if we've reached transfers of infinite timeout, then we have no
1341                  * arming to do */
1342                 if (!timerisset(cur_tv))
1343                         goto disarm;
1344
1345                 /* act on first transfer that has not already been handled */
1346                 if (!(transfer->timeout_flags & (USBI_TRANSFER_TIMEOUT_HANDLED | USBI_TRANSFER_OS_HANDLES_TIMEOUT))) {
1347                         int r;
1348                         const struct itimerspec it = { {0, 0},
1349                                 { cur_tv->tv_sec, cur_tv->tv_usec * 1000 } };
1350                         usbi_dbg("next timeout originally %dms", USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(transfer)->timeout);
1351                         r = timerfd_settime(ctx->timerfd, TFD_TIMER_ABSTIME, &it, NULL);
1352                         if (r < 0)
1353                                 return LIBUSB_ERROR_OTHER;
1354                         return 0;
1355                 }
1356         }
1357
1358 disarm:
1359         return disarm_timerfd(ctx);
1360 }
1361 #else
1362 static int arm_timerfd_for_next_timeout(struct libusb_context *ctx)
1363 {
1364         UNUSED(ctx);
1365         return 0;
1366 }
1367 #endif
1368
1369 /* add a transfer to the (timeout-sorted) active transfers list.
1370  * This function will return non 0 if fails to update the timer,
1371  * in which case the transfer is *not* on the flying_transfers list. */
1372 static int add_to_flying_list(struct usbi_transfer *transfer)
1373 {
1374         struct usbi_transfer *cur;
1375         struct timeval *timeout = &transfer->timeout;
1376         struct libusb_context *ctx = ITRANSFER_CTX(transfer);
1377         int r;
1378         int first = 1;
1379
1380         r = calculate_timeout(transfer);
1381         if (r)
1382                 return r;
1383
1384         /* if we have no other flying transfers, start the list with this one */
1385         if (list_empty(&ctx->flying_transfers)) {
1386                 list_add(&transfer->list, &ctx->flying_transfers);
1387                 goto out;
1388         }
1389
1390         /* if we have infinite timeout, append to end of list */
1391         if (!timerisset(timeout)) {
1392                 list_add_tail(&transfer->list, &ctx->flying_transfers);
1393                 /* first is irrelevant in this case */
1394                 goto out;
1395         }
1396
1397         /* otherwise, find appropriate place in list */
1398         list_for_each_entry(cur, &ctx->flying_transfers, list, struct usbi_transfer) {
1399                 /* find first timeout that occurs after the transfer in question */
1400                 struct timeval *cur_tv = &cur->timeout;
1401
1402                 if (!timerisset(cur_tv) || (cur_tv->tv_sec > timeout->tv_sec) ||
1403                                 (cur_tv->tv_sec == timeout->tv_sec &&
1404                                         cur_tv->tv_usec > timeout->tv_usec)) {
1405                         list_add_tail(&transfer->list, &cur->list);
1406                         goto out;
1407                 }
1408                 first = 0;
1409         }
1410         /* first is 0 at this stage (list not empty) */
1411
1412         /* otherwise we need to be inserted at the end */
1413         list_add_tail(&transfer->list, &ctx->flying_transfers);
1414 out:
1415 #ifdef USBI_TIMERFD_AVAILABLE
1416         if (first && usbi_using_timerfd(ctx) && timerisset(timeout)) {
1417                 /* if this transfer has the lowest timeout of all active transfers,
1418                  * rearm the timerfd with this transfer's timeout */
1419                 const struct itimerspec it = { {0, 0},
1420                         { timeout->tv_sec, timeout->tv_usec * 1000 } };
1421                 usbi_dbg("arm timerfd for timeout in %dms (first in line)",
1422                         USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(transfer)->timeout);
1423                 r = timerfd_settime(ctx->timerfd, TFD_TIMER_ABSTIME, &it, NULL);
1424                 if (r < 0) {
1425                         usbi_warn(ctx, "failed to arm first timerfd (errno %d)", errno);
1426                         r = LIBUSB_ERROR_OTHER;
1427                 }
1428         }
1429 #else
1430         UNUSED(first);
1431 #endif
1432
1433         if (r)
1434                 list_del(&transfer->list);
1435
1436         return r;
1437 }
1438
1439 /* remove a transfer from the active transfers list.
1440  * This function will *always* remove the transfer from the
1441  * flying_transfers list. It will return a LIBUSB_ERROR code
1442  * if it fails to update the timer for the next timeout. */
1443 static int remove_from_flying_list(struct usbi_transfer *transfer)
1444 {
1445         struct libusb_context *ctx = ITRANSFER_CTX(transfer);
1446         int rearm_timerfd;
1447         int r = 0;
1448
1449         usbi_mutex_lock(&ctx->flying_transfers_lock);
1450         rearm_timerfd = (timerisset(&transfer->timeout) &&
1451                 list_first_entry(&ctx->flying_transfers, struct usbi_transfer, list) == transfer);
1452         list_del(&transfer->list);
1453         if (usbi_using_timerfd(ctx) && rearm_timerfd)
1454                 r = arm_timerfd_for_next_timeout(ctx);
1455         usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
1456
1457         return r;
1458 }
1459
1460 /** \ingroup libusb_asyncio
1461  * Submit a transfer. This function will fire off the USB transfer and then
1462  * return immediately.
1463  *
1464  * \param transfer the transfer to submit
1465  * \returns 0 on success
1466  * \returns LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE if the device has been disconnected
1467  * \returns LIBUSB_ERROR_BUSY if the transfer has already been submitted.
1468  * \returns LIBUSB_ERROR_NOT_SUPPORTED if the transfer flags are not supported
1469  * by the operating system.
1470  * \returns LIBUSB_ERROR_INVALID_PARAM if the transfer size is larger than
1471  * the operating system and/or hardware can support
1472  * \returns another LIBUSB_ERROR code on other failure
1473  */
1474 int API_EXPORTED libusb_submit_transfer(struct libusb_transfer *transfer)
1475 {
1476         struct usbi_transfer *itransfer =
1477                 LIBUSB_TRANSFER_TO_USBI_TRANSFER(transfer);
1478         struct libusb_context *ctx = TRANSFER_CTX(transfer);
1479         int r;
1480
1481         usbi_dbg("transfer %p", transfer);
1482
1483         /*
1484          * Important note on locking, this function takes / releases locks
1485          * in the following order:
1486          *  take flying_transfers_lock
1487          *  take itransfer->lock
1488          *  clear transfer
1489          *  add to flying_transfers list
1490          *  release flying_transfers_lock
1491          *  submit transfer
1492          *  release itransfer->lock
1493          *  if submit failed:
1494          *   take flying_transfers_lock
1495          *   remove from flying_transfers list
1496          *   release flying_transfers_lock
1497          *
1498          * Note that it takes locks in the order a-b and then releases them
1499          * in the same order a-b. This is somewhat unusual but not wrong,
1500          * release order is not important as long as *all* locks are released
1501          * before re-acquiring any locks.
1502          *
1503          * This means that the ordering of first releasing itransfer->lock
1504          * and then re-acquiring the flying_transfers_list on error is
1505          * important and must not be changed!
1506          *
1507          * This is done this way because when we take both locks we must always
1508          * take flying_transfers_lock first to avoid ab-ba style deadlocks with
1509          * the timeout handling and usbi_handle_disconnect paths.
1510          *
1511          * And we cannot release itransfer->lock before the submission is
1512          * complete otherwise timeout handling for transfers with short
1513          * timeouts may run before submission.
