chiark / gitweb /
speaker refactoring
[disorder] / server / speaker.c
index 8d6629dee28f2abfde4c086a936caffd831fb071..d3aea99deda84283ee27cfb857b8fa9c8b4e8ec4 100644 (file)
  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307
  * USA
  */
-
-/* This program deliberately does not use the garbage collector even though it
- * might be convenient to do so.  This is for two reasons.  Firstly some libao
- * drivers are implemented using threads and we do not want to have to deal
- * with potential interactions between threading and garbage collection.
- * Secondly this process needs to be able to respond quickly and this is not
- * compatible with the collector hanging the program even relatively
- * briefly. */
+/** @file server/speaker.c
+ * @brief Speaker processs
+ *
+ * This program is responsible for transmitting a single coherent audio stream
+ * to its destination (over the network, to some sound API, to some
+ * subprocess).  It receives connections from decoders via file descriptor
+ * passing from the main server and plays them in the right order.
+ *
+ * For the <a href="http://www.alsa-project.org/">ALSA</a> API, 8- and 16- bit
+ * stereo and mono are supported, with any sample rate (within the limits that
+ * ALSA can deal with.)
+ *
+ * When communicating with a subprocess, <a
+ * href="http://sox.sourceforge.net/">sox</a> is invoked to convert the inbound
+ * data to a single consistent format.  The same applies for network (RTP)
+ * play, though in that case currently only 44.1KHz 16-bit stereo is supported.
+ *
+ * The inbound data starts with a structure defining the data format.  Note
+ * that this is NOT portable between different platforms or even necessarily
+ * between versions; the speaker is assumed to be built from the same source
+ * and run on the same host as the main server.
+ *
+ * This program deliberately does not use the garbage collector even though it
+ * might be convenient to do so.  This is for two reasons.  Firstly some sound
+ * APIs use thread threads and we do not want to have to deal with potential
+ * interactions between threading and garbage collection.  Secondly this
+ * process needs to be able to respond quickly and this is not compatible with
+ * the collector hanging the program even relatively briefly.
+ */
 
 #include <config.h>
 #include "types.h"
 #include <time.h>
 #include <fcntl.h>
 #include <poll.h>
+#include <sys/socket.h>
+#include <netdb.h>
+#include <gcrypt.h>
+#include <sys/uio.h>
 
 #include "configuration.h"
 #include "syscalls.h"
@@ -52,6 +77,9 @@
 #include "mem.h"
 #include "speaker.h"
 #include "user.h"
+#include "addr.h"
+#include "timeval.h"
+#include "rtp.h"
 
 #if API_ALSA
 #include <alsa/asoundlib.h>
 # define MACHINE_AO_FMT AO_FMT_LITTLE
 #endif
 
-#define BUFFER_SECONDS 5                /* How many seconds of input to
-                                         * buffer. */
+/** @brief How many seconds of input to buffer
+ *
+ * While any given connection has this much audio buffered, no more reads will
+ * be issued for that connection.  The decoder will have to wait.
+ */
+#define BUFFER_SECONDS 5
 
 #define FRAMES 4096                     /* Frame batch size */
 
-#define NFDS 256                        /* Max FDs to poll for */
+/** @brief Bytes to send per network packet
+ *
+ * Don't make this too big or arithmetic will start to overflow.
+ */
+#define NETWORK_BYTES (1024+sizeof(struct rtp_header))
+
+/** @brief Maximum RTP playahead (ms) */
+#define RTP_AHEAD_MS 1000
+
+/** @brief Maximum number of FDs to poll for */
+#define NFDS 256
 
-/* Known tracks are kept in a linked list.  We don't normally to have
- * more than two - maybe three at the outside. */
+/** @brief Track structure
+ *
+ * Known tracks are kept in a linked list.  Usually there will be at most two
+ * of these but rearranging the queue can cause there to be more.
+ */
 static struct track {
   struct track *next;                   /* next track */
   int fd;                               /* input FD */
@@ -88,18 +133,109 @@ static struct track {
 
