chiark / gitweb /
Linux build fix
[disorder] / server / speaker.c
1 /*
2  * This file is part of DisOrder
3  * Copyright (C) 2005-2008 Richard Kettlewell
4  * Portions (C) 2007 Mark Wooding
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
8  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
9  * (at your option) any later version.
10  *
11  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
12  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
14  * General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
17  * along with this program; if not, write to the Free Software
18  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307
19  * USA
20  */
21 /** @file server/speaker.c
22  * @brief Speaker process
23  *
24  * This program is responsible for transmitting a single coherent audio stream
25  * to its destination (over the network, to some sound API, to some
26  * subprocess).  It receives connections from decoders (or rather from the
27  * process that is about to become disorder-normalize) and plays them in the
28  * right order.
29  *
30  * @b Encodings.  For the <a href="http://www.alsa-project.org/">ALSA</a> API,
31  * 8- and 16- bit stereo and mono are supported, with any sample rate (within
32  * the limits that ALSA can deal with.)
33  *
34  * Inbound data is expected to match @c config->sample_format.  In normal use
35  * this is arranged by the @c disorder-normalize program (see @ref
36  * server/normalize.c).
37  *
38 7 * @b Garbage @b Collection.  This program deliberately does not use the
39  * garbage collector even though it might be convenient to do so.  This is for
40  * two reasons.  Firstly some sound APIs use thread threads and we do not want
41  * to have to deal with potential interactions between threading and garbage
42  * collection.  Secondly this process needs to be able to respond quickly and
43  * this is not compatible with the collector hanging the program even
44  * relatively briefly.
45  *
46  * @b Units.  This program thinks at various times in three different units.
47  * Bytes are obvious.  A sample is a single sample on a single channel.  A
48  * frame is several samples on different channels at the same point in time.
49  * So (for instance) a 16-bit stereo frame is 4 bytes and consists of a pair of
50  * 2-byte samples.
51  */
52
53 #include "common.h"
54
55 #include <getopt.h>
56 #include <locale.h>
57 #include <syslog.h>
58 #include <unistd.h>
59 #include <errno.h>
60 #include <ao/ao.h>
61 #include <sys/select.h>
62 #include <sys/wait.h>
63 #include <time.h>
64 #include <fcntl.h>
65 #include <poll.h>
66 #include <sys/un.h>
67 #include <sys/stat.h>
68
69 #include "configuration.h"
70 #include "syscalls.h"
71 #include "log.h"
72 #include "defs.h"
73 #include "mem.h"
74 #include "speaker-protocol.h"
75 #include "user.h"
76 #include "speaker.h"
77 #include "printf.h"
78 #include "version.h"
79
80 /** @brief Linked list of all prepared tracks */
81 struct track *tracks;
82
83 /** @brief Playing track, or NULL */
84 struct track *playing;
85
86 /** @brief Number of bytes pre frame */
87 size_t bpf;
88
89 /** @brief Array of file descriptors for poll() */
90 struct pollfd fds[NFDS];
91
92 /** @brief Next free slot in @ref fds */
93 int fdno;
94
95 /** @brief Listen socket */
96 static int listenfd;
97
98 static time_t last_report;              /* when we last reported */
99 static int paused;                      /* pause status */
100
101 /** @brief The current device state */
102 enum device_states device_state;
103
104 /** @brief Set when idled
105  *
106  * This is set when the sound device is deliberately closed by idle().
