Implement serialization of event handlers
[platform/upstream/libusb.git] / libusb / io.c
1 /*
2  * I/O functions for libusb
3  * Copyright (C) 2007-2008 Daniel Drake <dsd@gentoo.org>
4  * Copyright (c) 2001 Johannes Erdfelt <johannes@erdfelt.com>
5  *
6  * This library is free software; you can redistribute it and/or
7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
8  * License as published by the Free Software Foundation; either
9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
14  * Lesser General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17  * License along with this library; if not, write to the Free Software
18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
19  */
20
21 #include <config.h>
22 #include <errno.h>
23 #include <poll.h>
24 #include <pthread.h>
25 #include <signal.h>
26 #include <stdint.h>
27 #include <stdlib.h>
28 #include <string.h>
29 #include <sys/time.h>
30 #include <time.h>
31 #include <unistd.h>
32
33 #include "libusbi.h"
34
35 /* this is a list of in-flight transfer handles, sorted by timeout expiration.
36  * URBs to timeout the soonest are placed at the beginning of the list, URBs
37  * that will time out later are placed after, and urbs with infinite timeout
38  * are always placed at the very end. */
39 static struct list_head flying_transfers;
40 static pthread_mutex_t flying_transfers_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
41
42 /* list of poll fd's */
43 static struct list_head pollfds;
44 static pthread_mutex_t pollfds_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
45
46 /* user callbacks for pollfd changes */
47 static libusb_pollfd_added_cb fd_added_cb = NULL;
48 static libusb_pollfd_removed_cb fd_removed_cb = NULL;
49
50 /* this lock ensures that only one thread is handling events at any one time */
51 static pthread_mutex_t events_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
52
53 /* used to see if there is an active thread doing event handling */
54 static int event_handler_active = 0;
55
56 /* used to wait for event completion in threads other than the one that is
57  * event handling */
58 static pthread_mutex_t event_waiters_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
59 static pthread_cond_t event_waiters_cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
60
61 /**
62  * \page io Synchronous and asynchronous device I/O
63  *
64  * \section intro Introduction
65  *
66  * If you're using libusb in your application, you're probably wanting to
67  * perform I/O with devices - you want to perform USB data transfers.
68  *
69  * libusb offers two separate interfaces for device I/O. This page aims to
70  * introduce the two in order to help you decide which one is more suitable
71  * for your application. You can also choose to use both interfaces in your
72  * application by considering each transfer on a case-by-case basis.
73  *
74  * Once you have read through the following discussion, you should consult the
75  * detailed API documentation pages for the details:
76  * - \ref syncio
77  * - \ref asyncio
78  *
79  * \section theory Transfers at a logical level
80  *
81  * At a logical level, USB transfers typically happen in two parts. For
82  * example, when reading data from a endpoint:
83  * -# A request for data is sent to the device
84  * -# Some time later, the incoming data is received by the host
85  *
86  * or when writing data to an endpoint:
87  *
88  * -# The data is sent to the device
89  * -# Some time later, the host receives acknowledgement from the device that
90  *    the data has been transferred.
91  *
92  * There may be an indefinite delay between the two steps. Consider a
93  * fictional USB input device with a button that the user can press. In order
94  * to determine when the button is pressed, you would likely submit a request
95  * to read data on a bulk or interrupt endpoint and wait for data to arrive.
96  * Data will arrive when the button is pressed by the user, which is
97  * potentially hours later.
98  *
99  * libusb offers both a synchronous and an asynchronous interface to performing
100  * USB transfers. The main difference is that the synchronous interface
101  * combines both steps indicated above into a single function call, whereas
102  * the asynchronous interface separates them.
103  *
104  * \section sync The synchronous interface
105  *
106  * The synchronous I/O interface allows you to perform a USB transfer with
107  * a single function call. When the function call returns, the transfer has
108  * completed and you can parse the results.
109  *
110  * If you have used the libusb-0.1 before, this I/O style will seem familar to
111  * you. libusb-0.1 only offered a synchronous interface.
112  *
113  * In our input device example, to read button presses you might write code
114  * in the following style:
115 \code
116 unsigned char data[4];
117 int actual_length,
118 int r = libusb_bulk_transfer(handle, EP_IN, data, sizeof(data), &actual_length, 0);
119 if (r == 0 && actual_length == sizeof(data)) {
120         // results of the transaction can now be found in the data buffer
121         // parse them here and report button press
122 } else {
123         error();
124 }
125 \endcode
126  *
127  * The main advantage of this model is simplicity: you did everything with
128  * a single simple function call.
129  *
130  * However, this interface has its limitations. Your application will sleep
131  * inside libusb_bulk_transfer() until the transaction has completed. If it
132  * takes the user 3 hours to press the button, your application will be
133  * sleeping for that long. Execution will be tied up inside the library -
134  * the entire thread will be useless for that duration.
135  *
136  * Another issue is that by tieing up the thread with that single transaction
137  * there is no possibility of performing I/O with multiple endpoints and/or
138  * multiple devices simultaneously, unless you resort to creating one thread
139  * per transaction.
140  *
141  * Additionally, there is no opportunity to cancel the transfer after the
142  * request has been submitted.
143  *
144  * For details on how to use the synchronous API, see the
145  * \ref syncio "synchronous I/O API documentation" pages.
146  * 
147  * \section async The asynchronous interface
148  *
149  * Asynchronous I/O is the most significant new feature in libusb-1.0.
150  * Although it is a more complex interface, it solves all the issues detailed
151  * above.
152  *
153  * Instead of providing which functions that block until the I/O has complete,
154  * libusb's asynchronous interface presents non-blocking functions which
155  * begin a transfer and then return immediately. Your application passes a
156  * callback function pointer to this non-blocking function, which libusb will
157  * call with the results of the transaction when it has completed.
158  *
159  * Transfers which have been submitted through the non-blocking functions
160  * can be cancelled with a separate function call.
161  *
162  * The non-blocking nature of this interface allows you to be simultaneously
163  * performing I/O to multiple endpoints on multiple devices, without having
164  * to use threads.
165  *
166  * This added flexibility does come with some complications though:
167  * - In the interest of being a lightweight library, libusb does not create
168  * threads and can only operate when your application is calling into it. Your
169  * application must call into libusb from it's main loop when events are ready
170  * to be handled, or you must use some other scheme to allow libusb to
171  * undertake whatever work needs to be done.
172  * - libusb also needs to be called into at certain fixed points in time in
173  * order to accurately handle transfer timeouts.
174  * - Memory handling becomes more complex. You cannot use stack memory unless
175  * the function with that stack is guaranteed not to return until the transfer
176  * callback has finished executing.
177  * - You generally lose some linearity from your code flow because submitting
178  * the transfer request is done in a separate function from where the transfer
179  * results are handled. This becomes particularly obvious when you want to
180  * submit a second transfer based on the results of an earlier transfer.
181  *
182  * Internally, libusb's synchronous interface is expressed in terms of function
183  * calls to the asynchronous interface.
184  *
185  * For details on how to use the asynchronous API, see the
186  * \ref asyncio "asynchronous I/O API" documentation pages.
187  */
188
189 /**
190  * @defgroup asyncio Asynchronous device I/O
191  *
192  * This page details libusb's asynchronous (non-blocking) API for USB device
193  * I/O. This interface is very powerful but is also quite complex - you will
194  * need to read this page carefully to understand the necessary considerations
195  * and issues surrounding use of this interface. Simplistic applications
196  * may wish to consider the \ref syncio "synchronous I/O API" instead.
197  *
198  * The asynchronous interface is built around the idea of separating transfer
199  * submission and handling of transfer completion (the synchronous model
200  * combines both of these into one). There may be a long delay between
201  * submission and completion, however the asynchronous submission function
202  * is non-blocking so will return control to your application during that
203  * potentially long delay.
204  *
205  * \section asyncabstraction Transfer abstraction
206  *
207  * For the asynchronous I/O, libusb implements the concept of a generic
208  * transfer entity for all types of I/O (control, bulk, interrupt,
209  * isochronous). The generic transfer object must be treated slightly
210  * differently depending on which type of I/O you are performing with it.
211  *
212  * This is represented by the public libusb_transfer structure type.
213  *
214  * \section asynctrf Asynchronous transfers
215  *
216  * We can view asynchronous I/O as a 5 step process:
217  * -# Allocation
218  * -# Filling
219  * -# Submission
220  * -# Completion handling
221  * -# Deallocation
222  *
223  * \subsection asyncalloc Allocation
224  *
225  * This step involves allocating memory for a USB transfer. This is the
226  * generic transfer object mentioned above. At this stage, the transfer
227  * is "blank" with no details about what type of I/O it will be used for.
