Handle hot-unplugging
[platform/upstream/libusb.git] / libusb / io.c
1 /*
2  * I/O functions for libusb
3  * Copyright (C) 2007-2008 Daniel Drake <dsd@gentoo.org>
4  * Copyright (c) 2001 Johannes Erdfelt <johannes@erdfelt.com>
5  *
6  * This library is free software; you can redistribute it and/or
7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
8  * License as published by the Free Software Foundation; either
9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
14  * Lesser General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17  * License along with this library; if not, write to the Free Software
18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
19  */
20
21 #include <config.h>
22 #include <errno.h>
23 #include <poll.h>
24 #include <pthread.h>
25 #include <signal.h>
26 #include <stdint.h>
27 #include <stdlib.h>
28 #include <string.h>
29 #include <sys/time.h>
30 #include <time.h>
31 #include <unistd.h>
32
33 #include "libusbi.h"
34
35 /* this is a list of in-flight transfer handles, sorted by timeout expiration.
36  * URBs to timeout the soonest are placed at the beginning of the list, URBs
37  * that will time out later are placed after, and urbs with infinite timeout
38  * are always placed at the very end. */
39 static struct list_head flying_transfers;
40 static pthread_mutex_t flying_transfers_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
41
42 /* list of poll fd's */
43 static struct list_head pollfds;
44 static pthread_mutex_t pollfds_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
45
46 /* user callbacks for pollfd changes */
47 static libusb_pollfd_added_cb fd_added_cb = NULL;
48 static libusb_pollfd_removed_cb fd_removed_cb = NULL;
49
50 /**
51  * \page io Synchronous and asynchronous device I/O
52  *
53  * \section intro Introduction
54  *
55  * If you're using libusb in your application, you're probably wanting to
56  * perform I/O with devices - you want to perform USB data transfers.
57  *
58  * libusb offers two separate interfaces for device I/O. This page aims to
59  * introduce the two in order to help you decide which one is more suitable
60  * for your application. You can also choose to use both interfaces in your
61  * application by considering each transfer on a case-by-case basis.
62  *
63  * Once you have read through the following discussion, you should consult the
64  * detailed API documentation pages for the details:
65  * - \ref syncio
66  * - \ref asyncio
67  *
68  * \section theory Transfers at a logical level
69  *
70  * At a logical level, USB transfers typically happen in two parts. For
71  * example, when reading data from a endpoint:
72  * -# A request for data is sent to the device
73  * -# Some time later, the incoming data is received by the host
74  *
75  * or when writing data to an endpoint:
76  *
77  * -# The data is sent to the device
78  * -# Some time later, the host receives acknowledgement from the device that
79  *    the data has been transferred.
80  *
81  * There may be an indefinite delay between the two steps. Consider a
82  * fictional USB input device with a button that the user can press. In order
83  * to determine when the button is pressed, you would likely submit a request
84  * to read data on a bulk or interrupt endpoint and wait for data to arrive.
85  * Data will arrive when the button is pressed by the user, which is
86  * potentially hours later.
87  *
88  * libusb offers both a synchronous and an asynchronous interface to performing
89  * USB transfers. The main difference is that the synchronous interface
90  * combines both steps indicated above into a single function call, whereas
91  * the asynchronous interface separates them.
92  *
93  * \section sync The synchronous interface
94  *
95  * The synchronous I/O interface allows you to perform a USB transfer with
96  * a single function call. When the function call returns, the transfer has
97  * completed and you can parse the results.
98  *
99  * If you have used the libusb-0.1 before, this I/O style will seem familar to
100  * you. libusb-0.1 only offered a synchronous interface.
101  *
102  * In our input device example, to read button presses you might write code
103  * in the following style:
104 \code
105 unsigned char data[4];
106 int actual_length,
107 int r = libusb_bulk_transfer(handle, EP_IN, data, sizeof(data), &actual_length, 0);
108 if (r == 0 && actual_length == sizeof(data)) {
109         // results of the transaction can now be found in the data buffer
110         // parse them here and report button press
111 } else {
112         error();
113 }
114 \endcode
115  *
116  * The main advantage of this model is simplicity: you did everything with
117  * a single simple function call.
118  *
119  * However, this interface has its limitations. Your application will sleep
120  * inside libusb_bulk_transfer() until the transaction has completed. If it
121  * takes the user 3 hours to press the button, your application will be
122  * sleeping for that long. Execution will be tied up inside the library -
123  * the entire thread will be useless for that duration.
124  *
125  * Another issue is that by tieing up the thread with that single transaction
126  * there is no possibility of performing I/O with multiple endpoints and/or
127  * multiple devices simultaneously, unless you resort to creating one thread
128  * per transaction.
129  *
130  * Additionally, there is no opportunity to cancel the transfer after the
131  * request has been submitted.
132  *
133  * For details on how to use the synchronous API, see the
134  * \ref syncio "synchronous I/O API documentation" pages.
135  * 
136  * \section async The asynchronous interface
137  *
138  * Asynchronous I/O is the most significant new feature in libusb-1.0.
139  * Although it is a more complex interface, it solves all the issues detailed
140  * above.
141  *
142  * Instead of providing which functions that block until the I/O has complete,
143  * libusb's asynchronous interface presents non-blocking functions which
144  * begin a transfer and then return immediately. Your application passes a
145  * callback function pointer to this non-blocking function, which libusb will
146  * call with the results of the transaction when it has completed.
147  *
148  * Transfers which have been submitted through the non-blocking functions
149  * can be cancelled with a separate function call.
150  *
151  * The non-blocking nature of this interface allows you to be simultaneously
152  * performing I/O to multiple endpoints on multiple devices, without having
153  * to use threads.
154  *
155  * This added flexibility does come with some complications though:
156  * - In the interest of being a lightweight library, libusb does not create
157  * threads and can only operate when your application is calling into it. Your
158  * application must call into libusb from it's main loop when events are ready
159  * to be handled, or you must use some other scheme to allow libusb to
160  * undertake whatever work needs to be done.