107  */
108 int idled;
109
110 /** @brief Selected backend */
111 static const struct speaker_backend *backend;
112
113 static const struct option options[] = {
114   { "help", no_argument, 0, 'h' },
115   { "version", no_argument, 0, 'V' },
116   { "config", required_argument, 0, 'c' },
117   { "debug", no_argument, 0, 'd' },
118   { "no-debug", no_argument, 0, 'D' },
119   { "syslog", no_argument, 0, 's' },
120   { "no-syslog", no_argument, 0, 'S' },
121   { 0, 0, 0, 0 }
122 };
123
124 /* Display usage message and terminate. */
125 static void help(void) {
126   xprintf("Usage:\n"
127           "  disorder-speaker [OPTIONS]\n"
128           "Options:\n"
129           "  --help, -h              Display usage message\n"
130           "  --version, -V           Display version number\n"
131           "  --config PATH, -c PATH  Set configuration file\n"
132           "  --debug, -d             Turn on debugging\n"
133           "  --[no-]syslog           Force logging\n"
134           "\n"
135           "Speaker process for DisOrder.  Not intended to be run\n"
136           "directly.\n");
137   xfclose(stdout);
138   exit(0);
139 }
140
141 /** @brief Return the number of bytes per frame in @p format */
142 static size_t bytes_per_frame(const struct stream_header *format) {
143   return format->channels * format->bits / 8;
144 }
145
146 /** @brief Find track @p id, maybe creating it if not found */
147 static struct track *findtrack(const char *id, int create) {
148   struct track *t;
149
150   D(("findtrack %s %d", id, create));
151   for(t = tracks; t && strcmp(id, t->id); t = t->next)
152     ;
153   if(!t && create) {
154     t = xmalloc(sizeof *t);
155     t->next = tracks;
156     strcpy(t->id, id);
157     t->fd = -1;
158     tracks = t;
159   }
160   return t;
161 }
162
163 /** @brief Remove track @p id (but do not destroy it) */
164 static struct track *removetrack(const char *id) {
165   struct track *t, **tt;
166
167   D(("removetrack %s", id));
168   for(tt = &tracks; (t = *tt) && strcmp(id, t->id); tt = &t->next)
169     ;
170   if(t)
171     *tt = t->next;
172   return t;
173 }
174
175 /** @brief Destroy a track */
176 static void destroy(struct track *t) {
177   D(("destroy %s", t->id));
178   if(t->fd != -1) xclose(t->fd);
179   free(t);
180 }
181
182 /** @brief Read data into a sample buffer
183  * @param t Pointer to track
184  * @return 0 on success, -1 on EOF
185  *
186  * This is effectively the read callback on @c t->fd.  It is called from the
187  * main loop whenever the track's file descriptor is readable, assuming the
188  * buffer has not reached the maximum allowed occupancy.
189  */
190 static int speaker_fill(struct track *t) {
191   size_t where, left;
192   int n;
193
194   D(("fill %s: eof=%d used=%zu",
195      t->id, t->eof, t->used));
196   if(t->eof) return -1;
197   if(t->used < sizeof t->buffer) {
198     /* there is room left in the buffer */
199     where = (t->start + t->used) % sizeof t->buffer;
200     /* Get as much data as we can */
201     if(where >= t->start) left = (sizeof t->buffer) - where;
202     else left = t->start - where;
203     do {
204       n = read(t->fd, t->buffer + where, left);
205     } while(n < 0 && errno == EINTR);
206     if(n < 0) {
207       if(errno != EAGAIN) fatal(errno, "error reading sample stream");
208       return 0;
209     }
210     if(n == 0) {
211       D(("fill %s: eof detected", t->id));
212       t->eof = 1;
213       t->playable = 1;
214       return -1;
215     }
216     t->used += n;
217     if(t->used == sizeof t->buffer)
218       t->playable = 1;
219   }
220   return 0;
221 }
222
223 /** @brief Close the sound device
224  *
225  * This is called to deactivate the output device when pausing, and also by the
226  * ALSA backend when changing encoding (in which case the sound device will be
227  * immediately reactivated).