1514          */
1515         usbi_mutex_lock(&ctx->flying_transfers_lock);
1516         usbi_mutex_lock(&itransfer->lock);
1517         if (itransfer->state_flags & USBI_TRANSFER_IN_FLIGHT) {
1518                 usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
1519                 usbi_mutex_unlock(&itransfer->lock);
1520                 return LIBUSB_ERROR_BUSY;
1521         }
1522         itransfer->transferred = 0;
1523         itransfer->state_flags = 0;
1524         itransfer->timeout_flags = 0;
1525         r = add_to_flying_list(itransfer);
1526         if (r) {
1527                 usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
1528                 usbi_mutex_unlock(&itransfer->lock);
1529                 return r;
1530         }
1531         /*
1532          * We must release the flying transfers lock here, because with
1533          * some backends the submit_transfer method is synchroneous.
1534          */
1535         usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
1536
1537         r = usbi_backend.submit_transfer(itransfer);
1538         if (r == LIBUSB_SUCCESS) {
1539                 itransfer->state_flags |= USBI_TRANSFER_IN_FLIGHT;
1540                 /* keep a reference to this device */
1541                 libusb_ref_device(transfer->dev_handle->dev);
1542         }
1543         usbi_mutex_unlock(&itransfer->lock);
1544
1545         if (r != LIBUSB_SUCCESS)
1546                 remove_from_flying_list(itransfer);
1547
1548         return r;
1549 }
1550
1551 /** \ingroup libusb_asyncio
1552  * Asynchronously cancel a previously submitted transfer.
1553  * This function returns immediately, but this does not indicate cancellation
1554  * is complete. Your callback function will be invoked at some later time
1555  * with a transfer status of
1556  * \ref libusb_transfer_status::LIBUSB_TRANSFER_CANCELLED
1557  * "LIBUSB_TRANSFER_CANCELLED."
1558  *
1559  * \param transfer the transfer to cancel
1560  * \returns 0 on success
1561  * \returns LIBUSB_ERROR_NOT_FOUND if the transfer is not in progress,
1562  * already complete, or already cancelled.
1563  * \returns a LIBUSB_ERROR code on failure
1564  */
1565 int API_EXPORTED libusb_cancel_transfer(struct libusb_transfer *transfer)
1566 {
1567         struct usbi_transfer *itransfer =
1568                 LIBUSB_TRANSFER_TO_USBI_TRANSFER(transfer);
1569         int r;
1570
1571         usbi_dbg("transfer %p", transfer );
1572         usbi_mutex_lock(&itransfer->lock);
1573         if (!(itransfer->state_flags & USBI_TRANSFER_IN_FLIGHT)
1574                         || (itransfer->state_flags & USBI_TRANSFER_CANCELLING)) {
1575                 r = LIBUSB_ERROR_NOT_FOUND;
1576                 goto out;
1577         }
1578         r = usbi_backend.cancel_transfer(itransfer);
1579         if (r < 0) {
1580                 if (r != LIBUSB_ERROR_NOT_FOUND &&
1581                     r != LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE)
1582                         usbi_err(TRANSFER_CTX(transfer),
1583                                 "cancel transfer failed error %d", r);
1584                 else
1585                         usbi_dbg("cancel transfer failed error %d", r);
1586
1587                 if (r == LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE)
1588                         itransfer->state_flags |= USBI_TRANSFER_DEVICE_DISAPPEARED;
1589         }
1590
1591         itransfer->state_flags |= USBI_TRANSFER_CANCELLING;
1592
1593 out:
1594         usbi_mutex_unlock(&itransfer->lock);
1595         return r;
1596 }
1597
1598 /** \ingroup libusb_asyncio
1599  * Set a transfers bulk stream id. Note users are advised to use
1600  * libusb_fill_bulk_stream_transfer() instead of calling this function
1601  * directly.
1602  *
1603  * Since version 1.0.19, \ref LIBUSB_API_VERSION >= 0x01000103
1604  *
1605  * \param transfer the transfer to set the stream id for
1606  * \param stream_id the stream id to set
1607  * \see libusb_alloc_streams()
1608  */
1609 void API_EXPORTED libusb_transfer_set_stream_id(
1610         struct libusb_transfer *transfer, uint32_t stream_id)
1611 {
1612         struct usbi_transfer *itransfer =
1613                 LIBUSB_TRANSFER_TO_USBI_TRANSFER(transfer);
1614
1615         itransfer->stream_id = stream_id;
1616 }
1617
1618 /** \ingroup libusb_asyncio
1619  * Get a transfers bulk stream id.
1620  *
1621  * Since version 1.0.19, \ref LIBUSB_API_VERSION >= 0x01000103
1622  *
1623  * \param transfer the transfer to get the stream id for
1624  * \returns the stream id for the transfer
1625  */
1626 uint32_t API_EXPORTED libusb_transfer_get_stream_id(
1627         struct libusb_transfer *transfer)
1628 {
1629         struct usbi_transfer *itransfer =
1630                 LIBUSB_TRANSFER_TO_USBI_TRANSFER(transfer);
1631
1632         return itransfer->stream_id;
1633 }
1634
1635 /* Handle completion of a transfer (completion might be an error condition).
1636  * This will invoke the user-supplied callback function, which may end up
1637  * freeing the transfer. Therefore you cannot use the transfer structure
1638  * after calling this function, and you should free all backend-specific
1639  * data before calling it.
1640  * Do not call this function with the usbi_transfer lock held. User-specified
1641  * callback functions may attempt to directly resubmit the transfer, which
1642  * will attempt to take the lock. */
1643 int usbi_handle_transfer_completion(struct usbi_transfer *itransfer,
1644         enum libusb_transfer_status status)
1645 {
1646         struct libusb_transfer *transfer =
1647                 USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(itransfer);
1648         struct libusb_device_handle *dev_handle = transfer->dev_handle;
1649         uint8_t flags;
1650         int r;
1651
1652         r = remove_from_flying_list(itransfer);
1653         if (r < 0)
1654                 usbi_err(ITRANSFER_CTX(itransfer), "failed to set timer for next timeout, errno=%d", errno);
1655
1656         usbi_mutex_lock(&itransfer->lock);
1657         itransfer->state_flags &= ~USBI_TRANSFER_IN_FLIGHT;
1658         usbi_mutex_unlock(&itransfer->lock);
1659
1660         if (status == LIBUSB_TRANSFER_COMPLETED
1661                         && transfer->flags & LIBUSB_TRANSFER_SHORT_NOT_OK) {
1662                 int rqlen = transfer->length;
1663                 if (transfer->type == LIBUSB_TRANSFER_TYPE_CONTROL)
1664                         rqlen -= LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE;
1665                 if (rqlen != itransfer->transferred) {
1666                         usbi_dbg("interpreting short transfer as error");
1667                         status = LIBUSB_TRANSFER_ERROR;
1668                 }
1669         }
1670
1671         flags = transfer->flags;
1672         transfer->status = status;
1673         transfer->actual_length = itransfer->transferred;
1674         usbi_dbg("transfer %p has callback %p", transfer, transfer->callback);
1675         if (transfer->callback)
1676                 transfer->callback(transfer);
1677         /* transfer might have been freed by the above call, do not use from
1678          * this point. */
1679         if (flags & LIBUSB_TRANSFER_FREE_TRANSFER)
1680                 libusb_free_transfer(transfer);
1681         libusb_unref_device(dev_handle->dev);
1682         return r;
1683 }
1684
1685 /* Similar to usbi_handle_transfer_completion() but exclusively for transfers
1686  * that were asynchronously cancelled. The same concerns w.r.t. freeing of
1687  * transfers exist here.