161  * - libusb also needs to be called into at certain fixed points in time in
162  * order to accurately handle transfer timeouts.
163  * - Memory handling becomes more complex. You cannot use stack memory unless
164  * the function with that stack is guaranteed not to return until the transfer
165  * callback has finished executing.
166  * - You generally lose some linearity from your code flow because submitting
167  * the transfer request is done in a separate function from where the transfer
168  * results are handled. This becomes particularly obvious when you want to
169  * submit a second transfer based on the results of an earlier transfer.
170  *
171  * Internally, libusb's synchronous interface is expressed in terms of function
172  * calls to the asynchronous interface.
173  *
174  * For details on how to use the asynchronous API, see the
175  * \ref asyncio "asynchronous I/O API" documentation pages.
176  */
177
178 /**
179  * @defgroup asyncio Asynchronous device I/O
180  *
181  * This page details libusb's asynchronous (non-blocking) API for USB device
182  * I/O. This interface is very powerful but is also quite complex - you will
183  * need to read this page carefully to understand the necessary considerations
184  * and issues surrounding use of this interface. Simplistic applications
185  * may wish to consider the \ref syncio "synchronous I/O API" instead.
186  *
187  * The asynchronous interface is built around the idea of separating transfer
188  * submission and handling of transfer completion (the synchronous model
189  * combines both of these into one). There may be a long delay between
190  * submission and completion, however the asynchronous submission function
191  * is non-blocking so will return control to your application during that
192  * potentially long delay.
193  *
194  * \section asyncabstraction Transfer abstraction
195  *
196  * For the asynchronous I/O, libusb implements the concept of a generic
197  * transfer entity for all types of I/O (control, bulk, interrupt,
198  * isochronous). The generic transfer object must be treated slightly
199  * differently depending on which type of I/O you are performing with it.
200  *
201  * This is represented by the public libusb_transfer structure type.
202  *
203  * \section asynctrf Asynchronous transfers
204  *
205  * We can view asynchronous I/O as a 5 step process:
206  * -# Allocation
207  * -# Filling
208  * -# Submission
209  * -# Completion handling
210  * -# Deallocation
211  *
212  * \subsection asyncalloc Allocation
213  *
214  * This step involves allocating memory for a USB transfer. This is the
215  * generic transfer object mentioned above. At this stage, the transfer
216  * is "blank" with no details about what type of I/O it will be used for.
217  *
218  * Allocation is done with the libusb_alloc_transfer() function. You must use
219  * this function rather than allocating your own transfers.
220  *
221  * \subsection asyncfill Filling
222  *
223  * This step is where you take a previously allocated transfer and fill it
224  * with information to determine the message type and direction, data buffer,
225  * callback function, etc.
226  *
227  * You can either fill the required fields yourself or you can use the
228  * helper functions: libusb_fill_control_transfer(), libusb_fill_bulk_transfer()
229  * and libusb_fill_interrupt_transfer().
230  *
231  * \subsection asyncsubmit Submission
232  *
233  * When you have allocated a transfer and filled it, you can submit it using
234  * libusb_submit_transfer(). This function returns immediately but can be
235  * regarded as firing off the I/O request in the background.
236  *
237  * \subsection asynccomplete Completion handling
238  *
239  * After a transfer has been submitted, one of four things can happen to it:
240  *
241  * - The transfer completes (i.e. some data was transferred)
242  * - The transfer has a timeout and the timeout expires before all data is
243  * transferred
244  * - The transfer fails due to an error
245  * - The transfer is cancelled
246  *
247  * Each of these will cause the user-specified transfer callback function to
248  * be invoked. It is up to the callback function to determine which of the
249  * above actually happened and to act accordingly.
250  *
251  * \subsection Deallocation
252  *
253  * When a transfer has completed (i.e. the callback function has been invoked),
254  * you are advised to free the transfer (unless you wish to resubmit it, see
255  * below). Transfers are deallocated with libusb_free_transfer().
256  *
257  * It is undefined behaviour to free a transfer which has not completed.
258  *
259  * \section asyncresubmit Resubmission
260  *
261  * You may be wondering why allocation, filling, and submission are all
262  * separated above where they could reasonably be combined into a single
263  * operation.
264  *
265  * The reason for separation is to allow you to resubmit transfers without
266  * having to allocate new ones every time. This is especially useful for
267  * common situations dealing with interrupt endpoints - you allocate one
268  * transfer, fill and submit it, and when it returns with results you just
269  * resubmit it for the next interrupt.
270  *
271  * \section asynccancel Cancellation
272  *
273  * Another advantage of using the asynchronous interface is that you have
274  * the ability to cancel transfers which have not yet completed. This is
275  * done by calling the libusb_cancel_transfer() function.
276  *
277  * libusb_cancel_transfer() is asynchronous/non-blocking in itself. When the
278  * cancellation actually completes, the transfer's callback function will
279  * be invoked, and the callback function should check the transfer status to
280  * determine that it was cancelled.
281  *
282  * Freeing the transfer after it has been cancelled but before cancellation
283  * has completed will result in undefined behaviour.
284  *
285  * \section asyncctrl Considerations for control transfers
286  *
287  * The <tt>libusb_transfer</tt> structure is generic and hence does not
288  * include specific fields for the control-specific setup packet structure.
289  *
290  * In order to perform a control transfer, you must place the 8-byte setup
291  * packet at the start of the data buffer. To simplify this, you could
292  * cast the buffer pointer to type struct libusb_control_setup, or you can
293  * use the helper function libusb_fill_control_setup().
294  *
295  * The wLength field placed in the setup packet must be the length you would
296  * expect to be sent in the setup packet: the length of the payload that
297  * follows (or the expected maximum number of bytes to receive). However,
298  * the length field of the libusb_transfer object must be the length of
299  * the data buffer - i.e. it should be wLength <em>plus</em> the size of
300  * the setup packet (LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE).
301  *
302  * If you use the helper functions, this is simplified for you:
303  * -# Allocate a buffer of size LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE plus the size of the
304  * data you are sending/requesting.