228  */
229 static void idle(void) {
230   D(("idle"));
231   if(backend->deactivate) 
232     backend->deactivate();
233   else
234     device_state = device_closed;
235   idled = 1;
236 }
237
238 /** @brief Abandon the current track */
239 void abandon(void) {
240   struct speaker_message sm;
241
242   D(("abandon"));
243   memset(&sm, 0, sizeof sm);
244   sm.type = SM_FINISHED;
245   strcpy(sm.id, playing->id);
246   speaker_send(1, &sm);
247   removetrack(playing->id);
248   destroy(playing);
249   playing = 0;
250 }
251
252 /** @brief Enable sound output
253  *
254  * Makes sure the sound device is open and has the right sample format.  Return
255  * 0 on success and -1 on error.
256  */
257 static void activate(void) {
258   if(backend->activate)
259     backend->activate();
260   else
261     device_state = device_open;
262 }
263
264 /** @brief Check whether the current track has finished
265  *
266  * The current track is determined to have finished either if the input stream
267  * eded before the format could be determined (i.e. it is malformed) or the
268  * input is at end of file and there is less than a frame left unplayed.  (So
269  * it copes with decoders that crash mid-frame.)
270  */
271 static void maybe_finished(void) {
272   if(playing
273      && playing->eof
274      && playing->used < bytes_per_frame(&config->sample_format))
275     abandon();
276 }
277
278 /** @brief Return nonzero if we want to play some audio
279  *
280  * We want to play audio if there is a current track; and it is not paused; and
281  * it is playable according to the rules for @ref track::playable.
282  */
283 static int playable(void) {
284   return playing
285          && !paused
286          && playing->playable;
287 }
288
289 /** @brief Play up to @p frames frames of audio
290  *
291  * It is always safe to call this function.
292  * - If @ref playing is 0 then it will just return
293  * - If @ref paused is non-0 then it will just return
294  * - If @ref device_state != @ref device_open then it will call activate() and
295  * return if it it fails.
296  * - If there is not enough audio to play then it play what is available.
297  *
298  * If there are not enough frames to play then whatever is available is played
299  * instead.  It is up to mainloop() to ensure that speaker_play() is not called
300  * when unreasonably only an small amounts of data is available to play.
301  */
302 static void speaker_play(size_t frames) {
303   size_t avail_frames, avail_bytes, written_frames;
304   ssize_t written_bytes;
305
306   /* Make sure there's a track to play and it is not paused */
307   if(!playable())
308     return;
309   /* Make sure the output device is open */
310   if(device_state != device_open) {
311     activate(); 
312     if(device_state != device_open)
313       return;
314   }
315   D(("play: play %zu/%zu%s %dHz %db %dc",  frames, playing->used / bpf,
316      playing->eof ? " EOF" : "",
317      config->sample_format.rate,
318      config->sample_format.bits,
319      config->sample_format.channels));
320   /* Figure out how many frames there are available to write */
321   if(playing->start + playing->used > sizeof playing->buffer)
322     /* The ring buffer is currently wrapped, only play up to the wrap point */
323     avail_bytes = (sizeof playing->buffer) - playing->start;
324   else
325     /* The ring buffer is not wrapped, can play the lot */
326     avail_bytes = playing->used;
327   avail_frames = avail_bytes / bpf;
328   /* Only play up to the requested amount */
329   if(avail_frames > frames)
330     avail_frames = frames;
331   if(!avail_frames)
332     return;
333   /* Play it, Sam */
334   written_frames = backend->play(avail_frames);
335   written_bytes = written_frames * bpf;
336   /* written_bytes and written_frames had better both be set and correct by
337    * this point */
338   playing->start += written_bytes;
339   playing->used -= written_bytes;
340   playing->played += written_frames;
341   /* If the pointer is at the end of the buffer (or the buffer is completely
342    * empty) wrap it back to the start. */
343   if(!playing->used || playing->start == (sizeof playing->buffer))