1688  * Do not call this function with the usbi_transfer lock held. User-specified
1689  * callback functions may attempt to directly resubmit the transfer, which
1690  * will attempt to take the lock. */
1691 int usbi_handle_transfer_cancellation(struct usbi_transfer *transfer)
1692 {
1693         struct libusb_context *ctx = ITRANSFER_CTX(transfer);
1694         uint8_t timed_out;
1695
1696         usbi_mutex_lock(&ctx->flying_transfers_lock);
1697         timed_out = transfer->timeout_flags & USBI_TRANSFER_TIMED_OUT;
1698         usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
1699
1700         /* if the URB was cancelled due to timeout, report timeout to the user */
1701         if (timed_out) {
1702                 usbi_dbg("detected timeout cancellation");
1703                 return usbi_handle_transfer_completion(transfer, LIBUSB_TRANSFER_TIMED_OUT);
1704         }
1705
1706         /* otherwise its a normal async cancel */
1707         return usbi_handle_transfer_completion(transfer, LIBUSB_TRANSFER_CANCELLED);
1708 }
1709
1710 /* Add a completed transfer to the completed_transfers list of the
1711  * context and signal the event. The backend's handle_transfer_completion()
1712  * function will be called the next time an event handler runs. */
1713 void usbi_signal_transfer_completion(struct usbi_transfer *transfer)
1714 {
1715         libusb_device_handle *dev_handle = USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(transfer)->dev_handle;
1716
1717         if (dev_handle) {
1718                 struct libusb_context *ctx = HANDLE_CTX(dev_handle);
1719                 int pending_events;
1720
1721                 usbi_mutex_lock(&ctx->event_data_lock);
1722                 pending_events = usbi_pending_events(ctx);
1723                 list_add_tail(&transfer->completed_list, &ctx->completed_transfers);
1724                 if (!pending_events)
1725                         usbi_signal_event(ctx);
1726                 usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
1727         }
1728 }
1729
1730 /** \ingroup libusb_poll
1731  * Attempt to acquire the event handling lock. This lock is used to ensure that
1732  * only one thread is monitoring libusb event sources at any one time.
1733  *
1734  * You only need to use this lock if you are developing an application
1735  * which calls poll() or select() on libusb's file descriptors directly.
1736  * If you stick to libusb's event handling loop functions (e.g.
1737  * libusb_handle_events()) then you do not need to be concerned with this
1738  * locking.
1739  *
1740  * While holding this lock, you are trusted to actually be handling events.
1741  * If you are no longer handling events, you must call libusb_unlock_events()
1742  * as soon as possible.
1743  *
1744  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1745  * \returns 0 if the lock was obtained successfully
1746  * \returns 1 if the lock was not obtained (i.e. another thread holds the lock)
1747  * \ref libusb_mtasync
1748  */
1749 int API_EXPORTED libusb_try_lock_events(libusb_context *ctx)
1750 {
1751         int r;
1752         unsigned int ru;
1753         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
1754
1755         /* is someone else waiting to close a device? if so, don't let this thread
1756          * start event handling */
1757         usbi_mutex_lock(&ctx->event_data_lock);
1758         ru = ctx->device_close;
1759         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
1760         if (ru) {
1761                 usbi_dbg("someone else is closing a device");
1762                 return 1;
1763         }
1764
1765         r = usbi_mutex_trylock(&ctx->events_lock);
1766         if (r)
1767                 return 1;
1768
1769         ctx->event_handler_active = 1;
1770         return 0;
1771 }
1772
1773 /** \ingroup libusb_poll
1774  * Acquire the event handling lock, blocking until successful acquisition if
1775  * it is contended. This lock is used to ensure that only one thread is
1776  * monitoring libusb event sources at any one time.
1777  *
1778  * You only need to use this lock if you are developing an application
1779  * which calls poll() or select() on libusb's file descriptors directly.
1780  * If you stick to libusb's event handling loop functions (e.g.
1781  * libusb_handle_events()) then you do not need to be concerned with this
1782  * locking.
1783  *
1784  * While holding this lock, you are trusted to actually be handling events.
1785  * If you are no longer handling events, you must call libusb_unlock_events()
1786  * as soon as possible.
1787  *
1788  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1789  * \ref libusb_mtasync
1790  */
1791 void API_EXPORTED libusb_lock_events(libusb_context *ctx)
1792 {
1793         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
1794         usbi_mutex_lock(&ctx->events_lock);
1795         ctx->event_handler_active = 1;
1796 }
1797
1798 /** \ingroup libusb_poll
1799  * Release the lock previously acquired with libusb_try_lock_events() or
1800  * libusb_lock_events(). Releasing this lock will wake up any threads blocked
1801  * on libusb_wait_for_event().
1802  *
1803  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1804  * \ref libusb_mtasync
1805  */
1806 void API_EXPORTED libusb_unlock_events(libusb_context *ctx)
1807 {
1808         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
1809         ctx->event_handler_active = 0;
1810         usbi_mutex_unlock(&ctx->events_lock);
1811
1812         /* FIXME: perhaps we should be a bit more efficient by not broadcasting
1813          * the availability of the events lock when we are modifying pollfds
1814          * (check ctx->device_close)? */
1815         usbi_mutex_lock(&ctx->event_waiters_lock);
1816         usbi_cond_broadcast(&ctx->event_waiters_cond);
1817         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_waiters_lock);
1818 }
1819
1820 /** \ingroup libusb_poll
1821  * Determine if it is still OK for this thread to be doing event handling.
1822  *
1823  * Sometimes, libusb needs to temporarily pause all event handlers, and this
1824  * is the function you should use before polling file descriptors to see if
1825  * this is the case.
1826  *
1827  * If this function instructs your thread to give up the events lock, you
1828  * should just continue the usual logic that is documented in \ref libusb_mtasync.
1829  * On the next iteration, your thread will fail to obtain the events lock,
1830  * and will hence become an event waiter.
1831  *
1832  * This function should be called while the events lock is held: you don't
1833  * need to worry about the results of this function if your thread is not
1834  * the current event handler.
1835  *
1836  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1837  * \returns 1 if event handling can start or continue
1838  * \returns 0 if this thread must give up the events lock
1839  * \ref fullstory "Multi-threaded I/O: the full story"
1840  */
1841 int API_EXPORTED libusb_event_handling_ok(libusb_context *ctx)
1842 {
1843         unsigned int r;
1844         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
1845
1846         /* is someone else waiting to close a device? if so, don't let this thread
1847          * continue event handling */
1848         usbi_mutex_lock(&ctx->event_data_lock);
1849         r = ctx->device_close;
1850         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
1851         if (r) {
1852                 usbi_dbg("someone else is closing a device");
1853                 return 0;
1854         }
1855
1856         return 1;
1857 }
1858
1859
1860 /** \ingroup libusb_poll
1861  * Determine if an active thread is handling events (i.e. if anyone is holding
1862  * the event handling lock).
1863  *
1864  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1865  * \returns 1 if a thread is handling events
1866  * \returns 0 if there are no threads currently handling events
1867  * \ref libusb_mtasync
1868  */
1869 int API_EXPORTED libusb_event_handler_active(libusb_context *ctx)
1870 {
1871         unsigned int r;
1872         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
1873
1874         /* is someone else waiting to close a device? if so, don't let this thread
1875          * start event handling -- indicate that event handling is happening */
1876         usbi_mutex_lock(&ctx->event_data_lock);
1877         r = ctx->device_close;
1878         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
1879         if (r) {
1880                 usbi_dbg("someone else is closing a device");
1881                 return 1;
1882         }
1883
1884         return ctx->event_handler_active;
1885 }
1886
1887 /** \ingroup libusb_poll
1888  * Interrupt any active thread that is handling events. This is mainly useful
1889  * for interrupting a dedicated event handling thread when an application
1890  * wishes to call libusb_exit().