305  * -# Call libusb_fill_control_setup() on the data buffer, using the transfer
306  * request size as the wLength value (i.e. do not include the extra space you
307  * allocated for the control setup).
308  * -# If this is a host-to-device transfer, place the data to be transferred
309  * in the data buffer, starting at offset LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE.
310  * -# Call libusb_fill_control_transfer() to associate the data buffer with
311  * the transfer (and to set the remaining details such as callback and timeout).
312  *   - Note that there is no parameter to set the length field of the transfer.
313  *     The length is automatically inferred from the wLength field of the setup
314  *     packet.
315  * -# Submit the transfer.
316  *
317  * The multi-byte control setup fields (wValue, wIndex and wLength) must
318  * be given in little-endian byte order (the endianness of the USB bus).
319  * Endianness conversion is transparently handled by
320  * libusb_fill_control_setup() which is documented to accept host-endian
321  * values.
322  *
323  * Further considerations are needed when handling transfer completion in
324  * your callback function:
325  * - As you might expect, the setup packet will still be sitting at the start
326  * of the data buffer.
327  * - If this was a device-to-host transfer, the received data will be sitting
328  * at offset LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE into the buffer.
329  * - The actual_length field of the transfer structure is relative to the
330  * wLength of the setup packet, rather than the size of the data buffer. So,
331  * if your wLength was 4, your transfer's <tt>length</tt> was 12, then you
332  * should expect an <tt>actual_length</tt> of 4 to indicate that the data was
333  * transferred in entirity.
334  *
335  * To simplify parsing of setup packets and obtaining the data from the
336  * correct offset, you may wish to use the libusb_control_transfer_get_data()
337  * and libusb_control_transfer_get_setup() functions within your transfer
338  * callback.
339  *
340  * Even though control endpoints do not halt, a completed control transfer
341  * may have a LIBUSB_TRANSFER_STALL status code. This indicates the control
342  * request was not supported.
343  *
344  * \section asyncintr Considerations for interrupt transfers
345  * 
346  * All interrupt transfers are performed using the polling interval presented
347  * by the bInterval value of the endpoint descriptor.
348  *
349  * \section asynciso Considerations for isochronous transfers
350  *
351  * Isochronous transfers are more complicated than transfers to
352  * non-isochronous endpoints.
353  *
354  * To perform I/O to an isochronous endpoint, allocate the transfer by calling
355  * libusb_alloc_transfer() with an appropriate number of isochronous packets.
356  *
357  * During filling, set \ref libusb_transfer::type "type" to
358  * \ref libusb_transfer_type::LIBUSB_TRANSFER_TYPE_ISOCHRONOUS
359  * "LIBUSB_TRANSFER_TYPE_ISOCHRONOUS", and set
360  * \ref libusb_transfer::num_iso_packets "num_iso_packets" to a value less than
361  * or equal to the number of packets you requested during allocation.
362  * libusb_alloc_transfer() does not set either of these fields for you, given
363  * that you might not even use the transfer on an isochronous endpoint.
364  *
365  * Next, populate the length field for the first num_iso_packets entries in
366  * the \ref libusb_transfer::iso_packet_desc "iso_packet_desc" array. Section
367  * 5.6.3 of the USB2 specifications describe how the maximum isochronous
368  * packet length is determined by wMaxPacketSize field in the endpoint
369  * descriptor. Two functions can help you here:
370  *
371  * - libusb_get_max_packet_size() is an easy way to determine the max
372  *   packet size for an endpoint.
373  * - libusb_set_iso_packet_lengths() assigns the same length to all packets
374  *   within a transfer, which is usually what you want.
375  *
376  * For outgoing transfers, you'll obviously fill the buffer and populate the
377  * packet descriptors in hope that all the data gets transferred. For incoming
378  * transfers, you must ensure the buffer has sufficient capacity for
379  * the situation where all packets transfer the full amount of requested data.
380  *
381  * Completion handling requires some extra consideration. The
382  * \ref libusb_transfer::actual_length "actual_length" field of the transfer
383  * is meaningless and should not be examined; instead you must refer to the
384  * \ref libusb_iso_packet_descriptor::actual_length "actual_length" field of
385  * each individual packet.
386  *
387  * The \ref libusb_transfer::status "status" field of the transfer is also a
388  * little misleading:
389  *  - If the packets were submitted and the isochronous data microframes
390  *    completed normally, status will have value
391  *    \ref libusb_transfer_status::LIBUSB_TRANSFER_COMPLETED
392  *    "LIBUSB_TRANSFER_COMPLETED". Note that bus errors and software-incurred
393  *    delays are not counted as transfer errors; the transfer.status field may
394  *    indicate COMPLETED even if some or all of the packets failed. Refer to
395  *    the \ref libusb_iso_packet_descriptor::status "status" field of each
396  *    individual packet to determine packet failures.
397  *  - The status field will have value
398  *    \ref libusb_transfer_status::LIBUSB_TRANSFER_ERROR
399  *    "LIBUSB_TRANSFER_ERROR" only when serious errors were encountered.
400  *  - Other transfer status codes occur with normal behaviour.
401  *
402  * The data for each packet will be found at an offset into the buffer that
403  * can be calculated as if each prior packet completed in full. The
404  * libusb_get_iso_packet_buffer() and libusb_get_iso_packet_buffer_simple()
405  * functions may help you here.
406  *
407  * \section asyncmem Memory caveats
408  *
409  * In most circumstances, it is not safe to use stack memory for transfer
410  * buffers. This is because the function that fired off the asynchronous
411  * transfer may return before libusb has finished using the buffer, and when
412  * the function returns it's stack gets destroyed. This is true for both
413  * host-to-device and device-to-host transfers.
414  *
415  * The only case in which it is safe to use stack memory is where you can
416  * guarantee that the function owning the stack space for the buffer does not
417  * return until after the transfer's callback function has completed. In every
418  * other case, you need to use heap memory instead.