344     playing->start = 0;
345   /* If the buffer emptied out mark the track as unplayably */
346   if(!playing->used && !playing->eof) {
347     error(0, "track buffer emptied");
348     playing->playable = 0;
349   }
350   frames -= written_frames;
351   return;
352 }
353
354 /* Notify the server what we're up to. */
355 static void report(void) {
356   struct speaker_message sm;
357
358   if(playing) {
359     memset(&sm, 0, sizeof sm);
360     sm.type = paused ? SM_PAUSED : SM_PLAYING;
361     strcpy(sm.id, playing->id);
362     sm.data = playing->played / config->sample_format.rate;
363     speaker_send(1, &sm);
364   }
365   time(&last_report);
366 }
367
368 static void reap(int __attribute__((unused)) sig) {
369   pid_t cmdpid;
370   int st;
371
372   do
373     cmdpid = waitpid(-1, &st, WNOHANG);
374   while(cmdpid > 0);
375   signal(SIGCHLD, reap);
376 }
377
378 int addfd(int fd, int events) {
379   if(fdno < NFDS) {
380     fds[fdno].fd = fd;
381     fds[fdno].events = events;
382     return fdno++;
383   } else
384     return -1;
385 }
386
387 /** @brief Table of speaker backends */
388 static const struct speaker_backend *backends[] = {
389 #if HAVE_ALSA_ASOUNDLIB_H
390   &alsa_backend,
391 #endif
392   &command_backend,
393   &network_backend,
394 #if HAVE_COREAUDIO_AUDIOHARDWARE_H
395   &coreaudio_backend,
396 #endif
397 #if HAVE_SYS_SOUNDCARD_H
398   &oss_backend,
399 #endif
400   0
401 };
402
403 /** @brief Main event loop */
404 static void mainloop(void) {
405   struct track *t;
406   struct speaker_message sm;
407   int n, fd, stdin_slot, timeout, listen_slot;
408
409   while(getppid() != 1) {
410     fdno = 0;
411     /* By default we will wait up to a second before thinking about current
412      * state. */
413     timeout = 1000;
414     /* Always ready for commands from the main server. */
415     stdin_slot = addfd(0, POLLIN);
416     /* Also always ready for inbound connections */
417     listen_slot = addfd(listenfd, POLLIN);
418     /* Try to read sample data for the currently playing track if there is
419      * buffer space. */
420     if(playing
421        && playing->fd >= 0
422        && !playing->eof
423        && playing->used < (sizeof playing->buffer))
424       playing->slot = addfd(playing->fd, POLLIN);
425     else if(playing)
426       playing->slot = -1;
427     if(playable()) {
428       /* We want to play some audio.  If the device is closed then we attempt
429        * to open it. */
430       if(device_state == device_closed)
431         activate();
432       /* If the device is (now) open then we will wait up until it is ready for
433        * more.  If something went wrong then we should have device_error
434        * instead, but the post-poll code will cope even if it's
435        * device_closed. */
436       if(device_state == device_open)
437         backend->beforepoll(&timeout);
438     }
439     /* If any other tracks don't have a full buffer, try to read sample data
440      * from them.  We do this last of all, so that if we run out of slots,
441      * nothing important can't be monitored. */
442     for(t = tracks; t; t = t->next)
443       if(t != playing) {
444         if(t->fd >= 0
445            && !t->eof
446            && t->used < sizeof t->buffer) {
447           t->slot = addfd(t->fd,  POLLIN | POLLHUP);
448         } else
449           t->slot = -1;
450       }
451     /* Wait for something interesting to happen */
452     n = poll(fds, fdno, timeout);
453     if(n < 0) {
454       if(errno == EINTR) continue;
455       fatal(errno, "error calling poll");
456     }
457     /* Play some sound before doing anything else */
458     if(playable()) {
459       /* We want to play some audio */
460       if(device_state == device_open) {
461         if(backend->ready())
462           speaker_play(3 * FRAMES);
463       } else {
464         /* We must be in _closed or _error, and it should be the latter, but we
465          * cope with either.
466          *
467          * We most likely timed out, so now is a good time to retry.
468          * speaker_play() knows to re-activate the device if necessary.