 static time_t last_report;              /* when we last reported */
 static int paused;                      /* pause status */
-static ao_sample_format pcm_format;     /* current format if aodev != 0 */
 static size_t bpf;                      /* bytes per frame */
 static struct pollfd fds[NFDS];         /* if we need more than that */
 static int fdno;                        /* fd number */
 static size_t bufsize;                  /* buffer size */
 #if API_ALSA
-static snd_pcm_t *pcm;                  /* current pcm handle */
+/** @brief The current PCM handle */
+static snd_pcm_t *pcm;
 static snd_pcm_uframes_t last_pcm_bufsize; /* last seen buffer size */
+static ao_sample_format pcm_format;     /* current format if aodev != 0 */
 #endif
-static int ready;                       /* ready to send audio */
+
+/** @brief Ready to send audio
+ *
+ * This is set when the destination is ready to receive audio.  Generally
+ * this implies that the sound device is open.  In the ALSA backend it
+ * does @b not necessarily imply that is has the right sample format.
+ */
+static int ready;
+
 static int forceplay;                   /* frames to force play */
-static int kidfd = -1;                  /* child process input */
+static int cmdfd = -1;                  /* child process input */
+static int bfd = -1;                    /* broadcast FD */
+
+/** @brief RTP timestamp
+ *
+ * This counts the number of samples played (NB not the number of frames
+ * played).
+ *
+ * The timestamp in the packet header is only 32 bits wide.  With 44100Hz
+ * stereo, that only gives about half a day before wrapping, which is not
+ * particularly convenient for certain debugging purposes.  Therefore the
+ * timestamp is maintained as a 64-bit integer, giving around six million years
+ * before wrapping, and truncated to 32 bits when transmitting.
+ */
+static uint64_t rtp_time;
+
+/** @brief RTP base timestamp
+ *
+ * This is the real time correspoding to an @ref rtp_time of 0.  It is used
+ * to recalculate the timestamp after idle periods.
+ */
+static struct timeval rtp_time_0;
+
+static uint16_t rtp_seq;                /* frame sequence number */
+static uint32_t rtp_id;                 /* RTP SSRC */
+static int idled;                       /* set when idled */
+static int audio_errors;                /* audio error counter */
+
+/** @brief Structure of a backend */
+struct speaker_backend {
+  /** @brief Which backend this is
+   *
+   * @c -1 terminates the list.
+   */
+  int backend;
+
+  /** @brief Flags
+   *
+   * Possible values
+   * - @ref FIXED_FORMAT
+   */
+  unsigned flags;
+/** @brief Lock to configured sample format */
+#define FIXED_FORMAT 0x0001
+  
+  /** @brief Initialization
+   *
+   * Called once at startup.  This is responsible for one-time setup
+   * operations, for instance opening a network socket to transmit to.
+   *
+   * When writing to a native sound API this might @b not imply opening the
+   * native sound device - that might be done by @c activate below.
+   */
+  void (*init)(void);
+
+  /** @brief Activation
+   * @return 0 on success, non-0 on error
+   *
+   * Called to activate the output device.
+   *
+   * After this function succeeds, @ref ready should be non-0.  As well as
+   * opening the audio device, this function is responsible for reconfiguring
+   * if it necessary to cope with different samples formats (for backends that
+   * don't demand a single fixed sample format for the lifetime of the server).
+   */
+  int (*activate)(void);
+
+  /** @brief Play sound
+   * @param frames Number of frames to play
+   * @return Number of frames actually played
+   */
+  size_t (*play)(size_t frames);
+  
+  /** @brief Deactivation
+   *
+   * Called to deactivate the sound device.  This is the inverse of
+   * @c activate above.
+   */
+  void (*deactivate)(void);
+};
+
+/** @brief Selected backend */
+static const struct speaker_backend *backend;
 
 static const struct option options[] = {
   { "help", no_argument, 0, 'h' },
@@ -133,12 +269,12 @@ static void version(void) {
   exit(0);
 }
 
-/* Return the number of bytes per frame in FORMAT. */
+/** @brief Return the number of bytes per frame in @p format */
 static size_t bytes_per_frame(const ao_sample_format *format) {
   return format->channels * format->bits / 8;
 }
 
-/* Find track ID, maybe creating it if not found. */
+/** @brief Find track @p id, maybe creating it if not found */
 static struct track *findtrack(const char *id, int create) {
   struct track *t;
 
@@ -158,7 +294,7 @@ static struct track *findtrack(const char *id, int create) {
   return t;
 }
 
-/* Remove track ID (but do not destroy it). */
+/** @brief Remove track @p id (but do not destroy it) */
 static struct track *removetrack(const char *id) {
   struct track *t, **tt;
 
@@ -170,7 +306,7 @@ static struct track *removetrack(const char *id) {
   return t;
 }
 
-/* Destroy a track. */
+/** @brief Destroy a track */
 static void destroy(struct track *t) {
   D(("destroy %s", t->id));
   if(t->fd != -1) xclose(t->fd);
@@ -178,7 +314,7 @@ static void destroy(struct track *t) {
   free(t);
 }
 