228  *
229  * Allocation is done with the libusb_alloc_transfer() function. You must use
230  * this function rather than allocating your own transfers.
231  *
232  * \subsection asyncfill Filling
233  *
234  * This step is where you take a previously allocated transfer and fill it
235  * with information to determine the message type and direction, data buffer,
236  * callback function, etc.
237  *
238  * You can either fill the required fields yourself or you can use the
239  * helper functions: libusb_fill_control_transfer(), libusb_fill_bulk_transfer()
240  * and libusb_fill_interrupt_transfer().
241  *
242  * \subsection asyncsubmit Submission
243  *
244  * When you have allocated a transfer and filled it, you can submit it using
245  * libusb_submit_transfer(). This function returns immediately but can be
246  * regarded as firing off the I/O request in the background.
247  *
248  * \subsection asynccomplete Completion handling
249  *
250  * After a transfer has been submitted, one of four things can happen to it:
251  *
252  * - The transfer completes (i.e. some data was transferred)
253  * - The transfer has a timeout and the timeout expires before all data is
254  * transferred
255  * - The transfer fails due to an error
256  * - The transfer is cancelled
257  *
258  * Each of these will cause the user-specified transfer callback function to
259  * be invoked. It is up to the callback function to determine which of the
260  * above actually happened and to act accordingly.
261  *
262  * \subsection Deallocation
263  *
264  * When a transfer has completed (i.e. the callback function has been invoked),
265  * you are advised to free the transfer (unless you wish to resubmit it, see
266  * below). Transfers are deallocated with libusb_free_transfer().
267  *
268  * It is undefined behaviour to free a transfer which has not completed.
269  *
270  * \section asyncresubmit Resubmission
271  *
272  * You may be wondering why allocation, filling, and submission are all
273  * separated above where they could reasonably be combined into a single
274  * operation.
275  *
276  * The reason for separation is to allow you to resubmit transfers without
277  * having to allocate new ones every time. This is especially useful for
278  * common situations dealing with interrupt endpoints - you allocate one
279  * transfer, fill and submit it, and when it returns with results you just
280  * resubmit it for the next interrupt.
281  *
282  * \section asynccancel Cancellation
283  *
284  * Another advantage of using the asynchronous interface is that you have
285  * the ability to cancel transfers which have not yet completed. This is
286  * done by calling the libusb_cancel_transfer() function.
287  *
288  * libusb_cancel_transfer() is asynchronous/non-blocking in itself. When the
289  * cancellation actually completes, the transfer's callback function will
290  * be invoked, and the callback function should check the transfer status to
291  * determine that it was cancelled.
292  *
293  * Freeing the transfer after it has been cancelled but before cancellation
294  * has completed will result in undefined behaviour.
295  *
296  * \section asyncctrl Considerations for control transfers
297  *
298  * The <tt>libusb_transfer</tt> structure is generic and hence does not
299  * include specific fields for the control-specific setup packet structure.
300  *
301  * In order to perform a control transfer, you must place the 8-byte setup
302  * packet at the start of the data buffer. To simplify this, you could
303  * cast the buffer pointer to type struct libusb_control_setup, or you can
304  * use the helper function libusb_fill_control_setup().
305  *
306  * The wLength field placed in the setup packet must be the length you would
307  * expect to be sent in the setup packet: the length of the payload that
308  * follows (or the expected maximum number of bytes to receive). However,
309  * the length field of the libusb_transfer object must be the length of
310  * the data buffer - i.e. it should be wLength <em>plus</em> the size of
311  * the setup packet (LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE).
312  *
313  * If you use the helper functions, this is simplified for you:
314  * -# Allocate a buffer of size LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE plus the size of the
315  * data you are sending/requesting.
316  * -# Call libusb_fill_control_setup() on the data buffer, using the transfer
317  * request size as the wLength value (i.e. do not include the extra space you
318  * allocated for the control setup).
319  * -# If this is a host-to-device transfer, place the data to be transferred
320  * in the data buffer, starting at offset LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE.
321  * -# Call libusb_fill_control_transfer() to associate the data buffer with
322  * the transfer (and to set the remaining details such as callback and timeout).
323  *   - Note that there is no parameter to set the length field of the transfer.
324  *     The length is automatically inferred from the wLength field of the setup
325  *     packet.
326  * -# Submit the transfer.
327  *
328  * The multi-byte control setup fields (wValue, wIndex and wLength) must
329  * be given in little-endian byte order (the endianness of the USB bus).
330  * Endianness conversion is transparently handled by
331  * libusb_fill_control_setup() which is documented to accept host-endian
332  * values.
333  *
334  * Further considerations are needed when handling transfer completion in
335  * your callback function:
336  * - As you might expect, the setup packet will still be sitting at the start
337  * of the data buffer.
338  * - If this was a device-to-host transfer, the received data will be sitting
339  * at offset LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE into the buffer.
340  * - The actual_length field of the transfer structure is relative to the
341  * wLength of the setup packet, rather than the size of the data buffer. So,
342  * if your wLength was 4, your transfer's <tt>length</tt> was 12, then you
343  * should expect an <tt>actual_length</tt> of 4 to indicate that the data was
344  * transferred in entirity.
345  *
346  * To simplify parsing of setup packets and obtaining the data from the
347  * correct offset, you may wish to use the libusb_control_transfer_get_data()
348  * and libusb_control_transfer_get_setup() functions within your transfer
349  * callback.
350  *
351  * Even though control endpoints do not halt, a completed control transfer
352  * may have a LIBUSB_TRANSFER_STALL status code. This indicates the control
353  * request was not supported.
354  *
355  * \section asyncintr Considerations for interrupt transfers
356  * 
357  * All interrupt transfers are performed using the polling interval presented
358  * by the bInterval value of the endpoint descriptor.
359  *
360  * \section asynciso Considerations for isochronous transfers
361  *
362  * Isochronous transfers are more complicated than transfers to
363  * non-isochronous endpoints.
364  *
365  * To perform I/O to an isochronous endpoint, allocate the transfer by calling
366  * libusb_alloc_transfer() with an appropriate number of isochronous packets.
367  *
368  * During filling, set \ref libusb_transfer::type "type" to
369  * \ref libusb_transfer_type::LIBUSB_TRANSFER_TYPE_ISOCHRONOUS
370  * "LIBUSB_TRANSFER_TYPE_ISOCHRONOUS", and set
371  * \ref libusb_transfer::num_iso_packets "num_iso_packets" to a value less than
372  * or equal to the number of packets you requested during allocation.
373  * libusb_alloc_transfer() does not set either of these fields for you, given
374  * that you might not even use the transfer on an isochronous endpoint.
375  *
376  * Next, populate the length field for the first num_iso_packets entries in
377  * the \ref libusb_transfer::iso_packet_desc "iso_packet_desc" array. Section
378  * 5.6.3 of the USB2 specifications describe how the maximum isochronous
379  * packet length is determined by wMaxPacketSize field in the endpoint
380  * descriptor. Two functions can help you here:
381  *
382  * - libusb_get_max_packet_size() is an easy way to determine the max
383  *   packet size for an endpoint.
384  * - libusb_set_iso_packet_lengths() assigns the same length to all packets
385  *   within a transfer, which is usually what you want.
386  *
387  * For outgoing transfers, you'll obviously fill the buffer and populate the
388  * packet descriptors in hope that all the data gets transferred. For incoming
389  * transfers, you must ensure the buffer has sufficient capacity for
390  * the situation where all packets transfer the full amount of requested data.
391  *
392  * Completion handling requires some extra consideration. The
393  * \ref libusb_transfer::actual_length "actual_length" field of the transfer
394  * is meaningless and should not be examined; instead you must refer to the
395  * \ref libusb_iso_packet_descriptor::actual_length "actual_length" field of
396  * each individual packet.
397  *
398  * The \ref libusb_transfer::status "status" field of the transfer is also a
399  * little misleading:
400  *  - If the packets were submitted and the isochronous data microframes
401  *    completed normally, status will have value
402  *    \ref libusb_transfer_status::LIBUSB_TRANSFER_COMPLETED
403  *    "LIBUSB_TRANSFER_COMPLETED". Note that bus errors and software-incurred
404  *    delays are not counted as transfer errors; the transfer.status field may
405  *    indicate COMPLETED even if some or all of the packets failed. Refer to
406  *    the \ref libusb_iso_packet_descriptor::status "status" field of each
407  *    individual packet to determine packet failures.
408  *  - The status field will have value
409  *    \ref libusb_transfer_status::LIBUSB_TRANSFER_ERROR
410  *    "LIBUSB_TRANSFER_ERROR" only when serious errors were encountered.
