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