chiark - git - mdw - disorder/blob - lib/uaudio-rtp.c

   1 /*
   2  * This file is part of DisOrder.
   3  * Copyright (C) 2009, 2013 Richard Kettlewell
   4  *
   5  * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
   6  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7  * the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   8  * (at your option) any later version.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13  * GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  17  */
  18 /** @file lib/uaudio-rtp.c
  19  * @brief Support for RTP network play backend */
  20 #include "common.h"
  21
  22 #include <errno.h>
  23 #include <sys/socket.h>
  24 #include <ifaddrs.h>
  25 #include <net/if.h>
  26 #include <arpa/inet.h>
  27 #include <netinet/in.h>
  28 #include <gcrypt.h>
  29 #include <unistd.h>
  30 #include <time.h>
  31 #include <sys/uio.h>
  32 #include <pthread.h>
  33
  34 #include "uaudio.h"
  35 #include "mem.h"
  36 #include "log.h"
  37 #include "syscalls.h"
  38 #include "rtp.h"
  39 #include "addr.h"
  40 #include "ifreq.h"
  41 #include "timeval.h"
  42 #include "configuration.h"
  43
  44 /** @brief Bytes to send per network packet
  45  *
  46  * This is the maximum number of bytes we pass to write(2); to determine actual
  47  * packet sizes, add a UDP header and an IP header (and a link layer header if
  48  * it's the link layer size you care about).
  49  *
  50  * Don't make this too big or arithmetic will start to overflow.
  51  */
  52 #define NETWORK_BYTES (1500-8/*UDP*/-40/*IP*/-8/*conservatism*/)
  53
  54 /** @brief RTP payload type */
  55 static int rtp_payload;
  56
  57 /** @brief RTP output socket */
  58 static int rtp_fd;
  59
  60 /** @brief RTP output socket (IPv6) */
  61 static int rtp_fd6;
  62
  63 /** @brief RTP SSRC */
  64 static uint32_t rtp_id;
  65
  66 /** @brief Base for timestamp */
  67 static uint32_t rtp_base;
  68
  69 /** @brief RTP sequence number */
  70 static uint16_t rtp_sequence;
  71
  72 /** @brief Network error count
  73  *
  74  * If too many errors occur in too short a time, we give up.
  75  */
  76 static int rtp_errors;
  77
  78 /** @brief RTP mode */
  79 static int rtp_mode;
  80
  81 #define RTP_BROADCAST 1
  82 #define RTP_MULTICAST 2
  83 #define RTP_UNICAST 3
  84 #define RTP_REQUEST 4
  85 #define RTP_AUTO 5
  86
  87 /** @brief A unicast client */
  88 struct rtp_recipient {
  89   struct rtp_recipient *next;
  90   struct sockaddr_storage sa;
  91 };
  92
  93 /** @brief List of unicast clients */
  94 static struct rtp_recipient *rtp_recipient_list;
  95
  96 /** @brief Mutex protecting data structures */
  97 static pthread_mutex_t rtp_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
  98
  99 static const char *const rtp_options[] = {
 100   "rtp-destination",
 101   "rtp-destination-port",
 102   "rtp-source",
 103   "rtp-source-port",
 104   "multicast-ttl",
 105   "multicast-loop",
 106   "rtp-mode",
 107   NULL
 108 };
 109
 110 static void rtp_get_netconfig(const char *af,
 111                               const char *addr,
 112                               const char *port,
 113                               struct netaddress *na) {
 114   char *vec[3];
 115
 116   vec[0] = uaudio_get(af, NULL);
 117   vec[1] = uaudio_get(addr, NULL);
 118   vec[2] = uaudio_get(port, NULL);
 119   if(!*vec)
 120     na->af = -1;
 121   else
 122     if(netaddress_parse(na, 3, vec))
 123       disorder_fatal(0, "invalid RTP address");
 124 }
 125
 126 static void rtp_set_netconfig(const char *af,