411  *  - Other transfer status codes occur with normal behaviour.
412  *
413  * The data for each packet will be found at an offset into the buffer that
414  * can be calculated as if each prior packet completed in full. The
415  * libusb_get_iso_packet_buffer() and libusb_get_iso_packet_buffer_simple()
416  * functions may help you here.
417  *
418  * \section asyncmem Memory caveats
419  *
420  * In most circumstances, it is not safe to use stack memory for transfer
421  * buffers. This is because the function that fired off the asynchronous
422  * transfer may return before libusb has finished using the buffer, and when
423  * the function returns it's stack gets destroyed. This is true for both
424  * host-to-device and device-to-host transfers.
425  *
426  * The only case in which it is safe to use stack memory is where you can
427  * guarantee that the function owning the stack space for the buffer does not
428  * return until after the transfer's callback function has completed. In every
429  * other case, you need to use heap memory instead.
430  *
431  * \section asyncflags Fine control
432  *
433  * Through using this asynchronous interface, you may find yourself repeating
434  * a few simple operations many times. You can apply a bitwise OR of certain
435  * flags to a transfer to simplify certain things:
436  * - \ref libusb_transfer_flags::LIBUSB_TRANSFER_SHORT_NOT_OK
437  *   "LIBUSB_TRANSFER_SHORT_NOT_OK" results in transfers which transferred
438  *   less than the requested amount of data being marked with status
439  *   \ref libusb_transfer_status::LIBUSB_TRANSFER_ERROR "LIBUSB_TRANSFER_ERROR"
440  *   (they would normally be regarded as COMPLETED)
441  * - \ref libusb_transfer_flags::LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER
442  *   "LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER" allows you to ask libusb to free the transfer
443  *   buffer when freeing the transfer.
444  * - \ref libusb_transfer_flags::LIBUSB_TRANSFER_FREE_TRANSFER
445  *   "LIBUSB_TRANSFER_FREE_TRANSFER" causes libusb to automatically free the
446  *   transfer after the transfer callback returns.
447  *
448  * \section asyncevent Event handling
449  *
450  * In accordance of the aim of being a lightweight library, libusb does not
451  * create threads internally. This means that libusb code does not execute
452  * at any time other than when your application is calling a libusb function.
453  * However, an asynchronous model requires that libusb perform work at various
454  * points in time - namely processing the results of previously-submitted
455  * transfers and invoking the user-supplied callback function.
456  *
457  * This gives rise to the libusb_handle_events() function which your
458  * application must call into when libusb has work do to. This gives libusb
459  * the opportunity to reap pending transfers, invoke callbacks, etc.
460  *
461  * The first issue to discuss here is how your application can figure out
462  * when libusb has work to do. In fact, there are two naive options which
463  * do not actually require your application to know this:
464  * -# Periodically call libusb_handle_events() in non-blocking mode at fixed
465  *    short intervals from your main loop
466  * -# Repeatedly call libusb_handle_events() in blocking mode from a dedicated
467  *    thread.
468  *
469  * The first option is plainly not very nice, and will cause unnecessary 
470  * CPU wakeups leading to increased power usage and decreased battery life.
471  * The second option is not very nice either, but may be the nicest option
472  * available to you if the "proper" approach can not be applied to your
473  * application (read on...).
474  * 
475  * The recommended option is to integrate libusb with your application main
476  * event loop. libusb exposes a set of file descriptors which allow you to do
477  * this. Your main loop is probably already calling poll() or select() or a
478  * variant on a set of file descriptors for other event sources (e.g. keyboard
479  * button presses, mouse movements, network sockets, etc). You then add
480  * libusb's file descriptors to your poll()/select() calls, and when activity
481  * is detected on such descriptors you know it is time to call
482  * libusb_handle_events().
483  *
484  * There is one final event handling complication. libusb supports
485  * asynchronous transfers which time out after a specified time period, and
486  * this requires that libusb is called into at or after the timeout so that
487  * the timeout can be handled. So, in addition to considering libusb's file
488  * descriptors in your main event loop, you must also consider that libusb
489  * sometimes needs to be called into at fixed points in time even when there
490  * is no file descriptor activity.
491  *
492  * For the details on retrieving the set of file descriptors and determining
493  * the next timeout, see the \ref poll "polling and timing" API documentation.
494  */
495
496 /**
497  * @defgroup poll Polling and timing
498  *
499  * This page documents libusb's functions for polling events and timing.
500  * These functions are only necessary for users of the
501  * \ref asyncio "asynchronous API". If you are only using the simpler
502  * \ref syncio "synchronous API" then you do not need to ever call these
503  * functions.
504  *
505  * The justification for the functionality described here has already been
506  * discussed in the \ref asyncevent "event handling" section of the
507  * asynchronous API documentation. In summary, libusb does not create internal
508  * threads for event processing and hence relies on your application calling
509  * into libusb at certain points in time so that pending events can be handled.
510  * In order to know precisely when libusb needs to be called into, libusb
511  * offers you a set of pollable file descriptors and information about when
512  * the next timeout expires.
513  *
514  * If you are using the asynchronous I/O API, you must take one of the two
515  * following options, otherwise your I/O will not complete.
516  *
517  * \section pollsimple The simple option
518  *
519  * If your application revolves solely around libusb and does not need to
520  * handle other event sources, you can have a program structure as follows:
521 \code
522 // initialize libusb
523 // find and open device
524 // maybe fire off some initial async I/O
525
526 while (user_has_not_requested_exit)
527         libusb_handle_events();
528
529 // clean up and exit
530 \endcode
531  *
532  * With such a simple main loop, you do not have to worry about managing
533  * sets of file descriptors or handling timeouts. libusb_handle_events() will
534  * handle those details internally.
535  *
536  * \section pollmain The more advanced option
537  *
538  * In more advanced applications, you will already have a main loop which
539  * is monitoring other event sources: network sockets, X11 events, mouse
540  * movements, etc. Through exposing a set of file descriptors, libusb is
541  * designed to cleanly integrate into such main loops.
542  *
543  * In addition to polling file descriptors for the other event sources, you
544  * take a set of file descriptors from libusb and monitor those too. When you
545  * detect activity on libusb's file descriptors, you call
546  * libusb_handle_events_timeout() in non-blocking mode.
547  *
548  * You must also consider the fact that libusb sometimes has to handle events
549  * at certain known times which do not generate activity on file descriptors.
550  * Your main loop must also consider these times, modify it's poll()/select()
551  * timeout accordingly, and track time so that libusb_handle_events_timeout()
552  * is called in non-blocking mode when timeouts expire.
553  *
554  * In pseudo-code, you want something that looks like:
555 \code
556 // initialise libusb
557
558 libusb_get_pollfds()
559 while (user has not requested application exit) {
560         libusb_get_next_timeout();
561         select(on libusb file descriptors plus any other event sources of interest,
562                 using a timeout no larger than the value libusb just suggested)
563         if (select() indicated activity on libusb file descriptors)
564                 libusb_handle_events_timeout(0);
565         if (time has elapsed to or beyond the libusb timeout)
566                 libusb_handle_events_timeout(0);
567 }
568
569 // clean up and exit
570 \endcode
571  *
572  * The set of file descriptors that libusb uses as event sources may change
573  * during the life of your application. Rather than having to repeatedly
574  * call libusb_get_pollfds(), you can set up notification functions for when
575  * the file descriptor set changes using libusb_set_pollfd_notifiers().
576  *
577  * \section mtissues Multi-threaded considerations
578  *
579  * Unfortunately, the situation is complicated further when multiple threads
580  * come into play. If two threads are monitoring the same file descriptors,
581  * the fact that only one thread will be woken up when an event occurs causes
582  * some headaches.
583  *
584  * The events lock, event waiters lock, and libusb_handle_events_locked()
585  * entities are added to solve these problems. You do not need to be concerned
586  * with these entities otherwise.
587  *
588  * See the extra documentation: \ref mtasync
589  */
590
591 /** \page mtasync Multi-threaded applications and asynchronous I/O
592  *
593  * libusb is a thread-safe library, but extra considerations must be applied
594  * to applications which interact with libusb from multiple threads.
595  *
596  * The underlying issue that must be addressed is that all libusb I/O
597  * revolves around monitoring file descriptors through the poll()/select()
598  * system calls. This is directly exposed at the
599  * \ref asyncio "asynchronous interface" but it is important to note that the
600  * \ref syncio "synchronous interface" is implemented on top of the
601  * asynchonrous interface, therefore the same considerations apply.
602  *
603  * The issue is that if two or more threads are concurrently calling poll()
604  * or select() on libusb's file descriptors then only one of those threads
605  * will be woken up when an event arrives. The others will be completely
606  * oblivious that anything has happened.