1891  *
1892  * Since version 1.0.21, \ref LIBUSB_API_VERSION >= 0x01000105
1893  *
1894  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1895  * \ref libusb_mtasync
1896  */
1897 void API_EXPORTED libusb_interrupt_event_handler(libusb_context *ctx)
1898 {
1899         int pending_events;
1900         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
1901
1902         usbi_dbg("");
1903         usbi_mutex_lock(&ctx->event_data_lock);
1904
1905         pending_events = usbi_pending_events(ctx);
1906         ctx->event_flags |= USBI_EVENT_USER_INTERRUPT;
1907         if (!pending_events)
1908                 usbi_signal_event(ctx);
1909
1910         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
1911 }
1912
1913 /** \ingroup libusb_poll
1914  * Acquire the event waiters lock. This lock is designed to be obtained under
1915  * the situation where you want to be aware when events are completed, but
1916  * some other thread is event handling so calling libusb_handle_events() is not
1917  * allowed.
1918  *
1919  * You then obtain this lock, re-check that another thread is still handling
1920  * events, then call libusb_wait_for_event().
1921  *
1922  * You only need to use this lock if you are developing an application
1923  * which calls poll() or select() on libusb's file descriptors directly,
1924  * <b>and</b> may potentially be handling events from 2 threads simultaenously.
1925  * If you stick to libusb's event handling loop functions (e.g.
1926  * libusb_handle_events()) then you do not need to be concerned with this
1927  * locking.
1928  *
1929  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1930  * \ref libusb_mtasync
1931  */
1932 void API_EXPORTED libusb_lock_event_waiters(libusb_context *ctx)
1933 {
1934         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
1935         usbi_mutex_lock(&ctx->event_waiters_lock);
1936 }
1937
1938 /** \ingroup libusb_poll
1939  * Release the event waiters lock.
1940  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1941  * \ref libusb_mtasync
1942  */
1943 void API_EXPORTED libusb_unlock_event_waiters(libusb_context *ctx)
1944 {
1945         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
1946         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_waiters_lock);
1947 }
1948
1949 /** \ingroup libusb_poll
1950  * Wait for another thread to signal completion of an event. Must be called
1951  * with the event waiters lock held, see libusb_lock_event_waiters().
1952  *
1953  * This function will block until any of the following conditions are met:
1954  * -# The timeout expires
1955  * -# A transfer completes
1956  * -# A thread releases the event handling lock through libusb_unlock_events()
1957  *
1958  * Condition 1 is obvious. Condition 2 unblocks your thread <em>after</em>
1959  * the callback for the transfer has completed. Condition 3 is important
1960  * because it means that the thread that was previously handling events is no
1961  * longer doing so, so if any events are to complete, another thread needs to
1962  * step up and start event handling.
1963  *
1964  * This function releases the event waiters lock before putting your thread
1965  * to sleep, and reacquires the lock as it is being woken up.
1966  *
1967  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
1968  * \param tv maximum timeout for this blocking function. A NULL value
1969  * indicates unlimited timeout.
1970  * \returns 0 after a transfer completes or another thread stops event handling
1971  * \returns 1 if the timeout expired
1972  * \ref libusb_mtasync
1973  */
1974 int API_EXPORTED libusb_wait_for_event(libusb_context *ctx, struct timeval *tv)
1975 {
1976         int r;
1977
1978         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
1979         if (tv == NULL) {
1980                 usbi_cond_wait(&ctx->event_waiters_cond, &ctx->event_waiters_lock);
1981                 return 0;
1982         }
1983
1984         r = usbi_cond_timedwait(&ctx->event_waiters_cond,
1985                 &ctx->event_waiters_lock, tv);
1986
1987         if (r < 0)
1988                 return r;
1989         else
1990                 return (r == ETIMEDOUT);
1991 }
1992
1993 static void handle_timeout(struct usbi_transfer *itransfer)
1994 {
1995         struct libusb_transfer *transfer =
1996                 USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(itransfer);
1997         int r;
1998
1999         itransfer->timeout_flags |= USBI_TRANSFER_TIMEOUT_HANDLED;
2000         r = libusb_cancel_transfer(transfer);
2001         if (r == LIBUSB_SUCCESS)
2002                 itransfer->timeout_flags |= USBI_TRANSFER_TIMED_OUT;
2003         else
2004                 usbi_warn(TRANSFER_CTX(transfer),
2005                         "async cancel failed %d errno=%d", r, errno);
2006 }
2007
2008 static int handle_timeouts_locked(struct libusb_context *ctx)
2009 {
2010         int r;
2011         struct timespec systime_ts;
2012         struct timeval systime;
2013         struct usbi_transfer *transfer;
2014
2015         if (list_empty(&ctx->flying_transfers))
2016                 return 0;
2017
2018         /* get current time */
2019         r = usbi_backend.clock_gettime(USBI_CLOCK_MONOTONIC, &systime_ts);
2020         if (r < 0)
2021                 return r;
2022
2023         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&systime, &systime_ts);
2024
2025         /* iterate through flying transfers list, finding all transfers that
2026          * have expired timeouts */
2027         list_for_each_entry(transfer, &ctx->flying_transfers, list, struct usbi_transfer) {
2028                 struct timeval *cur_tv = &transfer->timeout;
2029
2030                 /* if we've reached transfers of infinite timeout, we're all done */
2031                 if (!timerisset(cur_tv))
2032                         return 0;
2033
2034                 /* ignore timeouts we've already handled */
2035                 if (transfer->timeout_flags & (USBI_TRANSFER_TIMEOUT_HANDLED | USBI_TRANSFER_OS_HANDLES_TIMEOUT))
2036                         continue;
2037
2038                 /* if transfer has non-expired timeout, nothing more to do */
2039                 if ((cur_tv->tv_sec > systime.tv_sec) ||
2040                                 (cur_tv->tv_sec == systime.tv_sec &&
2041                                         cur_tv->tv_usec > systime.tv_usec))
2042                         return 0;
2043
2044                 /* otherwise, we've got an expired timeout to handle */
2045                 handle_timeout(transfer);
2046         }
2047         return 0;
2048 }
2049
2050 static int handle_timeouts(struct libusb_context *ctx)
2051 {
2052         int r;
2053         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
2054         usbi_mutex_lock(&ctx->flying_transfers_lock);
2055         r = handle_timeouts_locked(ctx);
2056         usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
2057         return r;
2058 }
2059
2060 #ifdef USBI_TIMERFD_AVAILABLE
2061 static int handle_timerfd_trigger(struct libusb_context *ctx)
2062 {
2063         int r;
2064
2065         usbi_mutex_lock(&ctx->flying_transfers_lock);
2066
2067         /* process the timeout that just happened */
2068         r = handle_timeouts_locked(ctx);
2069         if (r < 0)
2070                 goto out;
2071
2072         /* arm for next timeout*/
2073         r = arm_timerfd_for_next_timeout(ctx);
2074
2075 out:
2076         usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
2077         return r;
2078 }
2079 #endif
2080
2081 /* do the actual event handling. assumes that no other thread is concurrently
2082  * doing the same thing. */
2083 static int handle_events(struct libusb_context *ctx, struct timeval *tv)
2084 {
2085         int r;
2086         struct usbi_pollfd *ipollfd;
2087         POLL_NFDS_TYPE nfds = 0;
2088         POLL_NFDS_TYPE internal_nfds;
2089         struct pollfd *fds = NULL;
2090         int i = -1;
2091         int timeout_ms;
2092
2093         /* prevent attempts to recursively handle events (e.g. calling into
2094          * libusb_handle_events() from within a hotplug or transfer callback) */
2095         usbi_mutex_lock(&ctx->event_data_lock);
2096         r = 0;
2097         if (usbi_handling_events(ctx))
2098                 r = LIBUSB_ERROR_BUSY;
2099         else
2100                 usbi_start_event_handling(ctx);
2101         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
2102
2103         if (r)
2104                 return r;
2105
2106         /* there are certain fds that libusb uses internally, currently:
2107          *
2108          *   1) event pipe
2109          *   2) timerfd
2110          *
2111          * the backend will never need to attempt to handle events on these fds, so
2112          * we determine how many fds are in use internally for this context and when
2113          * handle_events() is called in the backend, the pollfd list and count will
2114          * be adjusted to skip over these internal fds */