-/* Notice a new FD. */
+/** @brief Notice a new connection */
 static void acquire(struct track *t, int fd) {
   D(("acquire %s %d", t->id, fd));
   if(t->fd != -1)
@@ -187,7 +323,102 @@ static void acquire(struct track *t, int fd) {
   nonblock(fd);
 }
 
-/* Read data into a sample buffer.  Return 0 on success, -1 on EOF. */
+/** @brief Return true if A and B denote identical libao formats, else false */
+static int formats_equal(const ao_sample_format *a,
+                         const ao_sample_format *b) {
+  return (a->bits == b->bits
+          && a->rate == b->rate
+          && a->channels == b->channels
+          && a->byte_format == b->byte_format);
+}
+
+/** @brief Compute arguments to sox */
+static void soxargs(const char ***pp, char **qq, ao_sample_format *ao) {
+  int n;
+
+  *(*pp)++ = "-t.raw";
+  *(*pp)++ = "-s";
+  *(*pp)++ = *qq; n = sprintf(*qq, "-r%d", ao->rate); *qq += n + 1;
+  *(*pp)++ = *qq; n = sprintf(*qq, "-c%d", ao->channels); *qq += n + 1;
+  /* sox 12.17.9 insists on -b etc; CVS sox insists on -<n> etc; both are
+   * deployed! */
+  switch(config->sox_generation) {
+  case 0:
+    if(ao->bits != 8
+       && ao->byte_format != AO_FMT_NATIVE
+       && ao->byte_format != MACHINE_AO_FMT) {
+      *(*pp)++ = "-x";
+    }
+    switch(ao->bits) {
+    case 8: *(*pp)++ = "-b"; break;
+    case 16: *(*pp)++ = "-w"; break;
+    case 32: *(*pp)++ = "-l"; break;
+    case 64: *(*pp)++ = "-d"; break;
+    default: fatal(0, "cannot handle sample size %d", (int)ao->bits);
+    }
+    break;
+  case 1:
+    switch(ao->byte_format) {
+    case AO_FMT_NATIVE: break;
+    case AO_FMT_BIG: *(*pp)++ = "-B"; break;
+    case AO_FMT_LITTLE: *(*pp)++ = "-L"; break;
+    }
+    *(*pp)++ = *qq; n = sprintf(*qq, "-%d", ao->bits/8); *qq += n + 1;
+    break;
+  }
+}
+
+/** @brief Enable format translation
+ *
+ * If necessary, replaces a tracks inbound file descriptor with one connected
+ * to a sox invocation, which performs the required translation.
+ */
+static void enable_translation(struct track *t) {
+  if((backend->flags & FIXED_FORMAT)
+     && !formats_equal(&t->format, &config->sample_format)) {
+    char argbuf[1024], *q = argbuf;
+    const char *av[18], **pp = av;
+    int soxpipe[2];
+    pid_t soxkid;
+
+    *pp++ = "sox";
+    soxargs(&pp, &q, &t->format);
+    *pp++ = "-";
+    soxargs(&pp, &q, &config->sample_format);
+    *pp++ = "-";
+    *pp++ = 0;
+    if(debugging) {
+      for(pp = av; *pp; pp++)
+        D(("sox arg[%d] = %s", pp - av, *pp));
+      D(("end args"));
+    }
+    xpipe(soxpipe);
+    soxkid = xfork();
+    if(soxkid == 0) {
+      signal(SIGPIPE, SIG_DFL);
+      xdup2(t->fd, 0);
+      xdup2(soxpipe[1], 1);
+      fcntl(0, F_SETFL, fcntl(0, F_GETFL) & ~O_NONBLOCK);
+      close(soxpipe[0]);
+      close(soxpipe[1]);
+      close(t->fd);
+      execvp("sox", (char **)av);
+      _exit(1);
+    }
+    D(("forking sox for format conversion (kid = %d)", soxkid));
+    close(t->fd);
+    close(soxpipe[1]);
+    t->fd = soxpipe[0];
+    t->format = config->sample_format;
+  }
+}
+
+/** @brief Read data into a sample buffer
+ * @param t Pointer to track
+ * @return 0 on success, -1 on EOF
+ *
+ * This is effectively the read callback on @c t->fd.
+ */
 static int fill(struct track *t) {
   size_t where, left;
   int n;
@@ -223,6 +454,8 @@ static int fill(struct track *t) {
       /* Check that our assumptions are met. */
       if(t->format.bits & 7)
         fatal(0, "bits per sample not a multiple of 8");
+      /* If the input format is unsuitable, arrange to translate it */
+      enable_translation(t);
       /* Make a new buffer for audio data. */
       t->size = bytes_per_frame(&t->format) * t->format.rate * BUFFER_SECONDS;
       t->buffer = xmalloc(t->size);
@@ -234,37 +467,16 @@ static int fill(struct track *t) {
   return 0;
 }
 