607  *
608  * Consider the following pseudo-code, which submits an asynchronous transfer
609  * then waits for its completion. This style is one way you could implement a
610  * synchronous interface on top of the asynchronous interface (and libusb
611  * does something similar, albeit more advanced due to the complications
612  * explained on this page).
613  *
614 \code
615 void cb(struct libusb_transfer *transfer)
616 {
617         int *completed = transfer->user_data;
618         *completed = 1;
619 }
620
621 void myfunc() {
622         const struct timeval timeout = { 120, 0 };
623         struct libusb_transfer *transfer;
624         unsigned char buffer[LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE];
625         int completed = 0;
626
627         transfer = libusb_alloc_transfer(0);
628         libusb_fill_control_setup(buffer,
629                 LIBUSB_REQUEST_TYPE_VENDOR | LIBUSB_ENDPOINT_OUT, 0x04, 0x01, 0, 0);
630         libusb_fill_control_transfer(transfer, dev, buffer, cb, &completed, 1000);
631         libusb_submit_transfer(transfer);
632
633         while (!completed) {
634                 poll(libusb file descriptors, 120*1000);
635                 if (poll indicates activity)
636                         libusb_handle_events_timeout(0);
637         }
638         printf("completed!");
639         // other code here
640 }
641 \endcode
642  *
643  * Here we are <em>serializing</em> completion of an asynchronous event
644  * against a condition - the condition being completion of a specific transfer.
645  * The poll() loop has a long timeout to minimize CPU usage during situations
646  * when nothing is happening (it could reasonably be unlimited).
647  *
648  * If this is the only thread that is polling libusb's file descriptors, there
649  * is no problem: there is no danger that another thread will swallow up the
650  * event that we are interested in. On the other hand, if there is another
651  * thread polling the same descriptors, there is a chance that it will receive
652  * the event that we were interested in. In this situation, <tt>myfunc()</tt>
653  * will only realise that the transfer has completed on the next iteration of
654  * the loop, <em>up to 120 seconds later.</em> Clearly a two-minute delay is
655  * undesirable, and don't even think about using short timeouts to circumvent
656  * this issue!
657  * 
658  * The solution here is to ensure that no two threads are ever polling the
659  * file descriptors at the same time. A naive implementation of this would
660  * impact the capabilities of the library, so libusb offers the scheme
661  * documented below to ensure no loss of functionality.
662  *
663  * Before we go any further, it is worth mentioning that all libusb-wrapped
664  * event handling procedures fully adhere to the scheme documented below.
665  * This includes libusb_handle_events() and all the synchronous I/O functions - 
666  * libusb hides this headache from you. You do not need to worry about any
667  * of these issues if you stick to that level.
668  *
669  * The problem is when we consider the fact that libusb exposes file
670  * descriptors to allow for you to integrate asynchronous USB I/O into
671  * existing main loops, effectively allowing you to do some work behind
672  * libusb's back. If you do take libusb's file descriptors and pass them to
673  * poll()/select() yourself, you need to be aware of the associated issues.
674  *
675  * \section eventlock The events lock
676  *
677  * The first concept to be introduced is the events lock. The events lock
678  * is used to serialize threads that want to handle events, such that only
679  * one thread is handling events at any one time.
680  *
681  * You must take the events lock before polling libusb file descriptors,
682  * using libusb_lock_events(). You must release the lock as soon as you have
683  * aborted your poll()/select() loop, using libusb_unlock_events().
684  *
685  * \section threadwait Letting other threads do the work for you
686  *
687  * Although the events lock is a critical part of the solution, it is not
688  * enough on it's own. You might wonder if the following is sufficient...
689 \code
690         libusb_lock_events();
691         while (!completed) {
692                 poll(libusb file descriptors, 120*1000);
693                 if (poll indicates activity)
694                         libusb_handle_events_timeout(0);
695         }
696         libusb_lock_events();
697 \endcode
698  * ...and the answer is that it is not. This is because the transfer in the
699  * code shown above may take a long time (say 30 seconds) to complete, and
700  * the lock is not released until the transfer is completed.
701  *
702  * Another thread with similar code that wants to do event handling may be
703  * working with a transfer that completes after a few milliseconds. Despite
704  * having such a quick completion time, the other thread cannot check that
705  * status of its transfer until the code above has finished (30 seconds later)
706  * due to contention on the lock.
707  *
708  * To solve this, libusb offers you a mechanism to determine when another
709  * thread is handling events. It also offers a mechanism to block your thread
710  * until the event handling thread has completed an event (and this mechanism
711  * does not involve polling of file descriptors).
712  *
713  * After determining that another thread is currently handling events, you
714  * obtain the <em>event waiters</em> lock using libusb_lock_event_waiters().
715  * You then re-check that some other thread is still handling events, and if
716  * so, you call libusb_wait_for_event().
717  *
718  * libusb_wait_for_event() puts your application to sleep until an event
719  * occurs, or until a thread releases the events lock. When either of these
720  * things happen, your thread is woken up, and should re-check the condition
721  * it was waiting on. It should also re-check that another thread is handling
722  * events, and if not, it should start handling events itself.
723  *
724  * This looks like the following, as pseudo-code:
725 \code
726 retry:
727 if (libusb_try_lock_events() == 0) {
728         // we obtained the event lock: do our own event handling
729         libusb_lock_events();
730         while (!completed) {
731                 poll(libusb file descriptors, 120*1000);
732                 if (poll indicates activity)
733                         libusb_handle_events_locked(0);
734         }
735         libusb_unlock_events();
736 } else {
737         // another thread is doing event handling. wait for it to signal us that
738         // an event has completed
739         libusb_lock_event_waiters();
740
741         while (!completed) {
742                 // now that we have the event waiters lock, double check that another
743                 // thread is still handling events for us. (it may have ceased handling
744                 // events in the time it took us to reach this point)
745                 if (!libusb_event_handler_active()) {
746                         // whoever was handling events is no longer doing so, try again
747                         libusb_unlock_event_waiters();
748                         goto retry;
749                 }
750         
751                 libusb_wait_for_event();
752         }
753         libusb_unlock_event_waiters();
754 }
755 printf("completed!\n");
756 \endcode
757  *
758  * We have now implemented code which can dynamically handle situations where
759  * nobody is handling events (so we should do it ourselves), and it can also
760  * handle situations where another thread is doing event handling (so we can
761  * piggyback onto them). It is also equipped to handle a combination of
762  * the two, for example, another thread is doing event handling, but for
763  * whatever reason it stops doing so before our condition is met, so we take
764  * over the event handling.
765  *
766  * Three functions were introduced in the above pseudo-code. Their importance
767  * should be apparent from the code shown above.
768  * -# libusb_try_lock_events() is a non-blocking function which attempts
769  *    to acquire the events lock but returns a failure code if it is contended.
770  * -# libusb_handle_events_locked() is a variant of
771  *    libusb_handle_events_timeout() that you can call while holding the
772  *    events lock. libusb_handle_events_timeout() itself implements similar
773  *    logic to the above, so be sure not to call it when you are
774  *    "working behind libusb's back", as is the case here.
775  * -# libusb_event_handler_active() determines if someone is currently
776  *    holding the events lock
777  *
778  * You might be wondering why there is no function to wake up all threads
779  * blocked on libusb_wait_for_event(). This is because libusb can do this
780  * internally: it will wake up all such threads when someone calls
781  * libusb_unlock_events() or when a transfer completes (at the point after its
782  * callback has returned).
783  *
784  * \subsection concl Closing remarks
785  *
786  * The above may seem a little complicated, but hopefully I have made it clear
787  * why such complications are necessary. Also, do not forget that this only
788  * applies to applications that take libusb's file descriptors and integrate
789  * them into their own polling loops.
790  *
791  * You may decide that it is OK for your multi-threaded application to ignore
792  * some of the rules and locks detailed above, because you don't think that
793  * two threads can ever be polling the descriptors at the same time. If that
794  * is the case, then that's good news for you because you don't have to worry.
795  * But be careful here; remember that the synchronous I/O functions do event
796  * handling internally. If you have one thread doing event handling in a loop
797  * (without implementing the rules and locking semantics documented above)
798  * and another trying to send a synchronous USB transfer, you will end up with
799  * two threads monitoring the same descriptors, and the above-described
800  * undesirable behaviour occuring. The solution is for your polling thread to
801  * play by the rules; the synchronous I/O functions do so, and this will result
802  * in them getting along in perfect harmony.
803  *
804  * If you do have a dedicated thread doing event handling, it is perfectly
805  * legal for it to take the event handling lock and never release it. Any
806  * synchronous I/O functions you call from other threads will transparently
807  * fall back to the "event waiters" mechanism detailed above.