 127                               const char *addr,
 128                               const char *port,
 129                               const struct netaddress *na) {
 130   uaudio_set(af, NULL);
 131   uaudio_set(addr, NULL);
 132   uaudio_set(port, NULL);
 133   if(na->af != -1) {
 134     int nvec;
 135     char **vec;
 136
 137     netaddress_format(na, &nvec, &vec);
 138     if(nvec > 0) {
 139       uaudio_set(af, vec[0]);
 140       xfree(vec[0]);
 141     }
 142     if(nvec > 1) {
 143       uaudio_set(addr, vec[1]);
 144       xfree(vec[1]);
 145     }
 146     if(nvec > 2) {
 147       uaudio_set(port, vec[2]);
 148       xfree(vec[2]);
 149     }
 150     xfree(vec);
 151   }
 152 }
 153
 154 static size_t rtp_play(void *buffer, size_t nsamples, unsigned flags) {
 155   struct rtp_header header;
 156   struct iovec vec[2];
 157
 158 #if 0
 159   if(flags & (UAUDIO_PAUSE|UAUDIO_RESUME))
 160     fprintf(stderr, "rtp_play %zu samples%s%s%s%s\n", nsamples,
 161             flags & UAUDIO_PAUSE ? " UAUDIO_PAUSE" : "",
 162             flags & UAUDIO_RESUME ? " UAUDIO_RESUME" : "",
 163             flags & UAUDIO_PLAYING ? " UAUDIO_PLAYING" : "",
 164             flags & UAUDIO_PAUSED ? " UAUDIO_PAUSED" : "");
 165 #endif
 166
 167   /* We do as much work as possible before checking what time it is */
 168   /* Fill out header */
 169   header.vpxcc = 2 << 6;              /* V=2, P=0, X=0, CC=0 */
 170   header.seq = htons(rtp_sequence++);
 171   header.ssrc = rtp_id;
 172   header.mpt = rtp_payload;
 173   /* If we've come out of a pause, set the marker bit */
 174   if(flags & UAUDIO_RESUME)
 175     header.mpt |= 0x80;
 176 #if !WORDS_BIGENDIAN
 177   /* Convert samples to network byte order */
 178   uint16_t *u = buffer, *const limit = u + nsamples;
 179   while(u < limit) {
 180     *u = htons(*u);
 181     ++u;
 182   }
 183 #endif
 184   vec[0].iov_base = (void *)&header;
 185   vec[0].iov_len = sizeof header;
 186   vec[1].iov_base = buffer;
 187   vec[1].iov_len = nsamples * uaudio_sample_size;
 188   const uint32_t timestamp = uaudio_schedule_sync();
 189   header.timestamp = htonl(rtp_base + (uint32_t)timestamp);
 190
 191   /* We send ~120 packets a second with current arrangements.  So if we log
 192    * once every 8192 packets we log about once a minute. */
 193
 194   if(!(ntohs(header.seq) & 8191)
 195      && config->rtp_verbose)
 196     disorder_info("RTP: seq %04"PRIx16" %08"PRIx32"+%08"PRIx32"=%08"PRIx32" ns %zu%s",
 197                   ntohs(header.seq),
 198                   rtp_base,
 199                   timestamp,
 200                   header.timestamp,
 201                   nsamples,
 202                   flags & UAUDIO_PAUSED ? " [paused]" : "");
 203
 204   /* If we're paused don't actually end a packet, we just pretend */
 205   if(flags & UAUDIO_PAUSED) {
 206     uaudio_schedule_sent(nsamples);
 207     return nsamples;
 208   }
 209   if(rtp_mode == RTP_REQUEST) {
 210     struct rtp_recipient *r;
 211     struct msghdr m;
 212     memset(&m, 0, sizeof m);
 213     m.msg_iov = vec;
 214     m.msg_iovlen = 2;
 215     pthread_mutex_lock(&rtp_lock);
 216     for(r = rtp_recipient_list; r; r = r->next) {
 217       m.msg_name = &r->sa;
 218       m.msg_namelen = r->sa.ss_family == AF_INET ?
 219         sizeof(struct sockaddr_in) : sizeof (struct sockaddr_in6);
 220       sendmsg(r->sa.ss_family == AF_INET ? rtp_fd : rtp_fd6,
 221               &m, MSG_DONTWAIT|MSG_NOSIGNAL);
 222       // TODO similar error handling to other case?