469          */
470         speaker_play(3 * FRAMES);
471       }
472     }
473     /* Perhaps a connection has arrived */
474     if(fds[listen_slot].revents & POLLIN) {
475       struct sockaddr_un addr;
476       socklen_t addrlen = sizeof addr;
477       uint32_t l;
478       char id[24];
479
480       if((fd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&addr, &addrlen)) >= 0) {
481         blocking(fd);
482         if(read(fd, &l, sizeof l) < 4) {
483           error(errno, "reading length from inbound connection");
484           xclose(fd);
485         } else if(l >= sizeof id) {
486           error(0, "id length too long");
487           xclose(fd);
488         } else if(read(fd, id, l) < (ssize_t)l) {
489           error(errno, "reading id from inbound connection");
490           xclose(fd);
491         } else {
492           id[l] = 0;
493           D(("id %s fd %d", id, fd));
494           t = findtrack(id, 1/*create*/);
495           write(fd, "", 1);             /* write an ack */
496           if(t->fd != -1) {
497             error(0, "%s: already got a connection", id);
498             xclose(fd);
499           } else {
500             nonblock(fd);
501             t->fd = fd;               /* yay */
502           }
503         }
504       } else
505         error(errno, "accept");
506     }
507     /* Perhaps we have a command to process */
508     if(fds[stdin_slot].revents & POLLIN) {
509       /* There might (in theory) be several commands queued up, but in general
510        * this won't be the case, so we don't bother looping around to pick them
511        * all up. */ 
512       n = speaker_recv(0, &sm);
513       /* TODO */
514       if(n > 0)
515         switch(sm.type) {
516         case SM_PLAY:
517           if(playing) fatal(0, "got SM_PLAY but already playing something");
518           t = findtrack(sm.id, 1);
519           D(("SM_PLAY %s fd %d", t->id, t->fd));
520           if(t->fd == -1)
521             error(0, "cannot play track because no connection arrived");
522           playing = t;
523           /* We attempt to play straight away rather than going round the loop.
524            * speaker_play() is clever enough to perform any activation that is
525            * required. */
526           speaker_play(3 * FRAMES);
527           report();
528           break;
529         case SM_PAUSE:
530           D(("SM_PAUSE"));
531           paused = 1;
532           report();
533           break;
534         case SM_RESUME:
535           D(("SM_RESUME"));
536           if(paused) {
537             paused = 0;
538             /* As for SM_PLAY we attempt to play straight away. */
539             if(playing)
540               speaker_play(3 * FRAMES);
541           }
542           report();
543           break;
544         case SM_CANCEL:
545           D(("SM_CANCEL %s", sm.id));
546           t = removetrack(sm.id);
547           if(t) {
548             if(t == playing) {
549               /* scratching the playing track */
550               sm.type = SM_FINISHED;
551               playing = 0;
552             } else {
553               /* Could be scratching the playing track before it's quite got
554                * going, or could be just removing a track from the queue.  We
555                * log more because there's been a bug here recently than because
556                * it's particularly interesting; the log message will be removed
557                * if no further problems show up. */
558               info("SM_CANCEL for nonplaying track %s", sm.id);
559               sm.type = SM_STILLBORN;
560             }
561             strcpy(sm.id, t->id);
562             destroy(t);
563           } else {
564             /* Probably scratching the playing track well before it's got
565              * going, but could indicate a bug, so we log this as an error. */
566             sm.type = SM_UNKNOWN;
567             error(0, "SM_CANCEL for unknown track %s", sm.id);
568           }
569           speaker_send(1, &sm);