808  */
809
810 void usbi_io_init()
811 {
812         list_init(&flying_transfers);
813         list_init(&pollfds);
814         fd_added_cb = NULL;
815         fd_removed_cb = NULL;
816 }
817
818 static int calculate_timeout(struct usbi_transfer *transfer)
819 {
820         int r;
821         struct timespec current_time;
822         unsigned int timeout =
823                 __USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(transfer)->timeout;
824
825         if (!timeout)
826                 return 0;
827
828         r = clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &current_time);
829         if (r < 0) {
830                 usbi_err("failed to read monotonic clock, errno=%d", errno);
831                 return r;
832         }
833
834         current_time.tv_sec += timeout / 1000;
835         current_time.tv_nsec += (timeout % 1000) * 1000000;
836
837         if (current_time.tv_nsec > 1000000000) {
838                 current_time.tv_nsec -= 1000000000;
839                 current_time.tv_sec++;
840         }
841
842         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&transfer->timeout, &current_time);
843         return 0;
844 }
845
846 static void add_to_flying_list(struct usbi_transfer *transfer)
847 {
848         struct usbi_transfer *cur;
849         struct timeval *timeout = &transfer->timeout;
850         
851         pthread_mutex_lock(&flying_transfers_lock);
852
853         /* if we have no other flying transfers, start the list with this one */
854         if (list_empty(&flying_transfers)) {
855                 list_add(&transfer->list, &flying_transfers);
856                 goto out;
857         }
858
859         /* if we have infinite timeout, append to end of list */
860         if (!timerisset(timeout)) {
861                 list_add_tail(&transfer->list, &flying_transfers);
862                 goto out;
863         }
864
865         /* otherwise, find appropriate place in list */
866         list_for_each_entry(cur, &flying_transfers, list) {
867                 /* find first timeout that occurs after the transfer in question */
868                 struct timeval *cur_tv = &cur->timeout;
869
870                 if (!timerisset(cur_tv) || (cur_tv->tv_sec > timeout->tv_sec) ||
871                                 (cur_tv->tv_sec == timeout->tv_sec &&
872                                         cur_tv->tv_usec > timeout->tv_usec)) {
873                         list_add_tail(&transfer->list, &cur->list);
874                         goto out;
875                 }
876         }
877
878         /* otherwise we need to be inserted at the end */
879         list_add_tail(&transfer->list, &flying_transfers);
880 out:
881         pthread_mutex_unlock(&flying_transfers_lock);
882 }
883
884 /** \ingroup asyncio
885  * Allocate a libusb transfer with a specified number of isochronous packet
886  * descriptors. The returned transfer is pre-initialized for you. When the new
887  * transfer is no longer needed, it should be freed with
888  * libusb_free_transfer().
889  *
890  * Transfers intended for non-isochronous endpoints (e.g. control, bulk,
891  * interrupt) should specify an iso_packets count of zero.
892  *
893  * For transfers intended for isochronous endpoints, specify an appropriate
894  * number of packet descriptors to be allocated as part of the transfer.
895  * The returned transfer is not specially initialized for isochronous I/O;
896  * you are still required to set the
897  * \ref libusb_transfer::num_iso_packets "num_iso_packets" and
898  * \ref libusb_transfer::type "type" fields accordingly.
899  *
900  * It is safe to allocate a transfer with some isochronous packets and then
901  * use it on a non-isochronous endpoint. If you do this, ensure that at time
902  * of submission, num_iso_packets is 0 and that type is set appropriately.
903  *
904  * \param iso_packets number of isochronous packet descriptors to allocate
905  * \returns a newly allocated transfer, or NULL on error
906  */
907 API_EXPORTED struct libusb_transfer *libusb_alloc_transfer(int iso_packets)
908 {
909         size_t os_alloc_size = usbi_backend->transfer_priv_size
910                 + (usbi_backend->add_iso_packet_size * iso_packets);
911         int alloc_size = sizeof(struct usbi_transfer)
912                 + sizeof(struct libusb_transfer)
913                 + (sizeof(struct libusb_iso_packet_descriptor) * iso_packets)
914                 + os_alloc_size;
915         struct usbi_transfer *itransfer = malloc(alloc_size);
916         if (!itransfer)
917                 return NULL;
918
919         memset(itransfer, 0, alloc_size);
920         itransfer->num_iso_packets = iso_packets;
921         return __USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(itransfer);
922 }
923
924 /** \ingroup asyncio
925  * Free a transfer structure. This should be called for all transfers
926  * allocated with libusb_alloc_transfer().
927  *
928  * If the \ref libusb_transfer_flags::LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER
929  * "LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER" flag is set and the transfer buffer is
930  * non-NULL, this function will also free the transfer buffer using the
931  * standard system memory allocator (e.g. free()).
932  *
933  * It is legal to call this function with a NULL transfer. In this case,
934  * the function will simply return safely.
935  *
936  * \param transfer the transfer to free
937  */
938 API_EXPORTED void libusb_free_transfer(struct libusb_transfer *transfer)
939 {
940         struct usbi_transfer *itransfer;
941         if (!transfer)
942                 return;
943
944         if (transfer->flags & LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER && transfer->buffer)
945                 free(transfer->buffer);
946
947         itransfer = __LIBUSB_TRANSFER_TO_USBI_TRANSFER(transfer);
948         free(itransfer);
949 }
950
951 /** \ingroup asyncio
952  * Submit a transfer. This function will fire off the USB transfer and then
953  * return immediately.
954  *
955  * It is undefined behaviour to submit a transfer that has already been
956  * submitted but has not yet completed.
957  *
958  * \param transfer the transfer to submit
959  * \returns 0 on success
960  * \returns LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE if the device has been disconnected
961  * \returns another LIBUSB_ERROR code on other failure
962  */
963 API_EXPORTED int libusb_submit_transfer(struct libusb_transfer *transfer)
964 {
965         struct usbi_transfer *itransfer =
966                 __LIBUSB_TRANSFER_TO_USBI_TRANSFER(transfer);
967         int r;
968
969         itransfer->transferred = 0;
970         r = calculate_timeout(itransfer);
971         if (r < 0)
972                 return LIBUSB_ERROR_OTHER;
973
974         add_to_flying_list(itransfer);
975         r = usbi_backend->submit_transfer(itransfer);
976         if (r) {
977                 pthread_mutex_lock(&flying_transfers_lock);
978                 list_del(&itransfer->list);
979                 pthread_mutex_unlock(&flying_transfers_lock);
980         }
981
982         return r;
983 }
984
985 /** \ingroup asyncio
986  * Asynchronously cancel a previously submitted transfer.
987  * It is undefined behaviour to call this function on a transfer that is
988  * already being cancelled or has already completed.
989  * This function returns immediately, but this does not indicate cancellation
990  * is complete. Your callback function will be invoked at some later time
991  * with a transfer status of
992  * \ref libusb_transfer_status::LIBUSB_TRANSFER_CANCELLED
993  * "LIBUSB_TRANSFER_CANCELLED."
994  *
995  * \param transfer the transfer to cancel
996  * \returns 0 on success
997  * \returns a LIBUSB_ERROR code on failure
998  */
999 API_EXPORTED int libusb_cancel_transfer(struct libusb_transfer *transfer)
1000 {
1001         struct usbi_transfer *itransfer =
1002                 __LIBUSB_TRANSFER_TO_USBI_TRANSFER(transfer);
1003         int r;
1004
1005         usbi_dbg("");
1006         r = usbi_backend->cancel_transfer(itransfer);
1007         if (r < 0)
1008                 usbi_err("cancel transfer failed error %d", r);
1009         return r;
1010 }
1011
1012 /* Handle completion of a transfer (completion might be an error condition).