2115         if (usbi_using_timerfd(ctx))
2116                 internal_nfds = 2;
2117         else
2118                 internal_nfds = 1;
2119
2120         /* only reallocate the poll fds when the list of poll fds has been modified
2121          * since the last poll, otherwise reuse them to save the additional overhead */
2122         usbi_mutex_lock(&ctx->event_data_lock);
2123         if (ctx->event_flags & USBI_EVENT_POLLFDS_MODIFIED) {
2124                 usbi_dbg("poll fds modified, reallocating");
2125
2126                 free(ctx->pollfds);
2127                 ctx->pollfds = NULL;
2128
2129                 /* sanity check - it is invalid for a context to have fewer than the
2130                  * required internal fds (memory corruption?) */
2131                 assert(ctx->pollfds_cnt >= internal_nfds);
2132
2133                 ctx->pollfds = calloc(ctx->pollfds_cnt, sizeof(*ctx->pollfds));
2134                 if (!ctx->pollfds) {
2135                         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
2136                         r = LIBUSB_ERROR_NO_MEM;
2137                         goto done;
2138                 }
2139
2140                 list_for_each_entry(ipollfd, &ctx->ipollfds, list, struct usbi_pollfd) {
2141                         struct libusb_pollfd *pollfd = &ipollfd->pollfd;
2142                         i++;
2143                         ctx->pollfds[i].fd = pollfd->fd;
2144                         ctx->pollfds[i].events = pollfd->events;
2145                 }
2146
2147                 /* reset the flag now that we have the updated list */
2148                 ctx->event_flags &= ~USBI_EVENT_POLLFDS_MODIFIED;
2149
2150                 /* if no further pending events, clear the event pipe so that we do
2151                  * not immediately return from poll */
2152                 if (!usbi_pending_events(ctx))
2153                         usbi_clear_event(ctx);
2154         }
2155         fds = ctx->pollfds;
2156         nfds = ctx->pollfds_cnt;
2157         usbi_inc_fds_ref(fds, nfds);
2158         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
2159
2160         timeout_ms = (int)(tv->tv_sec * 1000) + (tv->tv_usec / 1000);
2161
2162         /* round up to next millisecond */
2163         if (tv->tv_usec % 1000)
2164                 timeout_ms++;
2165
2166         usbi_dbg("poll() %d fds with timeout in %dms", nfds, timeout_ms);
2167         r = usbi_poll(fds, nfds, timeout_ms);
2168         usbi_dbg("poll() returned %d", r);
2169         if (r == 0) {
2170                 r = handle_timeouts(ctx);
2171                 goto done;
2172         } else if (r == -1 && errno == EINTR) {
2173                 r = LIBUSB_ERROR_INTERRUPTED;
2174                 goto done;
2175         } else if (r < 0) {
2176                 usbi_err(ctx, "poll failed %d err=%d", r, errno);
2177                 r = LIBUSB_ERROR_IO;
2178                 goto done;
2179         }
2180
2181         /* fds[0] is always the event pipe */
2182         if (fds[0].revents) {
2183                 struct list_head hotplug_msgs;
2184                 struct usbi_transfer *itransfer;
2185                 int hotplug_cb_deregistered = 0;
2186                 int ret = 0;
2187
2188                 list_init(&hotplug_msgs);
2189
2190                 usbi_dbg("caught a fish on the event pipe");
2191
2192                 /* take the the event data lock while processing events */
2193                 usbi_mutex_lock(&ctx->event_data_lock);
2194
2195                 /* check if someone added a new poll fd */
2196                 if (ctx->event_flags & USBI_EVENT_POLLFDS_MODIFIED)
2197                         usbi_dbg("someone updated the poll fds");
2198
2199                 if (ctx->event_flags & USBI_EVENT_USER_INTERRUPT) {
2200                         usbi_dbg("someone purposely interrupted");
2201                         ctx->event_flags &= ~USBI_EVENT_USER_INTERRUPT;
2202                 }
2203
2204                 if (ctx->event_flags & USBI_EVENT_HOTPLUG_CB_DEREGISTERED) {
2205                         usbi_dbg("someone unregistered a hotplug cb");
2206                         ctx->event_flags &= ~USBI_EVENT_HOTPLUG_CB_DEREGISTERED;
2207                         hotplug_cb_deregistered = 1;
2208                 }
2209
2210                 /* check if someone is closing a device */
2211                 if (ctx->device_close)
2212                         usbi_dbg("someone is closing a device");
2213
2214                 /* check for any pending hotplug messages */
2215                 if (!list_empty(&ctx->hotplug_msgs)) {
2216                         usbi_dbg("hotplug message received");
2217                         list_cut(&hotplug_msgs, &ctx->hotplug_msgs);
2218                 }
2219
2220                 /* complete any pending transfers */
2221                 while (ret == 0 && !list_empty(&ctx->completed_transfers)) {
2222                         itransfer = list_first_entry(&ctx->completed_transfers, struct usbi_transfer, completed_list);
2223                         list_del(&itransfer->completed_list);
2224                         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
2225                         ret = usbi_backend.handle_transfer_completion(itransfer);
2226                         if (ret)
2227                                 usbi_err(ctx, "backend handle_transfer_completion failed with error %d", ret);
2228                         usbi_mutex_lock(&ctx->event_data_lock);
2229                 }
2230
2231                 /* if no further pending events, clear the event pipe */
2232                 if (!usbi_pending_events(ctx))
2233                         usbi_clear_event(ctx);
2234
2235                 usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
2236
2237                 if (hotplug_cb_deregistered)
2238                         usbi_hotplug_deregister(ctx, 0);
2239
2240                 /* process the hotplug messages, if any */
2241                 while (!list_empty(&hotplug_msgs)) {
2242                         struct libusb_hotplug_message *message =
2243                                 list_first_entry(&hotplug_msgs, struct libusb_hotplug_message, list);
2244
2245                         usbi_hotplug_match(ctx, message->device, message->event);
2246
2247                         /* the device left, dereference the device */
2248                         if (LIBUSB_HOTPLUG_EVENT_DEVICE_LEFT == message->event)
2249                                 libusb_unref_device(message->device);
2250
2251                         list_del(&message->list);
2252                         free(message);
2253                 }
2254
2255                 if (ret) {
2256                         /* return error code */
2257                         r = ret;
2258                         goto done;
2259                 }
2260
2261                 if (0 == --r)
2262                         goto done;
2263         }
2264
2265 #ifdef USBI_TIMERFD_AVAILABLE
2266         /* on timerfd configurations, fds[1] is the timerfd */
2267         if (usbi_using_timerfd(ctx) && fds[1].revents) {
2268                 /* timerfd indicates that a timeout has expired */
2269                 int ret;
2270                 usbi_dbg("timerfd triggered");
2271
2272                 ret = handle_timerfd_trigger(ctx);
2273                 if (ret < 0) {
2274                         /* return error code */
2275                         r = ret;
2276                         goto done;
2277                 }
2278
2279                 if (0 == --r)
2280                         goto done;
2281         }
2282 #endif
2283
2284         r = usbi_backend.handle_events(ctx, fds + internal_nfds, nfds - internal_nfds, r);
2285         if (r)
2286                 usbi_err(ctx, "backend handle_events failed with error %d", r);
2287
2288 done:
2289         usbi_end_event_handling(ctx);
2290         usbi_dec_fds_ref(fds, nfds);
2291         return r;
2292 }
2293
2294 /* returns the smallest of:
2295  *  1. timeout of next URB
2296  *  2. user-supplied timeout
2297  * returns 1 if there is an already-expired timeout, otherwise returns 0
2298  * and populates out
2299  */
2300 static int get_next_timeout(libusb_context *ctx, struct timeval *tv,
2301         struct timeval *out)
2302 {
2303         struct timeval timeout;
2304         int r = libusb_get_next_timeout(ctx, &timeout);
2305         if (r) {
2306                 /* timeout already expired? */
2307                 if (!timerisset(&timeout))
2308                         return 1;
2309
2310                 /* choose the smallest of next URB timeout or user specified timeout */
2311                 if (timercmp(&timeout, tv, <))
2312                         *out = timeout;
2313                 else
2314                         *out = *tv;
2315         } else {
2316                 *out = *tv;
2317         }
2318         return 0;
2319 }
2320
2321 /** \ingroup libusb_poll
2322  * Handle any pending events.