419  *
420  * \section asyncflags Fine control
421  *
422  * Through using this asynchronous interface, you may find yourself repeating
423  * a few simple operations many times. You can apply a bitwise OR of certain
424  * flags to a transfer to simplify certain things:
425  * - \ref libusb_transfer_flags::LIBUSB_TRANSFER_SHORT_NOT_OK
426  *   "LIBUSB_TRANSFER_SHORT_NOT_OK" results in transfers which transferred
427  *   less than the requested amount of data being marked with status
428  *   \ref libusb_transfer_status::LIBUSB_TRANSFER_ERROR "LIBUSB_TRANSFER_ERROR"
429  *   (they would normally be regarded as COMPLETED)
430  * - \ref libusb_transfer_flags::LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER
431  *   "LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER" allows you to ask libusb to free the transfer
432  *   buffer when freeing the transfer.
433  * - \ref libusb_transfer_flags::LIBUSB_TRANSFER_FREE_TRANSFER
434  *   "LIBUSB_TRANSFER_FREE_TRANSFER" causes libusb to automatically free the
435  *   transfer after the transfer callback returns.
436  *
437  * \section asyncevent Event handling
438  *
439  * In accordance of the aim of being a lightweight library, libusb does not
440  * create threads internally. This means that libusb code does not execute
441  * at any time other than when your application is calling a libusb function.
442  * However, an asynchronous model requires that libusb perform work at various
443  * points in time - namely processing the results of previously-submitted
444  * transfers and invoking the user-supplied callback function.
445  *
446  * This gives rise to the libusb_handle_events() function which your
447  * application must call into when libusb has work do to. This gives libusb
448  * the opportunity to reap pending transfers, invoke callbacks, etc.
449  *
450  * The first issue to discuss here is how your application can figure out
451  * when libusb has work to do. In fact, there are two naive options which
452  * do not actually require your application to know this:
453  * -# Periodically call libusb_handle_events() in non-blocking mode at fixed
454  *    short intervals from your main loop
455  * -# Repeatedly call libusb_handle_events() in blocking mode from a dedicated
456  *    thread.
457  *
458  * The first option is plainly not very nice, and will cause unnecessary 
459  * CPU wakeups leading to increased power usage and decreased battery life.
460  * The second option is not very nice either, but may be the nicest option
461  * available to you if the "proper" approach can not be applied to your
462  * application (read on...).
463  * 
464  * The recommended option is to integrate libusb with your application main
465  * event loop. libusb exposes a set of file descriptors which allow you to do
466  * this. Your main loop is probably already calling poll() or select() or a
467  * variant on a set of file descriptors for other event sources (e.g. keyboard
468  * button presses, mouse movements, network sockets, etc). You then add
469  * libusb's file descriptors to your poll()/select() calls, and when activity
470  * is detected on such descriptors you know it is time to call
471  * libusb_handle_events().
472  *
473  * There is one final event handling complication. libusb supports
474  * asynchronous transfers which time out after a specified time period, and
475  * this requires that libusb is called into at or after the timeout so that
476  * the timeout can be handled. So, in addition to considering libusb's file
477  * descriptors in your main event loop, you must also consider that libusb
478  * sometimes needs to be called into at fixed points in time even when there
479  * is no file descriptor activity.
480  *
481  * For the details on retrieving the set of file descriptors and determining
482  * the next timeout, see the \ref poll "polling and timing" API documentation.
483  */
484
485 /**
486  * @defgroup poll Polling and timing
487  *
488  * This page documents libusb's functions for polling events and timing.
489  * These functions are only necessary for users of the
490  * \ref asyncio "asynchronous API". If you are only using the simpler
491  * \ref syncio "synchronous API" then you do not need to ever call these
492  * functions.
493  *
494  * The justification for the functionality described here has already been
495  * discussed in the \ref asyncevent "event handling" section of the
496  * asynchronous API documentation. In summary, libusb does not create internal
497  * threads for event processing and hence relies on your application calling
498  * into libusb at certain points in time so that pending events can be handled.
499  * In order to know precisely when libusb needs to be called into, libusb
500  * offers you a set of pollable file descriptors and information about when
501  * the next timeout expires.
502  *
503  * If you are using the asynchronous I/O API, you must take one of the two
504  * following options, otherwise your I/O will not complete.
505  *
506  * \section pollsimple The simple option
507  *
508  * If your application revolves solely around libusb and does not need to
509  * handle other event sources, you can have a program structure as follows:
510 \code
511 // initialize libusb
512 // find and open device
513 // maybe fire off some initial async I/O
514
515 while (user_has_not_requested_exit)
516         libusb_handle_events();
517
518 // clean up and exit
519 \endcode
520  *
521  * With such a simple main loop, you do not have to worry about managing
522  * sets of file descriptors or handling timeouts. libusb_handle_events() will
523  * handle those details internally.
524  *
525  * \section pollmain The more advanced option
526  *
527  * In more advanced applications, you will already have a main loop which
528  * is monitoring other event sources: network sockets, X11 events, mouse
529  * movements, etc. Through exposing a set of file descriptors, libusb is
530  * designed to cleanly integrate into such main loops.
531  *
532  * In addition to polling file descriptors for the other event sources, you
533  * take a set of file descriptors from libusb and monitor those too. When you
534  * detect activity on libusb's file descriptors, you call
535  * libusb_handle_events_timeout() in non-blocking mode.
536  *
537  * You must also consider the fact that libusb sometimes has to handle events
538  * at certain known times which do not generate activity on file descriptors.
539  * Your main loop must also consider these times, modify it's poll()/select()
540  * timeout accordingly, and track time so that libusb_handle_events_timeout()
541  * is called in non-blocking mode when timeouts expire.
542  *
543  * In pseudo-code, you want something that looks like:
544 \code
545 // initialise libusb
546
547 libusb_get_pollfds()
548 while (user has not requested application exit) {
549         libusb_get_next_timeout();
550         select(on libusb file descriptors plus any other event sources of interest,
551                 using a timeout no larger than the value libusb just suggested)
552         if (select() indicated activity on libusb file descriptors)
553                 libusb_handle_events_timeout(0);
554         if (time has elapsed to or beyond the libusb timeout)
555                 libusb_handle_events_timeout(0);
556 }
557
558 // clean up and exit
559 \endcode
560  *
561  * The set of file descriptors that libusb uses as event sources may change
562  * during the life of your application. Rather than having to repeatedly
563  * call libusb_get_pollfds(), you can set up notification functions for when
564  * the file descriptor set changes using libusb_set_pollfd_notifiers().