1013  * This will invoke the user-supplied callback function, which may end up
1014  * freeing the transfer. Therefore you cannot use the transfer structure
1015  * after calling this function, and you should free all backend-specific
1016  * data before calling it. */
1017 void usbi_handle_transfer_completion(struct usbi_transfer *itransfer,
1018         enum libusb_transfer_status status)
1019 {
1020         struct libusb_transfer *transfer =
1021                 __USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(itransfer);
1022         uint8_t flags;
1023
1024         pthread_mutex_lock(&flying_transfers_lock);
1025         list_del(&itransfer->list);
1026         pthread_mutex_unlock(&flying_transfers_lock);
1027
1028         if (status == LIBUSB_TRANSFER_COMPLETED
1029                         && transfer->flags & LIBUSB_TRANSFER_SHORT_NOT_OK) {
1030                 int rqlen = transfer->length;
1031                 if (transfer->type == LIBUSB_TRANSFER_TYPE_CONTROL)
1032                         rqlen -= LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE;
1033                 if (rqlen != itransfer->transferred) {
1034                         usbi_dbg("interpreting short transfer as error");
1035                         status = LIBUSB_TRANSFER_ERROR;
1036                 }
1037         }
1038
1039         flags = transfer->flags;
1040         transfer->status = status;
1041         transfer->actual_length = itransfer->transferred;
1042         if (transfer->callback)
1043                 transfer->callback(transfer);
1044         /* transfer might have been freed by the above call, do not use from
1045          * this point. */
1046         if (flags & LIBUSB_TRANSFER_FREE_TRANSFER)
1047                 libusb_free_transfer(transfer);
1048         pthread_cond_broadcast(&event_waiters_cond);
1049 }
1050
1051 /* Similar to usbi_handle_transfer_completion() but exclusively for transfers
1052  * that were asynchronously cancelled. The same concerns w.r.t. freeing of
1053  * transfers exist here.
1054  */
1055 void usbi_handle_transfer_cancellation(struct usbi_transfer *transfer)
1056 {
1057         /* if the URB was cancelled due to timeout, report timeout to the user */
1058         if (transfer->flags & USBI_TRANSFER_TIMED_OUT) {
1059                 usbi_dbg("detected timeout cancellation");
1060                 usbi_handle_transfer_completion(transfer, LIBUSB_TRANSFER_TIMED_OUT);
1061                 return;
1062         }
1063
1064         /* otherwise its a normal async cancel */
1065         usbi_handle_transfer_completion(transfer, LIBUSB_TRANSFER_CANCELLED);
1066 }
1067
1068 /** \ingroup poll
1069  * Attempt to acquire the event handling lock. This lock is used to ensure that
1070  * only one thread is monitoring libusb event sources at any one time.
1071  *
1072  * You only need to use this lock if you are developing an application
1073  * which calls poll() or select() on libusb's file descriptors directly.
1074  * If you stick to libusb's event handling loop functions (e.g.
1075  * libusb_handle_events()) then you do not need to be concerned with this
1076  * locking.
1077  *
1078  * While holding this lock, you are trusted to actually be handling events.
1079  * If you are no longer handling events, you must call libusb_unlock_events()
1080  * as soon as possible.
1081  *
1082  * \returns 0 if the lock was obtained successfully
1083  * \returns 1 if the lock was not obtained (i.e. another thread holds the lock)
1084  * \see \ref mtasync
1085  */
1086 API_EXPORTED int libusb_try_lock_events(void)
1087 {
1088         int r = pthread_mutex_trylock(&events_lock);
1089         if (r)
1090                 return 1;
1091
1092         event_handler_active = 1;       
1093         return 0;
1094 }
1095
1096 /** \ingroup poll
1097  * Acquire the event handling lock, blocking until successful acquisition if
1098  * it is contended. This lock is used to ensure that only one thread is
1099  * monitoring libusb event sources at any one time.
1100  *
1101  * You only need to use this lock if you are developing an application
1102  * which calls poll() or select() on libusb's file descriptors directly.
1103  * If you stick to libusb's event handling loop functions (e.g.
1104  * libusb_handle_events()) then you do not need to be concerned with this
1105  * locking.
1106  *
1107  * While holding this lock, you are trusted to actually be handling events.
1108  * If you are no longer handling events, you must call libusb_unlock_events()
1109  * as soon as possible.
1110  *
1111  * \see \ref mtasync
1112  */
1113 API_EXPORTED void libusb_lock_events(void)
1114 {
1115         pthread_mutex_lock(&events_lock);
1116         event_handler_active = 1;
1117 }
1118
1119 /** \ingroup poll
1120  * Release the lock previously acquired with libusb_try_lock_events() or
1121  * libusb_lock_events(). Releasing this lock will wake up any threads blocked
1122  * on libusb_wait_for_event().
1123  *
1124  * \see \ref mtasync
1125  */
1126 API_EXPORTED void libusb_unlock_events(void)
1127 {
1128         event_handler_active = 0;
1129         pthread_mutex_unlock(&events_lock);
1130
1131         pthread_mutex_lock(&event_waiters_lock);
1132         pthread_cond_broadcast(&event_waiters_cond);
1133         pthread_mutex_unlock(&event_waiters_lock);
1134 }
1135
1136 /** \ingroup poll
1137  * Determine if an active thread is handling events (i.e. if anyone is holding
1138  * the event handling lock).
1139  *
1140  * \returns 1 if a thread is handling events
1141  * \returns 0 if there are no threads currently handling events
1142  * \see \ref mtasync
1143  */
1144 API_EXPORTED int libusb_event_handler_active(void)
1145 {
1146         return event_handler_active;
1147 }
1148
1149 /** \ingroup poll
1150  * Acquire the event waiters lock. This lock is designed to be obtained under
1151  * the situation where you want to be aware when events are completed, but
1152  * some other thread is event handling so calling libusb_handle_events() is not
1153  * allowed.
1154  *
1155  * You then obtain this lock, re-check that another thread is still handling
1156  * events, then call libusb_wait_for_event().
1157  *
1158  * You only need to use this lock if you are developing an application
1159  * which calls poll() or select() on libusb's file descriptors directly,
1160  * <b>and</b> may potentially be handling events from 2 threads simultaenously.
1161  * If you stick to libusb's event handling loop functions (e.g.
1162  * libusb_handle_events()) then you do not need to be concerned with this
1163  * locking.
1164  *
1165  * \see \ref mtasync
1166  */
1167 API_EXPORTED void libusb_lock_event_waiters(void)
1168 {
1169         pthread_mutex_lock(&event_waiters_lock);
1170 }
1171
1172 /** \ingroup poll
1173  * Release the event waiters lock.
1174  * \see \ref mtasync
1175  */
1176 API_EXPORTED void libusb_unlock_event_waiters(void)
1177 {
1178         pthread_mutex_unlock(&event_waiters_lock);
1179 }
1180
1181 /** \ingroup poll
1182  * Wait for another thread to signal completion of an event. Must be called
1183  * with the event waiters lock held, see libusb_lock_event_waiters().
1184  *
1185  * This function will block until any of the following conditions are met:
1186  * -# The timeout expires
1187  * -# A transfer completes
1188  * -# A thread releases the event handling lock through libusb_unlock_events()
1189  *
1190  * Condition 1 is obvious. Condition 2 unblocks your thread <em>after</em>
1191  * the callback for the transfer has completed. Condition 3 is important
1192  * because it means that the thread that was previously handling events is no
1193  * longer doing so, so if any events are to complete, another thread needs to
1194  * step up and start event handling.
1195  *
1196  * This function releases the event waiters lock before putting your thread
1197  * to sleep, and reacquires the lock as it is being woken up.
1198  *
1199  * \param tv maximum timeout for this blocking function. A NULL value
1200  * indicates unlimited timeout.