 223     }
 224     pthread_mutex_unlock(&rtp_lock);
 225   } else {
 226     int written_bytes;
 227     do {
 228       written_bytes = writev(rtp_fd, vec, 2);
 229     } while(written_bytes < 0 && errno == EINTR);
 230     if(written_bytes < 0) {
 231       disorder_error(errno, "error transmitting audio data");
 232       ++rtp_errors;
 233       if(rtp_errors == 10)
 234         disorder_fatal(0, "too many audio transmission errors");
 235       return 0;
 236     } else
 237       rtp_errors /= 2;                    /* gradual decay */
 238   }
 239   /* TODO what can we sensibly do about short writes here?  Really that's just
 240    * an error and we ought to be using smaller packets. */
 241   uaudio_schedule_sent(nsamples);
 242   return nsamples;
 243 }
 244
 245 static void rtp_open(void) {
 246   struct addrinfo *dres, *sres;
 247   static const int one = 1;
 248   int sndbuf, target_sndbuf = 131072;
 249   socklen_t len;
 250   struct netaddress dst[1], src[1];
 251   const char *mode;
 252
 253   /* Get the mode */
 254   mode = uaudio_get("rtp-mode", "auto");
 255   if(!strcmp(mode, "broadcast")) rtp_mode = RTP_BROADCAST;
 256   else if(!strcmp(mode, "multicast")) rtp_mode = RTP_MULTICAST;
 257   else if(!strcmp(mode, "unicast")) rtp_mode = RTP_UNICAST;
 258   else if(!strcmp(mode, "request")) rtp_mode = RTP_REQUEST;
 259   else rtp_mode = RTP_AUTO;
 260   /* Get the source and destination addresses (which might be missing) */
 261   rtp_get_netconfig("rtp-destination-af",
 262                     "rtp-destination",
 263                     "rtp-destination-port",
 264                     dst);
 265   rtp_get_netconfig("rtp-source-af",
 266                     "rtp-source",
 267                     "rtp-source-port",
 268                     src);
 269   if(dst->af != -1) {
 270     dres = netaddress_resolve(dst, 0, IPPROTO_UDP);
 271     if(!dres)
 272       exit(-1);
 273   } else
 274     dres = 0;
 275   if(src->af != -1) {
 276     sres = netaddress_resolve(src, 1, IPPROTO_UDP);
 277     if(!sres)
 278       exit(-1);
 279   } else
 280     sres = 0;
 281   /* _AUTO inspects the destination address and acts accordingly */
 282   if(rtp_mode == RTP_AUTO) {
 283     if(!dres)
 284       rtp_mode = RTP_REQUEST;
 285     else if(multicast(dres->ai_addr))
 286       rtp_mode = RTP_MULTICAST;
 287     else {
 288       struct ifaddrs *ifs;
 289
 290       if(getifaddrs(&ifs) < 0)
 291         disorder_fatal(errno, "error calling getifaddrs");
 292       while(ifs) {
 293         /* (At least on Darwin) IFF_BROADCAST might be set but ifa_broadaddr
 294          * still a null pointer.  It turns out that there's a subsequent entry
 295          * for he same interface which _does_ have ifa_broadaddr though... */
 296         if((ifs->ifa_flags & IFF_BROADCAST)
 297            && ifs->ifa_broadaddr
 298            && sockaddr_equal(ifs->ifa_broadaddr, dres->ai_addr))
 299           break;
 300         ifs = ifs->ifa_next;
 301       }
 302       if(ifs)
 303         rtp_mode = RTP_BROADCAST;
 304       else
 305         rtp_mode = RTP_UNICAST;
 306     }
 307   }
 308   /* Create the socket */
 309   if(rtp_mode != RTP_REQUEST) {
 310     if((rtp_fd = socket(dres->ai_family,
 311                         dres->ai_socktype,
 312                         dres->ai_protocol)) < 0)
 313       disorder_fatal(errno, "error creating RTP transmission socket");
 314   } else {                              /* request mode slightly different */
 315     if((rtp_fd = socket(AF_INET,
 316                         SOCK_DGRAM,
 317                         IPPROTO_UDP)) < 0)
 318       disorder_fatal(errno, "error creating v4 RTP transmission socket");
 319     if((rtp_fd6 = socket(AF_INET6,
 320                          SOCK_DGRAM,
 321                          IPPROTO_UDP)) < 0)
 322       disorder_fatal(errno, "error creating v6 RTP transmission socket");
 323   }
 324   /* Configure the socket according to the desired mode */
 325   switch(rtp_mode) {
 326   case RTP_MULTICAST: {
 327     /* Enable multicast options */