2323  *
2324  * libusb determines "pending events" by checking if any timeouts have expired
2325  * and by checking the set of file descriptors for activity.
2326  *
2327  * If a zero timeval is passed, this function will handle any already-pending
2328  * events and then immediately return in non-blocking style.
2329  *
2330  * If a non-zero timeval is passed and no events are currently pending, this
2331  * function will block waiting for events to handle up until the specified
2332  * timeout. If an event arrives or a signal is raised, this function will
2333  * return early.
2334  *
2335  * If the parameter completed is not NULL then <em>after obtaining the event
2336  * handling lock</em> this function will return immediately if the integer
2337  * pointed to is not 0. This allows for race free waiting for the completion
2338  * of a specific transfer.
2339  *
2340  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
2341  * \param tv the maximum time to block waiting for events, or an all zero
2342  * timeval struct for non-blocking mode
2343  * \param completed pointer to completion integer to check, or NULL
2344  * \returns 0 on success, or a LIBUSB_ERROR code on failure
2345  * \ref libusb_mtasync
2346  */
2347 int API_EXPORTED libusb_handle_events_timeout_completed(libusb_context *ctx,
2348         struct timeval *tv, int *completed)
2349 {
2350         int r;
2351         struct timeval poll_timeout;
2352
2353         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
2354         r = get_next_timeout(ctx, tv, &poll_timeout);
2355         if (r) {
2356                 /* timeout already expired */
2357                 return handle_timeouts(ctx);
2358         }
2359
2360 retry:
2361         if (libusb_try_lock_events(ctx) == 0) {
2362                 if (completed == NULL || !*completed) {
2363                         /* we obtained the event lock: do our own event handling */
2364                         usbi_dbg("doing our own event handling");
2365                         r = handle_events(ctx, &poll_timeout);
2366                 }
2367                 libusb_unlock_events(ctx);
2368                 return r;
2369         }
2370
2371         /* another thread is doing event handling. wait for thread events that
2372          * notify event completion. */
2373         libusb_lock_event_waiters(ctx);
2374
2375         if (completed && *completed)
2376                 goto already_done;
2377
2378         if (!libusb_event_handler_active(ctx)) {
2379                 /* we hit a race: whoever was event handling earlier finished in the
2380                  * time it took us to reach this point. try the cycle again. */
2381                 libusb_unlock_event_waiters(ctx);
2382                 usbi_dbg("event handler was active but went away, retrying");
2383                 goto retry;
2384         }
2385
2386         usbi_dbg("another thread is doing event handling");
2387         r = libusb_wait_for_event(ctx, &poll_timeout);
2388
2389 already_done:
2390         libusb_unlock_event_waiters(ctx);
2391
2392         if (r < 0)
2393                 return r;
2394         else if (r == 1)
2395                 return handle_timeouts(ctx);
2396         else
2397                 return 0;
2398 }
2399
2400 /** \ingroup libusb_poll
2401  * Handle any pending events
2402  *
2403  * Like libusb_handle_events_timeout_completed(), but without the completed
2404  * parameter, calling this function is equivalent to calling
2405  * libusb_handle_events_timeout_completed() with a NULL completed parameter.
2406  *
2407  * This function is kept primarily for backwards compatibility.
2408  * All new code should call libusb_handle_events_completed() or
2409  * libusb_handle_events_timeout_completed() to avoid race conditions.
2410  *
2411  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
2412  * \param tv the maximum time to block waiting for events, or an all zero
2413  * timeval struct for non-blocking mode
2414  * \returns 0 on success, or a LIBUSB_ERROR code on failure
2415  */
2416 int API_EXPORTED libusb_handle_events_timeout(libusb_context *ctx,
2417         struct timeval *tv)
2418 {
2419         return libusb_handle_events_timeout_completed(ctx, tv, NULL);
2420 }
2421
2422 /** \ingroup libusb_poll
2423  * Handle any pending events in blocking mode. There is currently a timeout
2424  * hardcoded at 60 seconds but we plan to make it unlimited in future. For
2425  * finer control over whether this function is blocking or non-blocking, or
2426  * for control over the timeout, use libusb_handle_events_timeout_completed()
2427  * instead.
2428  *
2429  * This function is kept primarily for backwards compatibility.
2430  * All new code should call libusb_handle_events_completed() or
2431  * libusb_handle_events_timeout_completed() to avoid race conditions.
2432  *
2433  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
2434  * \returns 0 on success, or a LIBUSB_ERROR code on failure
2435  */
2436 int API_EXPORTED libusb_handle_events(libusb_context *ctx)
2437 {
2438         struct timeval tv;
2439         tv.tv_sec = 60;
2440         tv.tv_usec = 0;
2441         return libusb_handle_events_timeout_completed(ctx, &tv, NULL);
2442 }
2443
2444 /** \ingroup libusb_poll
2445  * Handle any pending events in blocking mode.
2446  *
2447  * Like libusb_handle_events(), with the addition of a completed parameter
2448  * to allow for race free waiting for the completion of a specific transfer.
2449  *
2450  * See libusb_handle_events_timeout_completed() for details on the completed
2451  * parameter.
2452  *
2453  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
2454  * \param completed pointer to completion integer to check, or NULL
2455  * \returns 0 on success, or a LIBUSB_ERROR code on failure
2456  * \ref libusb_mtasync
2457  */
2458 int API_EXPORTED libusb_handle_events_completed(libusb_context *ctx,
2459         int *completed)
2460 {
2461         struct timeval tv;
2462         tv.tv_sec = 60;
2463         tv.tv_usec = 0;
2464         return libusb_handle_events_timeout_completed(ctx, &tv, completed);
2465 }
2466
2467 /** \ingroup libusb_poll
2468  * Handle any pending events by polling file descriptors, without checking if
2469  * any other threads are already doing so. Must be called with the event lock
2470  * held, see libusb_lock_events().
2471  *
2472  * This function is designed to be called under the situation where you have
2473  * taken the event lock and are calling poll()/select() directly on libusb's
2474  * file descriptors (as opposed to using libusb_handle_events() or similar).
2475  * You detect events on libusb's descriptors, so you then call this function
2476  * with a zero timeout value (while still holding the event lock).