565  *
566  */
567
568 void usbi_io_init()
569 {
570         list_init(&flying_transfers);
571         list_init(&pollfds);
572         fd_added_cb = NULL;
573         fd_removed_cb = NULL;
574 }
575
576 static int calculate_timeout(struct usbi_transfer *transfer)
577 {
578         int r;
579         struct timespec current_time;
580         unsigned int timeout =
581                 __USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(transfer)->timeout;
582
583         if (!timeout)
584                 return 0;
585
586         r = clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &current_time);
587         if (r < 0) {
588                 usbi_err("failed to read monotonic clock, errno=%d", errno);
589                 return r;
590         }
591
592         current_time.tv_sec += timeout / 1000;
593         current_time.tv_nsec += (timeout % 1000) * 1000000;
594
595         if (current_time.tv_nsec > 1000000000) {
596                 current_time.tv_nsec -= 1000000000;
597                 current_time.tv_sec++;
598         }
599
600         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&transfer->timeout, &current_time);
601         return 0;
602 }
603
604 static void add_to_flying_list(struct usbi_transfer *transfer)
605 {
606         struct usbi_transfer *cur;
607         struct timeval *timeout = &transfer->timeout;
608         
609         pthread_mutex_lock(&flying_transfers_lock);
610
611         /* if we have no other flying transfers, start the list with this one */
612         if (list_empty(&flying_transfers)) {
613                 list_add(&transfer->list, &flying_transfers);
614                 goto out;
615         }
616
617         /* if we have infinite timeout, append to end of list */
618         if (!timerisset(timeout)) {
619                 list_add_tail(&transfer->list, &flying_transfers);
620                 goto out;
621         }
622
623         /* otherwise, find appropriate place in list */
624         list_for_each_entry(cur, &flying_transfers, list) {
625                 /* find first timeout that occurs after the transfer in question */
626                 struct timeval *cur_tv = &cur->timeout;
627
628                 if (!timerisset(cur_tv) || (cur_tv->tv_sec > timeout->tv_sec) ||
629                                 (cur_tv->tv_sec == timeout->tv_sec &&
630                                         cur_tv->tv_usec > timeout->tv_usec)) {
631                         list_add_tail(&transfer->list, &cur->list);
632                         goto out;
633                 }
634         }
635
636         /* otherwise we need to be inserted at the end */
637         list_add_tail(&transfer->list, &flying_transfers);
638 out:
639         pthread_mutex_unlock(&flying_transfers_lock);
640 }
641
642 /** \ingroup asyncio
643  * Allocate a libusb transfer with a specified number of isochronous packet
644  * descriptors. The returned transfer is pre-initialized for you. When the new
645  * transfer is no longer needed, it should be freed with
646  * libusb_free_transfer().
647  *
648  * Transfers intended for non-isochronous endpoints (e.g. control, bulk,
649  * interrupt) should specify an iso_packets count of zero.
650  *
651  * For transfers intended for isochronous endpoints, specify an appropriate
652  * number of packet descriptors to be allocated as part of the transfer.
653  * The returned transfer is not specially initialized for isochronous I/O;
654  * you are still required to set the
655  * \ref libusb_transfer::num_iso_packets "num_iso_packets" and
656  * \ref libusb_transfer::type "type" fields accordingly.
657  *
658  * It is safe to allocate a transfer with some isochronous packets and then
659  * use it on a non-isochronous endpoint. If you do this, ensure that at time
660  * of submission, num_iso_packets is 0 and that type is set appropriately.
661  *
662  * \param iso_packets number of isochronous packet descriptors to allocate
663  * \returns a newly allocated transfer, or NULL on error
664  */
665 API_EXPORTED struct libusb_transfer *libusb_alloc_transfer(int iso_packets)
666 {
667         size_t os_alloc_size = usbi_backend->transfer_priv_size
668                 + (usbi_backend->add_iso_packet_size * iso_packets);
669         int alloc_size = sizeof(struct usbi_transfer)
670                 + sizeof(struct libusb_transfer)
671                 + (sizeof(struct libusb_iso_packet_descriptor) * iso_packets)
672                 + os_alloc_size;
673         struct usbi_transfer *itransfer = malloc(alloc_size);
674         if (!itransfer)
675                 return NULL;
676
677         memset(itransfer, 0, alloc_size);
678         itransfer->num_iso_packets = iso_packets;
679         return __USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(itransfer);
680 }
681
682 /** \ingroup asyncio
683  * Free a transfer structure. This should be called for all transfers
684  * allocated with libusb_alloc_transfer().
685  *
686  * If the \ref libusb_transfer_flags::LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER
687  * "LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER" flag is set and the transfer buffer is
688  * non-NULL, this function will also free the transfer buffer using the
689  * standard system memory allocator (e.g. free()).
690  *
691  * It is legal to call this function with a NULL transfer. In this case,
692  * the function will simply return safely.
693  *
694  * \param transfer the transfer to free
695  */
696 API_EXPORTED void libusb_free_transfer(struct libusb_transfer *transfer)
697 {
698         struct usbi_transfer *itransfer;
699         if (!transfer)
700                 return;
701
702         if (transfer->flags & LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER && transfer->buffer)
703                 free(transfer->buffer);
704
705         itransfer = __LIBUSB_TRANSFER_TO_USBI_TRANSFER(transfer);
706         free(itransfer);
707 }
708
709 /** \ingroup asyncio
710  * Submit a transfer. This function will fire off the USB transfer and then
711  * return immediately.
712  *
713  * It is undefined behaviour to submit a transfer that has already been
714  * submitted but has not yet completed.