 328     const int ttl = atoi(uaudio_get("multicast-ttl", "1"));
 329     const int loop = !strcmp(uaudio_get("multicast-loop", "yes"), "yes");
 330     switch(dres->ai_family) {
 331     case PF_INET: {
 332       if(setsockopt(rtp_fd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_TTL,
 333                     &ttl, sizeof ttl) < 0)
 334         disorder_fatal(errno, "error setting IP_MULTICAST_TTL on multicast socket");
 335       if(setsockopt(rtp_fd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_LOOP,
 336                     &loop, sizeof loop) < 0)
 337         disorder_fatal(errno, "error setting IP_MULTICAST_LOOP on multicast socket");
 338       break;
 339     }
 340     case PF_INET6: {
 341       if(setsockopt(rtp_fd, IPPROTO_IPV6, IPV6_MULTICAST_HOPS,
 342                     &ttl, sizeof ttl) < 0)
 343         disorder_fatal(errno, "error setting IPV6_MULTICAST_HOPS on multicast socket");
 344       if(setsockopt(rtp_fd, IPPROTO_IP, IPV6_MULTICAST_LOOP,
 345                     &loop, sizeof loop) < 0)
 346         disorder_fatal(errno, "error setting IPV6_MULTICAST_LOOP on multicast socket");
 347       break;
 348     }
 349     default:
 350       disorder_fatal(0, "unsupported address family %d", dres->ai_family);
 351     }
 352     disorder_info("multicasting on %s TTL=%d loop=%s",
 353                   format_sockaddr(dres->ai_addr), ttl, loop ? "yes" : "no");
 354     break;
 355   }
 356   case RTP_UNICAST: {
 357     disorder_info("unicasting on %s", format_sockaddr(dres->ai_addr));
 358     break;
 359   }
 360   case RTP_BROADCAST: {
 361     if(setsockopt(rtp_fd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &one, sizeof one) < 0)
 362       disorder_fatal(errno, "error setting SO_BROADCAST on broadcast socket");
 363     disorder_info("broadcasting on %s",
 364                   format_sockaddr(dres->ai_addr));
 365     break;
 366   }
 367   case RTP_REQUEST: {
 368     disorder_info("will transmit on request");
 369     break;
 370   }
 371   }
 372   /* Enlarge the socket buffer */
 373   len = sizeof sndbuf;
 374   if(getsockopt(rtp_fd, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF,
 375                 &sndbuf, &len) < 0)
 376     disorder_fatal(errno, "error getting SO_SNDBUF");
 377   if(target_sndbuf > sndbuf) {
 378     if(setsockopt(rtp_fd, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF,
 379                   &target_sndbuf, sizeof target_sndbuf) < 0)
 380       disorder_error(errno, "error setting SO_SNDBUF to %d", target_sndbuf);
 381     else
 382       disorder_info("changed socket send buffer size from %d to %d",
 383                     sndbuf, target_sndbuf);
 384   } else
 385     disorder_info("default socket send buffer is %d", sndbuf);
 386   /* We might well want to set additional broadcast- or multicast-related
 387    * options here */
 388   if(rtp_mode != RTP_REQUEST) {
 389     if(sres && bind(rtp_fd, sres->ai_addr, sres->ai_addrlen) < 0)
 390       disorder_fatal(errno, "error binding broadcast socket to %s",
 391                      format_sockaddr(sres->ai_addr));
 392     if(connect(rtp_fd, dres->ai_addr, dres->ai_addrlen) < 0)
 393       disorder_fatal(errno, "error connecting broadcast socket to %s",
 394                      format_sockaddr(dres->ai_addr));
 395   }
 396   if(config->rtp_verbose)
 397     disorder_info("RTP: prepared socket");
 398 }
 399
 400 static void rtp_start(uaudio_callback *callback,
 401                       void *userdata) {
 402   /* We only support L16 (but we do stereo and mono and will convert sign) */
 403   if(uaudio_channels == 2
 404      && uaudio_bits == 16
 405      && uaudio_rate == 44100)
 406     rtp_payload = 10;
 407   else if(uaudio_channels == 1
 408      && uaudio_bits == 16
 409      && uaudio_rate == 44100)
 410     rtp_payload = 11;
 411   else
 412     disorder_fatal(0, "asked for %d/%d/%d 16/44100/1 and 16/44100/2",
 413                    uaudio_bits, uaudio_rate, uaudio_channels);
 414   if(config->rtp_verbose)