2477  *
2478  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
2479  * \param tv the maximum time to block waiting for events, or zero for
2480  * non-blocking mode
2481  * \returns 0 on success, or a LIBUSB_ERROR code on failure
2482  * \ref libusb_mtasync
2483  */
2484 int API_EXPORTED libusb_handle_events_locked(libusb_context *ctx,
2485         struct timeval *tv)
2486 {
2487         int r;
2488         struct timeval poll_timeout;
2489
2490         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
2491         r = get_next_timeout(ctx, tv, &poll_timeout);
2492         if (r) {
2493                 /* timeout already expired */
2494                 return handle_timeouts(ctx);
2495         }
2496
2497         return handle_events(ctx, &poll_timeout);
2498 }
2499
2500 /** \ingroup libusb_poll
2501  * Determines whether your application must apply special timing considerations
2502  * when monitoring libusb's file descriptors.
2503  *
2504  * This function is only useful for applications which retrieve and poll
2505  * libusb's file descriptors in their own main loop (\ref libusb_pollmain).
2506  *
2507  * Ordinarily, libusb's event handler needs to be called into at specific
2508  * moments in time (in addition to times when there is activity on the file
2509  * descriptor set). The usual approach is to use libusb_get_next_timeout()
2510  * to learn about when the next timeout occurs, and to adjust your
2511  * poll()/select() timeout accordingly so that you can make a call into the
2512  * library at that time.
2513  *
2514  * Some platforms supported by libusb do not come with this baggage - any
2515  * events relevant to timing will be represented by activity on the file
2516  * descriptor set, and libusb_get_next_timeout() will always return 0.
2517  * This function allows you to detect whether you are running on such a
2518  * platform.
2519  *
2520  * Since v1.0.5.
2521  *
2522  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
2523  * \returns 0 if you must call into libusb at times determined by
2524  * libusb_get_next_timeout(), or 1 if all timeout events are handled internally
2525  * or through regular activity on the file descriptors.
2526  * \ref libusb_pollmain "Polling libusb file descriptors for event handling"
2527  */
2528 int API_EXPORTED libusb_pollfds_handle_timeouts(libusb_context *ctx)
2529 {
2530 #if defined(USBI_TIMERFD_AVAILABLE)
2531         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
2532         return usbi_using_timerfd(ctx);
2533 #else
2534         UNUSED(ctx);
2535         return 0;
2536 #endif
2537 }
2538
2539 /** \ingroup libusb_poll
2540  * Determine the next internal timeout that libusb needs to handle. You only
2541  * need to use this function if you are calling poll() or select() or similar
2542  * on libusb's file descriptors yourself - you do not need to use it if you
2543  * are calling libusb_handle_events() or a variant directly.
2544  *
2545  * You should call this function in your main loop in order to determine how
2546  * long to wait for select() or poll() to return results. libusb needs to be
2547  * called into at this timeout, so you should use it as an upper bound on
2548  * your select() or poll() call.
2549  *
2550  * When the timeout has expired, call into libusb_handle_events_timeout()
2551  * (perhaps in non-blocking mode) so that libusb can handle the timeout.
2552  *
2553  * This function may return 1 (success) and an all-zero timeval. If this is
2554  * the case, it indicates that libusb has a timeout that has already expired
2555  * so you should call libusb_handle_events_timeout() or similar immediately.
2556  * A return code of 0 indicates that there are no pending timeouts.
2557  *
2558  * On some platforms, this function will always returns 0 (no pending
2559  * timeouts). See \ref polltime.
2560  *
2561  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
2562  * \param tv output location for a relative time against the current
2563  * clock in which libusb must be called into in order to process timeout events
2564  * \returns 0 if there are no pending timeouts, 1 if a timeout was returned,
2565  * or LIBUSB_ERROR_OTHER on failure
2566  */
2567 int API_EXPORTED libusb_get_next_timeout(libusb_context *ctx,
2568         struct timeval *tv)
2569 {
2570         struct usbi_transfer *transfer;
2571         struct timespec cur_ts;
2572         struct timeval cur_tv;
2573         struct timeval next_timeout = { 0, 0 };
2574         int r;
2575
2576         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
2577         if (usbi_using_timerfd(ctx))
2578                 return 0;
2579
2580         usbi_mutex_lock(&ctx->flying_transfers_lock);
2581         if (list_empty(&ctx->flying_transfers)) {
2582                 usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
2583                 usbi_dbg("no URBs, no timeout!");
2584                 return 0;
2585         }
2586
2587         /* find next transfer which hasn't already been processed as timed out */
2588         list_for_each_entry(transfer, &ctx->flying_transfers, list, struct usbi_transfer) {
2589                 if (transfer->timeout_flags & (USBI_TRANSFER_TIMEOUT_HANDLED | USBI_TRANSFER_OS_HANDLES_TIMEOUT))
2590                         continue;
2591
2592                 /* if we've reached transfers of infinte timeout, we're done looking */
2593                 if (!timerisset(&transfer->timeout))
2594                         break;
2595
2596                 next_timeout = transfer->timeout;
2597                 break;
2598         }
2599         usbi_mutex_unlock(&ctx->flying_transfers_lock);
2600
2601         if (!timerisset(&next_timeout)) {
2602                 usbi_dbg("no URB with timeout or all handled by OS; no timeout!");
2603                 return 0;
2604         }
2605
2606         r = usbi_backend.clock_gettime(USBI_CLOCK_MONOTONIC, &cur_ts);
2607         if (r < 0) {
2608                 usbi_err(ctx, "failed to read monotonic clock, errno=%d", errno);
2609                 return 0;
2610         }
2611         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&cur_tv, &cur_ts);
2612
2613         if (!timercmp(&cur_tv, &next_timeout, <)) {
2614                 usbi_dbg("first timeout already expired");
2615                 timerclear(tv);
2616         } else {
2617                 timersub(&next_timeout, &cur_tv, tv);
2618                 usbi_dbg("next timeout in %ld.%06lds", (long)tv->tv_sec, (long)tv->tv_usec);
2619         }
2620
2621         return 1;
2622 }
2623
2624 /** \ingroup libusb_poll
2625  * Register notification functions for file descriptor additions/removals.
2626  * These functions will be invoked for every new or removed file descriptor
2627  * that libusb uses as an event source.
2628  *
2629  * To remove notifiers, pass NULL values for the function pointers.
2630  *
2631  * Note that file descriptors may have been added even before you register
2632  * these notifiers (e.g. at libusb_init() time).
2633  *
2634  * Additionally, note that the removal notifier may be called during
2635  * libusb_exit() (e.g. when it is closing file descriptors that were opened
2636  * and added to the poll set at libusb_init() time). If you don't want this,
2637  * remove the notifiers immediately before calling libusb_exit().
2638  *
2639  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
2640  * \param added_cb pointer to function for addition notifications
2641  * \param removed_cb pointer to function for removal notifications
2642  * \param user_data User data to be passed back to callbacks (useful for
2643  * passing context information)
2644  */
2645 void API_EXPORTED libusb_set_pollfd_notifiers(libusb_context *ctx,
2646         libusb_pollfd_added_cb added_cb, libusb_pollfd_removed_cb removed_cb,
2647         void *user_data)
2648 {
2649         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
2650         ctx->fd_added_cb = added_cb;
2651         ctx->fd_removed_cb = removed_cb;
2652         ctx->fd_cb_user_data = user_data;
2653 }
2654
2655 /*
2656  * Interrupt the iteration of the event handling thread, so that it picks
2657  * up the fd change. Callers of this function must hold the event_data_lock.