1201  * \returns 0 after a transfer completes or another thread stops event handling
1202  * \returns 1 if the timeout expired
1203  * \see \ref mtasync
1204  */
1205 API_EXPORTED int libusb_wait_for_event(struct timeval *tv)
1206 {
1207         struct timespec timeout;
1208         int r;
1209
1210         if (tv == NULL) {
1211                 pthread_cond_wait(&event_waiters_cond, &event_waiters_lock);
1212                 return 0;
1213         }
1214
1215         r = clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &timeout);
1216         if (r < 0) {
1217                 usbi_err("failed to read realtime clock, error %d", errno);
1218                 return LIBUSB_ERROR_OTHER;
1219         }
1220
1221         timeout.tv_sec += tv->tv_sec;
1222         timeout.tv_nsec += tv->tv_usec * 1000;
1223         if (timeout.tv_nsec > 1000000000) {
1224                 timeout.tv_nsec -= 1000000000;
1225                 timeout.tv_sec++;
1226         }
1227
1228         r = pthread_cond_timedwait(&event_waiters_cond, &event_waiters_lock,
1229                 &timeout);
1230         return (r == ETIMEDOUT);
1231 }
1232
1233 static void handle_timeout(struct usbi_transfer *itransfer)
1234 {
1235         struct libusb_transfer *transfer =
1236                 __USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(itransfer);
1237         int r;
1238
1239         itransfer->flags |= USBI_TRANSFER_TIMED_OUT;
1240         r = libusb_cancel_transfer(transfer);
1241         if (r < 0)
1242                 usbi_warn("async cancel failed %d errno=%d", r, errno);
1243 }
1244
1245 static int handle_timeouts(void)
1246 {
1247         struct timespec systime_ts;
1248         struct timeval systime;
1249         struct usbi_transfer *transfer;
1250         int r = 0;
1251
1252         pthread_mutex_lock(&flying_transfers_lock);
1253         if (list_empty(&flying_transfers))
1254                 goto out;
1255
1256         /* get current time */
1257         r = clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &systime_ts);
1258         if (r < 0)
1259                 goto out;
1260
1261         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&systime, &systime_ts);
1262
1263         /* iterate through flying transfers list, finding all transfers that
1264          * have expired timeouts */
1265         list_for_each_entry(transfer, &flying_transfers, list) {
1266                 struct timeval *cur_tv = &transfer->timeout;
1267
1268                 /* if we've reached transfers of infinite timeout, we're all done */
1269                 if (!timerisset(cur_tv))
1270                         goto out;
1271
1272                 /* ignore timeouts we've already handled */
1273                 if (transfer->flags & USBI_TRANSFER_TIMED_OUT)
1274                         continue;
1275
1276                 /* if transfer has non-expired timeout, nothing more to do */
1277                 if ((cur_tv->tv_sec > systime.tv_sec) ||
1278                                 (cur_tv->tv_sec == systime.tv_sec &&
1279                                         cur_tv->tv_usec > systime.tv_usec))
1280                         goto out;
1281         
1282                 /* otherwise, we've got an expired timeout to handle */
1283                 handle_timeout(transfer);
1284         }
1285
1286 out:
1287         pthread_mutex_unlock(&flying_transfers_lock);
1288         return r;
1289 }
1290
1291 /* do the actual event handling. assumes that no other thread is concurrently
1292  * doing the same thing. */
1293 static int handle_events(struct timeval *tv)
1294 {
1295         int r;
1296         struct usbi_pollfd *ipollfd;
1297         nfds_t nfds = 0;
1298         struct pollfd *fds;
1299         int i = -1;
1300         int timeout_ms;
1301
1302         pthread_mutex_lock(&pollfds_lock);
1303         list_for_each_entry(ipollfd, &pollfds, list)
1304                 nfds++;
1305
1306         /* TODO: malloc when number of fd's changes, not on every poll */
1307         fds = malloc(sizeof(*fds) * nfds);
1308         if (!fds)
1309                 return LIBUSB_ERROR_NO_MEM;
1310
1311         list_for_each_entry(ipollfd, &pollfds, list) {
1312                 struct libusb_pollfd *pollfd = &ipollfd->pollfd;
1313                 int fd = pollfd->fd;
1314                 i++;
1315                 fds[i].fd = fd;
1316                 fds[i].events = pollfd->events;
1317                 fds[i].revents = 0;
1318         }
1319         pthread_mutex_unlock(&pollfds_lock);
1320
1321         timeout_ms = (tv->tv_sec * 1000) + (tv->tv_usec / 1000);
1322         usbi_dbg("poll() %d fds with timeout in %dms", nfds, timeout_ms);
1323         r = poll(fds, nfds, timeout_ms);
1324         usbi_dbg("poll() returned %d", r);
1325         if (r == 0) {
1326                 free(fds);
1327                 return handle_timeouts();
1328         } else if (r == -1 && errno == EINTR) {
1329                 free(fds);
1330                 return LIBUSB_ERROR_INTERRUPTED;
1331         } else if (r < 0) {
1332                 free(fds);
1333                 usbi_err("poll failed %d err=%d\n", r, errno);
1334                 return LIBUSB_ERROR_IO;
1335         }
1336
1337         r = usbi_backend->handle_events(fds, nfds, r);
1338         if (r)
1339                 usbi_err("backend handle_events failed with error %d", r);
1340
1341         free(fds);
1342         return r;
1343 }
1344
1345 /* returns the smallest of:
1346  *  1. timeout of next URB
1347  *  2. user-supplied timeout
1348  * returns 1 if there is an already-expired timeout, otherwise returns 0
1349  * and populates out
1350  */
1351 static int get_next_timeout(struct timeval *tv, struct timeval *out)
1352 {
1353         struct timeval timeout;
1354         int r = libusb_get_next_timeout(&timeout);
1355         if (r) {
1356                 /* timeout already expired? */
1357                 if (!timerisset(&timeout))
1358                         return 1;
1359
1360                 /* choose the smallest of next URB timeout or user specified timeout */
1361                 if (timercmp(&timeout, tv, <))
1362                         *out = timeout;
1363                 else
1364                         *out = *tv;
1365         } else {
1366                 *out = *tv;
1367         }
1368         return 0;
1369 }
1370
1371 /** \ingroup poll
1372  * Handle any pending events.
1373  *
1374  * libusb determines "pending events" by checking if any timeouts have expired
1375  * and by checking the set of file descriptors for activity.
1376  *
1377  * If a zero timeval is passed, this function will handle any already-pending
1378  * events and then immediately return in non-blocking style.
1379  *
1380  * If a non-zero timeval is passed and no events are currently pending, this
1381  * function will block waiting for events to handle up until the specified
1382  * timeout. If an event arrives or a signal is raised, this function will
1383  * return early.
1384  *
1385  * \param tv the maximum time to block waiting for events, or zero for
1386  * non-blocking mode
1387  * \returns 0 on success, or a LIBUSB_ERROR code on failure
1388  */
1389 API_EXPORTED int libusb_handle_events_timeout(struct timeval *tv)
1390 {
1391         int r;
1392         struct timeval poll_timeout;
1393
1394         r = get_next_timeout(tv, &poll_timeout);
1395         if (r) {
1396                 /* timeout already expired */
1397                 return handle_timeouts();
1398         }
1399
1400 retry:
1401         if (libusb_try_lock_events() == 0) {
1402                 /* we obtained the event lock: do our own event handling */
1403                 r = handle_events(&poll_timeout);
1404                 libusb_unlock_events();
1405                 return r;
1406         }
1407
1408         /* another thread is doing event handling. wait for pthread events that
1409          * notify event completion. */
1410         libusb_lock_event_waiters();
1411
1412         if (!libusb_event_handler_active()) {
1413                 /* we hit a race: whoever was event handling earlier finished in the
1414                  * time it took us to reach this point. try the cycle again. */
1415                 libusb_unlock_event_waiters();
1416                 usbi_dbg("event handler was active but went away, retrying");
1417                 goto retry;
1418         }
1419
1420         usbi_dbg("another thread is doing event handling");
1421         r = libusb_wait_for_event(&poll_timeout);
1422         libusb_unlock_event_waiters();
1423
1424         if (r < 0)
1425                 return r;
1426         else if (r == 1)
1427                 return handle_timeouts();
1428         else
1429                 return 0;
1430 }
1431
1432 /** \ingroup poll
1433  * Handle any pending events in blocking mode with a sensible timeout. This
1434  * timeout is currently hardcoded at 2 seconds but we may change this if we
1435  * decide other values are more sensible. For finer control over whether this
1436  * function is blocking or non-blocking, or the maximum timeout, use
1437  * libusb_handle_events_timeout() instead.
1438  *
1439  * \returns 0 on success, or a LIBUSB_ERROR code on failure
1440  */
1441 API_EXPORTED int libusb_handle_events(void)
1442 {
1443         struct timeval tv;
1444         tv.tv_sec = 2;
1445         tv.tv_usec = 0;
1446         return libusb_handle_events_timeout(&tv);
1447 }
1448
1449 /** \ingroup poll
1450  * Handle any pending events by polling file descriptors, without checking if
1451  * any other threads are already doing so. Must be called with the event lock
1452  * held, see libusb_lock_events().
1453  *
1454  * This function is designed to be called under the situation where you have
1455  * taken the event lock and are calling poll()/select() directly on libusb's
1456  * file descriptors (as opposed to using libusb_handle_events() or similar).
1457  * You detect events on libusb's descriptors, so you then call this function
1458  * with a zero timeout value (while still holding the event lock).
1459  *
1460  * \param tv the maximum time to block waiting for events, or zero for
1461  * non-blocking mode
1462  * \returns 0 on success, or a LIBUSB_ERROR code on failure
1463  * \see \ref mtasync
1464  */
1465 API_EXPORTED int libusb_handle_events_locked(struct timeval *tv)
1466 {
1467         int r;
1468         struct timeval poll_timeout;
1469
1470         r = get_next_timeout(tv, &poll_timeout);
1471         if (r) {
1472                 /* timeout already expired */
1473                 return handle_timeouts();
1474         }
1475
1476         return handle_events(&poll_timeout);
1477 }
1478
1479 /** \ingroup poll
1480  * Determine the next internal timeout that libusb needs to handle. You only
1481  * need to use this function if you are calling poll() or select() or similar
1482  * on libusb's file descriptors yourself - you do not need to use it if you
1483  * are calling libusb_handle_events() or a variant directly.