715  *
716  * \param transfer the transfer to submit
717  * \returns 0 on success
718  * \returns LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE if the device has been disconnected
719  * \returns another LIBUSB_ERROR code on other failure
720  */
721 API_EXPORTED int libusb_submit_transfer(struct libusb_transfer *transfer)
722 {
723         struct usbi_transfer *itransfer =
724                 __LIBUSB_TRANSFER_TO_USBI_TRANSFER(transfer);
725         int r;
726
727         itransfer->transferred = 0;
728         r = calculate_timeout(itransfer);
729         if (r < 0)
730                 return LIBUSB_ERROR_OTHER;
731
732         add_to_flying_list(itransfer);
733         r = usbi_backend->submit_transfer(itransfer);
734         if (r) {
735                 pthread_mutex_lock(&flying_transfers_lock);
736                 list_del(&itransfer->list);
737                 pthread_mutex_unlock(&flying_transfers_lock);
738         }
739
740         return r;
741 }
742
743 /** \ingroup asyncio
744  * Asynchronously cancel a previously submitted transfer.
745  * It is undefined behaviour to call this function on a transfer that is
746  * already being cancelled or has already completed.
747  * This function returns immediately, but this does not indicate cancellation
748  * is complete. Your callback function will be invoked at some later time
749  * with a transfer status of
750  * \ref libusb_transfer_status::LIBUSB_TRANSFER_CANCELLED
751  * "LIBUSB_TRANSFER_CANCELLED."
752  *
753  * \param transfer the transfer to cancel
754  * \returns 0 on success
755  * \returns a LIBUSB_ERROR code on failure
756  */
757 API_EXPORTED int libusb_cancel_transfer(struct libusb_transfer *transfer)
758 {
759         struct usbi_transfer *itransfer =
760                 __LIBUSB_TRANSFER_TO_USBI_TRANSFER(transfer);
761         int r;
762
763         usbi_dbg("");
764         r = usbi_backend->cancel_transfer(itransfer);
765         if (r < 0)
766                 usbi_err("cancel transfer failed error %d", r);
767         return r;
768 }
769
770 void usbi_handle_transfer_completion(struct usbi_transfer *itransfer,
771         enum libusb_transfer_status status)
772 {
773         struct libusb_transfer *transfer =
774                 __USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(itransfer);
775         uint8_t flags;
776
777         pthread_mutex_lock(&flying_transfers_lock);
778         list_del(&itransfer->list);
779         pthread_mutex_unlock(&flying_transfers_lock);
780
781         if (status == LIBUSB_TRANSFER_COMPLETED
782                         && transfer->flags & LIBUSB_TRANSFER_SHORT_NOT_OK) {
783                 int rqlen = transfer->length;
784                 if (transfer->type == LIBUSB_TRANSFER_TYPE_CONTROL)
785                         rqlen -= LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE;
786                 if (rqlen != itransfer->transferred) {
787                         usbi_dbg("interpreting short transfer as error");
788                         status = LIBUSB_TRANSFER_ERROR;
789                 }
790         }
791
792         flags = transfer->flags;
793         transfer->status = status;
794         transfer->actual_length = itransfer->transferred;
795         if (transfer->callback)
796                 transfer->callback(transfer);
797         /* transfer might have been freed by the above call, do not use from
798          * this point. */
799         if (flags & LIBUSB_TRANSFER_FREE_TRANSFER)
800                 libusb_free_transfer(transfer);
801 }
802
803 void usbi_handle_transfer_cancellation(struct usbi_transfer *transfer)
804 {
805         /* if the URB was cancelled due to timeout, report timeout to the user */
806         if (transfer->flags & USBI_TRANSFER_TIMED_OUT) {
807                 usbi_dbg("detected timeout cancellation");
808                 usbi_handle_transfer_completion(transfer, LIBUSB_TRANSFER_TIMED_OUT);
809                 return;
810         }
811
812         /* otherwise its a normal async cancel */
813         usbi_handle_transfer_completion(transfer, LIBUSB_TRANSFER_CANCELLED);
814 }
815
816 static void handle_timeout(struct usbi_transfer *itransfer)
817 {
818         struct libusb_transfer *transfer =
819                 __USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(itransfer);
820         int r;
821
822         itransfer->flags |= USBI_TRANSFER_TIMED_OUT;
823         r = libusb_cancel_transfer(transfer);
824         if (r < 0)
825                 usbi_warn("async cancel failed %d errno=%d", r, errno);
826 }
827
828 static int handle_timeouts(void)
829 {
830         struct timespec systime_ts;
831         struct timeval systime;
832         struct usbi_transfer *transfer;
833         int r = 0;
834
835         pthread_mutex_lock(&flying_transfers_lock);
836         if (list_empty(&flying_transfers))
837                 goto out;
838
839         /* get current time */
840         r = clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &systime_ts);
841         if (r < 0)
842                 goto out;
843
844         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&systime, &systime_ts);
845
846         /* iterate through flying transfers list, finding all transfers that
847          * have expired timeouts */
848         list_for_each_entry(transfer, &flying_transfers, list) {
849                 struct timeval *cur_tv = &transfer->timeout;
850
851                 /* if we've reached transfers of infinite timeout, we're all done */
852                 if (!timerisset(cur_tv))
853                         goto out;
854
855                 /* ignore timeouts we've already handled */
856                 if (transfer->flags & USBI_TRANSFER_TIMED_OUT)
857                         continue;
858
859                 /* if transfer has non-expired timeout, nothing more to do */
860                 if ((cur_tv->tv_sec > systime.tv_sec) ||
861                                 (cur_tv->tv_sec == systime.tv_sec &&
862                                         cur_tv->tv_usec > systime.tv_usec))
863                         goto out;
864         
865                 /* otherwise, we've got an expired timeout to handle */
866                 handle_timeout(transfer);
867         }
868
869 out:
870         pthread_mutex_unlock(&flying_transfers_lock);
871         return r;
872 }
873
874 static int handle_events(struct timeval *tv)
875 {
876         int r;
877         struct usbi_pollfd *ipollfd;
878         struct timeval timeout;
879         struct timeval poll_timeout;
880         nfds_t nfds = 0;
881         struct pollfd *fds;
882         int i = -1;
883         int timeout_ms;
884
885         r = libusb_get_next_timeout(&timeout);
886         if (r) {
887                 /* timeout already expired? */
888                 if (!timerisset(&timeout))
889                         return handle_timeouts();
890
891                 /* choose the smallest of next URB timeout or user specified timeout */