2658  */
2659 static void usbi_fd_notification(struct libusb_context *ctx)
2660 {
2661         int pending_events;
2662
2663         /* Record that there is a new poll fd.
2664          * Only signal an event if there are no prior pending events. */
2665         pending_events = usbi_pending_events(ctx);
2666         ctx->event_flags |= USBI_EVENT_POLLFDS_MODIFIED;
2667         if (!pending_events)
2668                 usbi_signal_event(ctx);
2669 }
2670
2671 /* Add a file descriptor to the list of file descriptors to be monitored.
2672  * events should be specified as a bitmask of events passed to poll(), e.g.
2673  * POLLIN and/or POLLOUT. */
2674 int usbi_add_pollfd(struct libusb_context *ctx, int fd, short events)
2675 {
2676         struct usbi_pollfd *ipollfd = malloc(sizeof(*ipollfd));
2677         if (!ipollfd)
2678                 return LIBUSB_ERROR_NO_MEM;
2679
2680         usbi_dbg("add fd %d events %d", fd, events);
2681         ipollfd->pollfd.fd = fd;
2682         ipollfd->pollfd.events = events;
2683         usbi_mutex_lock(&ctx->event_data_lock);
2684         list_add_tail(&ipollfd->list, &ctx->ipollfds);
2685         ctx->pollfds_cnt++;
2686         usbi_fd_notification(ctx);
2687         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
2688
2689         if (ctx->fd_added_cb)
2690                 ctx->fd_added_cb(fd, events, ctx->fd_cb_user_data);
2691         return 0;
2692 }
2693
2694 /* Remove a file descriptor from the list of file descriptors to be polled. */
2695 void usbi_remove_pollfd(struct libusb_context *ctx, int fd)
2696 {
2697         struct usbi_pollfd *ipollfd;
2698         int found = 0;
2699
2700         usbi_dbg("remove fd %d", fd);
2701         usbi_mutex_lock(&ctx->event_data_lock);
2702         list_for_each_entry(ipollfd, &ctx->ipollfds, list, struct usbi_pollfd)
2703                 if (ipollfd->pollfd.fd == fd) {
2704                         found = 1;
2705                         break;
2706                 }
2707
2708         if (!found) {
2709                 usbi_dbg("couldn't find fd %d to remove", fd);
2710                 usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
2711                 return;
2712         }
2713
2714         list_del(&ipollfd->list);
2715         ctx->pollfds_cnt--;
2716         usbi_fd_notification(ctx);
2717         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
2718         free(ipollfd);
2719         if (ctx->fd_removed_cb)
2720                 ctx->fd_removed_cb(fd, ctx->fd_cb_user_data);
2721 }
2722
2723 /** \ingroup libusb_poll
2724  * Retrieve a list of file descriptors that should be polled by your main loop
2725  * as libusb event sources.
2726  *
2727  * The returned list is NULL-terminated and should be freed with libusb_free_pollfds()
2728  * when done. The actual list contents must not be touched.
2729  *
2730  * As file descriptors are a Unix-specific concept, this function is not
2731  * available on Windows and will always return NULL.
2732  *
2733  * \param ctx the context to operate on, or NULL for the default context
2734  * \returns a NULL-terminated list of libusb_pollfd structures
2735  * \returns NULL on error
2736  * \returns NULL on platforms where the functionality is not available
2737  */
2738 DEFAULT_VISIBILITY
2739 const struct libusb_pollfd ** LIBUSB_CALL libusb_get_pollfds(
2740         libusb_context *ctx)
2741 {
2742 #ifndef OS_WINDOWS
2743         struct libusb_pollfd **ret = NULL;
2744         struct usbi_pollfd *ipollfd;
2745         size_t i = 0;
2746         USBI_GET_CONTEXT(ctx);
2747
2748         usbi_mutex_lock(&ctx->event_data_lock);
2749
2750         ret = calloc(ctx->pollfds_cnt + 1, sizeof(struct libusb_pollfd *));
2751         if (!ret)
2752                 goto out;
2753
2754         list_for_each_entry(ipollfd, &ctx->ipollfds, list, struct usbi_pollfd)
2755                 ret[i++] = (struct libusb_pollfd *) ipollfd;
2756         ret[ctx->pollfds_cnt] = NULL;
2757
2758 out:
2759         usbi_mutex_unlock(&ctx->event_data_lock);
2760         return (const struct libusb_pollfd **) ret;
2761 #else
2762         usbi_err(ctx, "external polling of libusb's internal descriptors "\
2763                 "is not yet supported on Windows platforms");
2764         return NULL;
2765 #endif
2766 }
2767
2768 /** \ingroup libusb_poll
2769  * Free a list of libusb_pollfd structures. This should be called for all
2770  * pollfd lists allocated with libusb_get_pollfds().
2771  *
2772  * Since version 1.0.20, \ref LIBUSB_API_VERSION >= 0x01000104
2773  *
2774  * It is legal to call this function with a NULL pollfd list. In this case,
2775  * the function will simply do nothing.
2776  *
2777  * \param pollfds the list of libusb_pollfd structures to free
2778  */
2779 void API_EXPORTED libusb_free_pollfds(const struct libusb_pollfd **pollfds)
2780 {
2781         free((void *)pollfds);
2782 }
2783
2784 /* Backends may call this from handle_events to report disconnection of a
2785  * device. This function ensures transfers get cancelled appropriately.
2786  * Callers of this function must hold the events_lock.
2787  */
2788 void usbi_handle_disconnect(struct libusb_device_handle *dev_handle)
2789 {
2790         struct usbi_transfer *cur;
2791         struct usbi_transfer *to_cancel;
2792
2793         usbi_dbg("device %d.%d",
2794                 dev_handle->dev->bus_number, dev_handle->dev->device_address);
2795
2796         /* terminate all pending transfers with the LIBUSB_TRANSFER_NO_DEVICE
2797          * status code.
2798          *
2799          * when we find a transfer for this device on the list, there are two
2800          * possible scenarios:
2801          * 1. the transfer is currently in-flight, in which case we terminate the
2802          *    transfer here
2803          * 2. the transfer has been added to the flying transfer list by
2804          *    libusb_submit_transfer, has failed to submit and
2805          *    libusb_submit_transfer is waiting for us to release the
2806          *    flying_transfers_lock to remove it, so we ignore it
2807          */
2808
2809         while (1) {
2810                 to_cancel = NULL;
2811                 usbi_mutex_lock(&HANDLE_CTX(dev_handle)->flying_transfers_lock);
2812                 list_for_each_entry(cur, &HANDLE_CTX(dev_handle)->flying_transfers, list, struct usbi_transfer)
2813                         if (USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(cur)->dev_handle == dev_handle) {
2814                                 usbi_mutex_lock(&cur->lock);
2815                                 if (cur->state_flags & USBI_TRANSFER_IN_FLIGHT)
2816                                         to_cancel = cur;
2817                                 usbi_mutex_unlock(&cur->lock);
2818
2819                                 if (to_cancel)
2820                                         break;
2821                         }
2822                 usbi_mutex_unlock(&HANDLE_CTX(dev_handle)->flying_transfers_lock);
2823
2824                 if (!to_cancel)
2825                         break;
2826
2827                 usbi_dbg("cancelling transfer %p from disconnect",
2828                          USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(to_cancel));
2829
2830                 usbi_mutex_lock(&to_cancel->lock);
2831                 usbi_backend.clear_transfer_priv(to_cancel);
2832                 usbi_mutex_unlock(&to_cancel->lock);
2833                 usbi_handle_transfer_completion(to_cancel, LIBUSB_TRANSFER_NO_DEVICE);
2834         }
2835
2836 }