1484  * 
1485  * You should call this function in your main loop in order to determine how
1486  * long to wait for select() or poll() to return results. libusb needs to be
1487  * called into at this timeout, so you should use it as an upper bound on
1488  * your select() or poll() call.
1489  *
1490  * When the timeout has expired, call into libusb_handle_events_timeout()
1491  * (perhaps in non-blocking mode) so that libusb can handle the timeout.
1492  *
1493  * This function may return 1 (success) and an all-zero timeval. If this is
1494  * the case, it indicates that libusb has a timeout that has already expired
1495  * so you should call libusb_handle_events_timeout() or similar immediately.
1496  * A return code of 0 indicates that there are no pending timeouts.
1497  *
1498  * \param tv output location for a relative time against the current
1499  * clock in which libusb must be called into in order to process timeout events
1500  * \returns 0 if there are no pending timeouts, 1 if a timeout was returned,
1501  * or LIBUSB_ERROR_OTHER on failure
1502  */
1503 API_EXPORTED int libusb_get_next_timeout(struct timeval *tv)
1504 {
1505         struct usbi_transfer *transfer;
1506         struct timespec cur_ts;
1507         struct timeval cur_tv;
1508         struct timeval *next_timeout;
1509         int r;
1510         int found = 0;
1511
1512         pthread_mutex_lock(&flying_transfers_lock);
1513         if (list_empty(&flying_transfers)) {
1514                 pthread_mutex_unlock(&flying_transfers_lock);
1515                 usbi_dbg("no URBs, no timeout!");
1516                 return 0;
1517         }
1518
1519         /* find next transfer which hasn't already been processed as timed out */
1520         list_for_each_entry(transfer, &flying_transfers, list) {
1521                 if (!(transfer->flags & USBI_TRANSFER_TIMED_OUT)) {
1522                         found = 1;
1523                         break;
1524                 }
1525         }
1526         pthread_mutex_unlock(&flying_transfers_lock);
1527
1528         if (!found) {
1529                 usbi_dbg("all URBs have already been processed for timeouts");
1530                 return 0;
1531         }
1532
1533         next_timeout = &transfer->timeout;
1534
1535         /* no timeout for next transfer */
1536         if (!timerisset(next_timeout)) {
1537                 usbi_dbg("no URBs with timeouts, no timeout!");
1538                 return 0;
1539         }
1540
1541         r = clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &cur_ts);
1542         if (r < 0) {
1543                 usbi_err("failed to read monotonic clock, errno=%d", errno);
1544                 return LIBUSB_ERROR_OTHER;
1545         }
1546         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&cur_tv, &cur_ts);
1547
1548         if (timercmp(&cur_tv, next_timeout, >=)) {
1549                 usbi_dbg("first timeout already expired");
1550                 timerclear(tv);
1551         } else {
1552                 timersub(next_timeout, &cur_tv, tv);
1553                 usbi_dbg("next timeout in %d.%06ds", tv->tv_sec, tv->tv_usec);
1554         }
1555
1556         return 1;
1557 }
1558
1559 /** \ingroup poll
1560  * Register notification functions for file descriptor additions/removals.
1561  * These functions will be invoked for every new or removed file descriptor
1562  * that libusb uses as an event source.
1563  *
1564  * To remove notifiers, pass NULL values for the function pointers.
1565  *
1566  * \param added_cb pointer to function for addition notifications
1567  * \param removed_cb pointer to function for removal notifications
1568  */
1569 API_EXPORTED void libusb_set_pollfd_notifiers(libusb_pollfd_added_cb added_cb,
1570         libusb_pollfd_removed_cb removed_cb)
1571 {
1572         fd_added_cb = added_cb;
1573         fd_removed_cb = removed_cb;
1574 }
1575
1576 /* Add a file descriptor to the list of file descriptors to be monitored.
1577  * events should be specified as a bitmask of events passed to poll(), e.g.
1578  * POLLIN and/or POLLOUT. */
1579 int usbi_add_pollfd(int fd, short events)
1580 {
1581         struct usbi_pollfd *ipollfd = malloc(sizeof(*ipollfd));
1582         if (!ipollfd)
1583                 return LIBUSB_ERROR_NO_MEM;
1584
1585         usbi_dbg("add fd %d events %d", fd, events);
1586         ipollfd->pollfd.fd = fd;
1587         ipollfd->pollfd.events = events;
1588         pthread_mutex_lock(&pollfds_lock);
1589         list_add(&ipollfd->list, &pollfds);
1590         pthread_mutex_unlock(&pollfds_lock);
1591
1592         if (fd_added_cb)
1593                 fd_added_cb(fd, events);
1594         return 0;
1595 }
1596
1597 /* Remove a file descriptor from the list of file descriptors to be polled. */
1598 void usbi_remove_pollfd(int fd)
1599 {
1600         struct usbi_pollfd *ipollfd;
1601         int found = 0;
1602
1603         usbi_dbg("remove fd %d", fd);
1604         pthread_mutex_lock(&pollfds_lock);
1605         list_for_each_entry(ipollfd, &pollfds, list)
1606                 if (ipollfd->pollfd.fd == fd) {
1607                         found = 1;
1608                         break;
1609                 }
1610
1611         if (!found) {
1612                 usbi_dbg("couldn't find fd %d to remove", fd);
1613                 pthread_mutex_unlock(&pollfds_lock);
1614                 return;
1615         }
1616
1617         list_del(&ipollfd->list);
1618         pthread_mutex_unlock(&pollfds_lock);
1619         free(ipollfd);
1620         if (fd_removed_cb)
1621                 fd_removed_cb(fd);
1622 }
1623
1624 /** \ingroup poll
1625  * Retrieve a list of file descriptors that should be polled by your main loop
1626  * as libusb event sources.
1627  *
1628  * The returned list is NULL-terminated and should be freed with free() when
1629  * done. The actual list contents must not be touched.
1630  *
1631  * \returns a NULL-terminated list of libusb_pollfd structures, or NULL on
1632  * error
1633  */
1634 API_EXPORTED const struct libusb_pollfd **libusb_get_pollfds(void)
1635 {
1636         struct libusb_pollfd **ret = NULL;
1637         struct usbi_pollfd *ipollfd;
1638         size_t i = 0;
1639         size_t cnt = 0;
1640
1641         pthread_mutex_lock(&pollfds_lock);
1642         list_for_each_entry(ipollfd, &pollfds, list)
1643                 cnt++;
1644
1645         ret = calloc(cnt + 1, sizeof(struct libusb_pollfd *));
1646         if (!ret)
1647                 goto out;
1648
1649         list_for_each_entry(ipollfd, &pollfds, list)
1650                 ret[i++] = (struct libusb_pollfd *) ipollfd;
1651         ret[cnt] = NULL;
1652
1653 out:
1654         pthread_mutex_unlock(&pollfds_lock);
1655         return (const struct libusb_pollfd **) ret;
1656 }
1657
1658 /* Backends call this from handle_events to report disconnection of a device.
1659  * The transfers get cancelled appropriately.
1660  */
1661 void usbi_handle_disconnect(struct libusb_device_handle *handle)
1662 {
1663         struct usbi_transfer *cur;
1664         struct usbi_transfer *to_cancel;
1665
1666         usbi_dbg("device %d.%d",
1667                 handle->dev->bus_number, handle->dev->device_address);
1668
1669         /* terminate all pending transfers with the LIBUSB_TRANSFER_NO_DEVICE
1670          * status code.
1671          * 
1672          * this is a bit tricky because:
1673          * 1. we can't do transfer completion while holding flying_transfers_lock
1674          * 2. the transfers list can change underneath us - if we were to build a
1675          *    list of transfers to complete (while holding look), the situation
1676          *    might be different by the time we come to free them
1677          *
1678          * so we resort to a loop-based approach as below
1679          * FIXME: is this still potentially racy?
1680          */
1681
1682         while (1) {
1683                 pthread_mutex_lock(&flying_transfers_lock);
1684                 to_cancel = NULL;
1685                 list_for_each_entry(cur, &flying_transfers, list)
1686                         if (__USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(cur)->dev_handle == handle) {
1687                                 to_cancel = cur;
1688                                 break;
1689                         }
1690                 pthread_mutex_unlock(&flying_transfers_lock);
1691
1692                 if (!to_cancel)
1693                         break;
1694
1695                 usbi_backend->clear_transfer_priv(to_cancel);
1696                 usbi_handle_transfer_completion(to_cancel, LIBUSB_TRANSFER_NO_DEVICE);
1697         }
1698
1699 }
1700