892                 if (timercmp(&timeout, tv, <))
893                         poll_timeout = timeout;
894                 else
895                         poll_timeout = *tv;
896         } else {
897                 poll_timeout = *tv;
898         }
899
900         pthread_mutex_lock(&pollfds_lock);
901         list_for_each_entry(ipollfd, &pollfds, list)
902                 nfds++;
903
904         /* TODO: malloc when number of fd's changes, not on every poll */
905         fds = malloc(sizeof(*fds) * nfds);
906         if (!fds)
907                 return LIBUSB_ERROR_NO_MEM;
908
909         list_for_each_entry(ipollfd, &pollfds, list) {
910                 struct libusb_pollfd *pollfd = &ipollfd->pollfd;
911                 int fd = pollfd->fd;
912                 i++;
913                 fds[i].fd = fd;
914                 fds[i].events = pollfd->events;
915                 fds[i].revents = 0;
916         }
917         pthread_mutex_unlock(&pollfds_lock);
918
919         timeout_ms = (poll_timeout.tv_sec * 1000) + (poll_timeout.tv_usec / 1000);
920         usbi_dbg("poll() %d fds with timeout in %dms", nfds, timeout_ms);
921         r = poll(fds, nfds, timeout_ms);
922         usbi_dbg("poll() returned %d", r);
923         if (r == 0) {
924                 return handle_timeouts();
925         } else if (r == -1 && errno == EINTR) {
926                 return LIBUSB_ERROR_INTERRUPTED;
927         } else if (r < 0) {
928                 usbi_err("poll failed %d err=%d\n", r, errno);
929                 return LIBUSB_ERROR_IO;
930         }
931
932         r = usbi_backend->handle_events(fds, nfds, r);
933         if (r)
934                 usbi_err("backend handle_events failed with error %d", r);
935
936         return r;
937 }
938
939 /** \ingroup poll
940  * Handle any pending events.
941  *
942  * libusb determines "pending events" by checking if any timeouts have expired
943  * and by checking the set of file descriptors for activity.
944  *
945  * If a zero timeval is passed, this function will handle any already-pending
946  * events and then immediately return in non-blocking style.
947  *
948  * If a non-zero timeval is passed and no events are currently pending, this
949  * function will block waiting for events to handle up until the specified
950  * timeout. If an event arrives or a signal is raised, this function will
951  * return early.
952  *
953  * \param tv the maximum time to block waiting for events, or zero for
954  * non-blocking mode
955  * \returns 0 on success, or a LIBUSB_ERROR code on failure
956  */
957 API_EXPORTED int libusb_handle_events_timeout(struct timeval *tv)
958 {
959         return handle_events(tv);
960 }
961
962 /** \ingroup poll
963  * Handle any pending events in blocking mode with a sensible timeout. This
964  * timeout is currently hardcoded at 2 seconds but we may change this if we
965  * decide other values are more sensible. For finer control over whether this
966  * function is blocking or non-blocking, or the maximum timeout, use
967  * libusb_handle_events_timeout() instead.
968  *
969  * \returns 0 on success, or a LIBUSB_ERROR code on failure
970  */
971 API_EXPORTED int libusb_handle_events(void)
972 {
973         struct timeval tv;
974         tv.tv_sec = 2;
975         tv.tv_usec = 0;
976         return handle_events(&tv);
977 }
978
979 /** \ingroup poll
980  * Determine the next internal timeout that libusb needs to handle. You only
981  * need to use this function if you are calling poll() or select() or similar
982  * on libusb's file descriptors yourself - you do not need to use it if you
983  * are calling libusb_handle_events() or a variant directly.
984  * 
985  * You should call this function in your main loop in order to determine how
986  * long to wait for select() or poll() to return results. libusb needs to be
987  * called into at this timeout, so you should use it as an upper bound on
988  * your select() or poll() call.
989  *
990  * When the timeout has expired, call into libusb_handle_events_timeout()
991  * (perhaps in non-blocking mode) so that libusb can handle the timeout.
992  *
993  * This function may return 1 (success) and an all-zero timeval. If this is
994  * the case, it indicates that libusb has a timeout that has already expired
995  * so you should call libusb_handle_events_timeout() or similar immediately.
996  * A return code of 0 indicates that there are no pending timeouts.
997  *
998  * \param tv output location for a relative time against the current
999  * clock in which libusb must be called into in order to process timeout events
1000  * \returns 0 if there are no pending timeouts, 1 if a timeout was returned,
1001  * or LIBUSB_ERROR_OTHER on failure
1002  */
1003 API_EXPORTED int libusb_get_next_timeout(struct timeval *tv)
1004 {
1005         struct usbi_transfer *transfer;
1006         struct timespec cur_ts;
1007         struct timeval cur_tv;
1008         struct timeval *next_timeout;
1009         int r;
1010         int found = 0;
1011
1012         pthread_mutex_lock(&flying_transfers_lock);
1013         if (list_empty(&flying_transfers)) {
1014                 pthread_mutex_unlock(&flying_transfers_lock);
1015                 usbi_dbg("no URBs, no timeout!");
1016                 return 0;
1017         }
1018
1019         /* find next transfer which hasn't already been processed as timed out */
1020         list_for_each_entry(transfer, &flying_transfers, list) {
1021                 if (!(transfer->flags & USBI_TRANSFER_TIMED_OUT)) {
1022                         found = 1;
1023                         break;
1024                 }
1025         }
1026         pthread_mutex_unlock(&flying_transfers_lock);
1027
1028         if (!found) {
1029                 usbi_dbg("all URBs have already been processed for timeouts");
1030                 return 0;
1031         }
1032
1033         next_timeout = &transfer->timeout;
1034
1035         /* no timeout for next transfer */
1036         if (!timerisset(next_timeout)) {
1037                 usbi_dbg("no URBs with timeouts, no timeout!");
1038                 return 0;
1039         }
1040
1041         r = clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &cur_ts);
1042         if (r < 0) {
1043                 usbi_err("failed to read monotonic clock, errno=%d", errno);
1044                 return LIBUSB_ERROR_OTHER;
1045         }
1046         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&cur_tv, &cur_ts);
1047
1048         if (timercmp(&cur_tv, next_timeout, >=)) {
1049                 usbi_dbg("first timeout already expired");
1050                 timerclear(tv);
1051         } else {
1052                 timersub(next_timeout, &cur_tv, tv);
1053                 usbi_dbg("next timeout in %d.%06ds", tv->tv_sec, tv->tv_usec);
1054         }
1055
1056         return 1;
1057 }
1058
1059 /** \ingroup poll
1060  * Register notification functions for file descriptor additions/removals.