570           report();
571           break;
572         case SM_RELOAD:
573           D(("SM_RELOAD"));
574           if(config_read(1)) error(0, "cannot read configuration");
575           info("reloaded configuration");
576           break;
577         default:
578           error(0, "unknown message type %d", sm.type);
579         }
580     }
581     /* Read in any buffered data */
582     for(t = tracks; t; t = t->next)
583       if(t->fd != -1
584          && t->slot != -1
585          && (fds[t->slot].revents & (POLLIN | POLLHUP)))
586          speaker_fill(t);
587     /* Maybe we finished playing a track somewhere in the above */
588     maybe_finished();
589     /* If we don't need the sound device for now then close it for the benefit
590      * of anyone else who wants it. */
591     if((!playing || paused) && device_state == device_open)
592       idle();
593     /* If we've not reported out state for a second do so now. */
594     if(time(0) > last_report)
595       report();
596   }
597 }
598
599 int main(int argc, char **argv) {
600   int n, logsyslog = !isatty(2);
601   struct sockaddr_un addr;
602   static const int one = 1;
603   struct speaker_message sm;
604   const char *d;
605   char *dir;
606
607   set_progname(argv);
608   if(!setlocale(LC_CTYPE, "")) fatal(errno, "error calling setlocale");
609   while((n = getopt_long(argc, argv, "hVc:dDSs", options, 0)) >= 0) {
610     switch(n) {
611     case 'h': help();
612     case 'V': version("disorder-speaker");
613     case 'c': configfile = optarg; break;
614     case 'd': debugging = 1; break;
615     case 'D': debugging = 0; break;
616     case 'S': logsyslog = 0; break;
617     case 's': logsyslog = 1; break;
618     default: fatal(0, "invalid option");
619     }
620   }
621   if((d = getenv("DISORDER_DEBUG_SPEAKER"))) debugging = atoi(d);
622   if(logsyslog) {
623     openlog(progname, LOG_PID, LOG_DAEMON);
624     log_default = &log_syslog;
625   }
626   if(config_read(1)) fatal(0, "cannot read configuration");
627   bpf = bytes_per_frame(&config->sample_format);
628   /* ignore SIGPIPE */
629   signal(SIGPIPE, SIG_IGN);
630   /* reap kids */
631   signal(SIGCHLD, reap);
632   /* set nice value */
633   xnice(config->nice_speaker);
634   /* change user */
635   become_mortal();
636   /* make sure we're not root, whatever the config says */
637   if(getuid() == 0 || geteuid() == 0) fatal(0, "do not run as root");
638   /* identify the backend used to play */
639   for(n = 0; backends[n]; ++n)
640     if(backends[n]->backend == config->api)
641       break;
642   if(!backends[n])
643     fatal(0, "unsupported api %d", config->api);
644   backend = backends[n];
645   /* backend-specific initialization */
646   backend->init();
647   /* create the socket directory */
648   byte_xasprintf(&dir, "%s/speaker", config->home);
649   unlink(dir);                          /* might be a leftover socket */
650   if(mkdir(dir, 0700) < 0 && errno != EEXIST)
651     fatal(errno, "error creating %s", dir);
652   /* set up the listen socket */
653   listenfd = xsocket(PF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
654   memset(&addr, 0, sizeof addr);
655   addr.sun_family = AF_UNIX;
656   snprintf(addr.sun_path, sizeof addr.sun_path, "%s/speaker/socket",
657            config->home);
658   if(unlink(addr.sun_path) < 0 && errno != ENOENT)
659     error(errno, "removing %s", addr.sun_path);
660   xsetsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &one, sizeof one);
661   if(bind(listenfd, (const struct sockaddr *)&addr, sizeof addr) < 0)
662     fatal(errno, "error binding socket to %s", addr.sun_path);
663   xlisten(listenfd, 128);
664   nonblock(listenfd);
665   info("listening on %s", addr.sun_path);
666   memset(&sm, 0, sizeof sm);
667   sm.type = SM_READY;
668   speaker_send(1, &sm);
669   mainloop();
670   info("stopped (parent terminated)");
671   exit(0);
672 }
673
674 /*
675 Local Variables:
676 c-basic-offset:2
677 comment-column:40
678 fill-column:79
679 indent-tabs-mode:nil
680 End:
681 */