 415     disorder_info("RTP: %d channels %d bits %d Hz payload type %d",
 416                   uaudio_channels, uaudio_bits, uaudio_rate, rtp_payload);
 417   /* Various fields are required to have random initial values by RFC3550.  The
 418    * packet contents are highly public so there's no point asking for very
 419    * strong randomness. */
 420   gcry_create_nonce(&rtp_id, sizeof rtp_id);
 421   gcry_create_nonce(&rtp_base, sizeof rtp_base);
 422   gcry_create_nonce(&rtp_sequence, sizeof rtp_sequence);
 423   if(config->rtp_verbose)
 424     disorder_info("RTP: id %08"PRIx32" base %08"PRIx32" initial seq %08"PRIx16,
 425                   rtp_id, rtp_base, rtp_sequence);
 426   rtp_open();
 427   uaudio_schedule_init();
 428   if(config->rtp_verbose)
 429     disorder_info("RTP: initialized schedule");
 430   uaudio_thread_start(callback,
 431                       userdata,
 432                       rtp_play,
 433                       256 / uaudio_sample_size,
 434                       (NETWORK_BYTES - sizeof(struct rtp_header))
 435                       / uaudio_sample_size,
 436                       0);
 437   if(config->rtp_verbose)
 438     disorder_info("RTP: created thread");
 439 }
 440
 441 static void rtp_stop(void) {
 442   uaudio_thread_stop();
 443   close(rtp_fd);
 444   rtp_fd = -1;
 445   if(rtp_fd6 >= 0) {
 446     close(rtp_fd6);
 447     rtp_fd6 = -1;
 448   }
 449 }
 450
 451 static void rtp_configure(void) {
 452   char buffer[64];
 453
 454   uaudio_set("rtp-mode", config->rtp_mode);
 455   rtp_set_netconfig("rtp-destination-af",
 456                     "rtp-destination",
 457                     "rtp-destination-port", &config->broadcast);
 458   rtp_set_netconfig("rtp-source-af",
 459                     "rtp-source",
 460                     "rtp-source-port", &config->broadcast_from);
 461   snprintf(buffer, sizeof buffer, "%ld", config->multicast_ttl);
 462   uaudio_set("multicast-ttl", buffer);
 463   uaudio_set("multicast-loop", config->multicast_loop ? "yes" : "no");
 464   if(config->rtp_verbose)
 465     disorder_info("RTP: configured");
 466 }
 467
 468 /** @brief Add an RTP recipient address
 469  * @param sa Pointer to recipient address
 470  * @return 0 on success, -1 on error
 471  */
 472 int rtp_add_recipient(const struct sockaddr_storage *sa) {
 473   struct rtp_recipient *r;
 474   int rc;
 475   pthread_mutex_lock(&rtp_lock);
 476   for(r = rtp_recipient_list;
 477       r && sockaddrcmp((struct sockaddr *)sa,
 478                        (struct sockaddr *)&r->sa);
 479       r = r->next)
 480     ;
 481   if(r)
 482     rc = -1;
 483   else {
 484     r = xmalloc(sizeof *r);
 485     memcpy(&r->sa, sa, sizeof *sa);
 486     r->next = rtp_recipient_list;
 487     rtp_recipient_list = r;
 488     rc = 0;
 489   }
 490   pthread_mutex_unlock(&rtp_lock);
 491   return rc;
 492 }
 493
 494 /** @brief Remove an RTP recipient address
 495  * @param sa Pointer to recipient address
 496  * @return 0 on success, -1 on error
 497  */
 498 int rtp_remove_recipient(const struct sockaddr_storage *sa) {
 499   struct rtp_recipient *r, **rr;
 500   int rc;
 501   pthread_mutex_lock(&rtp_lock);
 502   for(rr = &rtp_recipient_list;
 503       (r = *rr) && sockaddrcmp((struct sockaddr *)sa,
 504                                (struct sockaddr *)&r->sa);
 505       rr = &r->next)
 506     ;
 507   if(r) {
 508     *rr = r->next;
 509     xfree(r);
 510     rc = 0;
 511   } else {
 512     disorder_error(0, "bogus rtp_remove_recipient");
 513     rc = -1;
 514   }
 515   pthread_mutex_unlock(&rtp_lock);
 516   return rc;
 517 }
 518
 519 const struct uaudio uaudio_rtp = {
 520   .name = "rtp",
 521   .options = rtp_options,
 522   .start = rtp_start,
 523   .stop = rtp_stop,
 524   .activate = uaudio_thread_activate,
 525   .deactivate = uaudio_thread_deactivate,
 526   .configure = rtp_configure,
 527   .flags = UAUDIO_API_SERVER,
 528 };
 529
 530 /*
 531 Local Variables:
 532 c-basic-offset:2
 533 comment-column:40
 534 fill-column:79
 535 indent-tabs-mode:nil
 536 End:
 537 */