1061  * These functions will be invoked for every new or removed file descriptor
1062  * that libusb uses as an event source.
1063  *
1064  * To remove notifiers, pass NULL values for the function pointers.
1065  *
1066  * \param added_cb pointer to function for addition notifications
1067  * \param removed_cb pointer to function for removal notifications
1068  */
1069 API_EXPORTED void libusb_set_pollfd_notifiers(libusb_pollfd_added_cb added_cb,
1070         libusb_pollfd_removed_cb removed_cb)
1071 {
1072         fd_added_cb = added_cb;
1073         fd_removed_cb = removed_cb;
1074 }
1075
1076 int usbi_add_pollfd(int fd, short events)
1077 {
1078         struct usbi_pollfd *ipollfd = malloc(sizeof(*ipollfd));
1079         if (!ipollfd)
1080                 return LIBUSB_ERROR_NO_MEM;
1081
1082         usbi_dbg("add fd %d events %d", fd, events);
1083         ipollfd->pollfd.fd = fd;
1084         ipollfd->pollfd.events = events;
1085         pthread_mutex_lock(&pollfds_lock);
1086         list_add(&ipollfd->list, &pollfds);
1087         pthread_mutex_unlock(&pollfds_lock);
1088
1089         if (fd_added_cb)
1090                 fd_added_cb(fd, events);
1091         return 0;
1092 }
1093
1094 void usbi_remove_pollfd(int fd)
1095 {
1096         struct usbi_pollfd *ipollfd;
1097         int found = 0;
1098
1099         usbi_dbg("remove fd %d", fd);
1100         pthread_mutex_lock(&pollfds_lock);
1101         list_for_each_entry(ipollfd, &pollfds, list)
1102                 if (ipollfd->pollfd.fd == fd) {
1103                         found = 1;
1104                         break;
1105                 }
1106
1107         if (!found) {
1108                 usbi_dbg("couldn't find fd %d to remove", fd);
1109                 pthread_mutex_unlock(&pollfds_lock);
1110                 return;
1111         }
1112
1113         list_del(&ipollfd->list);
1114         pthread_mutex_unlock(&pollfds_lock);
1115         free(ipollfd);
1116         if (fd_removed_cb)
1117                 fd_removed_cb(fd);
1118 }
1119
1120 /** \ingroup poll
1121  * Retrieve a list of file descriptors that should be polled by your main loop
1122  * as libusb event sources.
1123  *
1124  * The returned list is NULL-terminated and should be freed with free() when
1125  * done. The actual list contents must not be touched.
1126  *
1127  * \returns a NULL-terminated list of libusb_pollfd structures, or NULL on
1128  * error
1129  */
1130 API_EXPORTED const struct libusb_pollfd **libusb_get_pollfds(void)
1131 {
1132         struct libusb_pollfd **ret = NULL;
1133         struct usbi_pollfd *ipollfd;
1134         size_t i = 0;
1135         size_t cnt = 0;
1136
1137         pthread_mutex_lock(&pollfds_lock);
1138         list_for_each_entry(ipollfd, &pollfds, list)
1139                 cnt++;
1140
1141         ret = calloc(cnt + 1, sizeof(struct libusb_pollfd *));
1142         if (!ret)
1143                 goto out;
1144
1145         list_for_each_entry(ipollfd, &pollfds, list)
1146                 ret[i++] = (struct libusb_pollfd *) ipollfd;
1147         ret[cnt] = NULL;
1148
1149 out:
1150         pthread_mutex_unlock(&pollfds_lock);
1151         return (const struct libusb_pollfd **) ret;
1152 }
1153
1154 void usbi_handle_disconnect(struct libusb_device_handle *handle)
1155 {
1156         struct usbi_transfer *cur;
1157         struct usbi_transfer *to_cancel;
1158
1159         usbi_dbg("device %d.%d",
1160                 handle->dev->bus_number, handle->dev->device_address);
1161
1162         /* terminate all pending transfers with the LIBUSB_TRANSFER_NO_DEVICE
1163          * status code.
1164          * 
1165          * this is a bit tricky because:
1166          * 1. we can't do transfer completion while holding flying_transfers_lock
1167          * 2. the transfers list can change underneath us - if we were to build a
1168          *    list of transfers to complete (while holding look), the situation
1169          *    might be different by the time we come to free them
1170          *
1171          * so we resort to a loop-based approach as below
1172          * FIXME: is this still potentially racy?
1173          */
1174
1175         while (1) {
1176                 pthread_mutex_lock(&flying_transfers_lock);
1177                 to_cancel = NULL;
1178                 list_for_each_entry(cur, &flying_transfers, list)
1179                         if (__USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(cur)->dev_handle == handle) {
1180                                 to_cancel = cur;
1181                                 break;
1182                         }
1183                 pthread_mutex_unlock(&flying_transfers_lock);
1184
1185                 if (!to_cancel)
1186                         break;
1187
1188                 usbi_backend->clear_transfer_priv(to_cancel);
1189                 usbi_handle_transfer_completion(to_cancel, LIBUSB_TRANSFER_NO_DEVICE);
1190         }
1191
1192 }
1193