-/* Return true if A and B denote identical libao formats, else false. */
-static int formats_equal(const ao_sample_format *a,
-                         const ao_sample_format *b) {
-  return (a->bits == b->bits
-          && a->rate == b->rate
-          && a->channels == b->channels
-          && a->byte_format == b->byte_format);
-}
-
-/* Close the sound device. */
+/** @brief Close the sound device */
 static void idle(void) {
   D(("idle"));
-#if API_ALSA
-  if(pcm) {
-    int  err;
-
-    if((err = snd_pcm_nonblock(pcm, 0)) < 0)
-      fatal(0, "error calling snd_pcm_nonblock: %d", err);
-    D(("draining pcm"));
-    snd_pcm_drain(pcm);
-    D(("closing pcm"));
-    snd_pcm_close(pcm);
-    pcm = 0;
-    forceplay = 0;
-    D(("released audio device"));
-  }
-#endif
+  if(backend->deactivate)
+    backend->deactivate();
+  idled = 1;
   ready = 0;
 }
 
-/* Abandon the current track */
+/** @brief Abandon the current track */
 static void abandon(void) {
   struct speaker_message sm;
 
@@ -280,6 +492,7 @@ static void abandon(void) {
 }
 
 #if API_ALSA
+/** @brief Log ALSA parameters */
 static void log_params(snd_pcm_hw_params_t *hwparams,
                        snd_pcm_sw_params_t *swparams) {
   snd_pcm_uframes_t f;
@@ -306,100 +519,284 @@ static void log_params(snd_pcm_hw_params_t *hwparams,
 }
 #endif
 
-static void soxargs(const char ***pp, char **qq, ao_sample_format *ao) {
-  int n;
-
-  *(*pp)++ = "-t.raw";
-  *(*pp)++ = "-s";
-  *(*pp)++ = *qq; n = sprintf(*qq, "-r%d", ao->rate); *qq += n + 1;
-  *(*pp)++ = *qq; n = sprintf(*qq, "-c%d", ao->channels); *qq += n + 1;
-  /* sox 12.17.9 insists on -b etc; CVS sox insists on -<n> etc; both are
-   * deployed! */
-  switch(config->sox_generation) {
-  case 0:
-    if(ao->bits != 8
-       && ao->byte_format != AO_FMT_NATIVE
-       && ao->byte_format != MACHINE_AO_FMT) {
-      *(*pp)++ = "-x";
-    }
-    switch(ao->bits) {
-    case 8: *(*pp)++ = "-b"; break;
-    case 16: *(*pp)++ = "-w"; break;
-    case 32: *(*pp)++ = "-l"; break;
-    case 64: *(*pp)++ = "-d"; break;
-    default: fatal(0, "cannot handle sample size %d", (int)ao->bits);
-    }
-    break;
-  case 1:
-    switch(ao->byte_format) {
-    case AO_FMT_NATIVE: break;
-    case AO_FMT_BIG: *(*pp)++ = "-B"; break;
-    case AO_FMT_LITTLE: *(*pp)++ = "-L"; break;
-    }
-    *(*pp)++ = *qq; n = sprintf(*qq, "-%d", ao->bits/8); *qq += n + 1;
-    break;
-  }
-}
-
-/* Make sure the sound device is open and has the right sample format.  Return
- * 0 on success and -1 on error. */
+/** @brief Enable sound output
+ *
+ * Makes sure the sound device is open and has the right sample format.  Return
+ * 0 on success and -1 on error.
+ */
 static int activate(void) {
   /* If we don't know the format yet we cannot start. */
   if(!playing->got_format) {
     D((" - not got format for %s", playing->id));
     return -1;
   }
-  if(kidfd >= 0) {
-    if(!formats_equal(&playing->format, &config->sample_format)) {
-      char argbuf[1024], *q = argbuf;
-      const char *av[18], **pp = av;
-      int soxpipe[2];
-      pid_t soxkid;
-      *pp++ = "sox";
-      soxargs(&pp, &q, &playing->format);
-      *pp++ = "-";
-      soxargs(&pp, &q, &config->sample_format);
-      *pp++ = "-";
-      *pp++ = 0;
-      if(debugging) {
-        for(pp = av; *pp; pp++)
-          D(("sox arg[%d] = %s", pp - av, *pp));
-        D(("end args"));
+  return backend->activate();
+}
+
+/* Check to see whether the current track has finished playing */
+static void maybe_finished(void) {
+  if(playing
+     && playing->eof
+     && (!playing->got_format
+         || playing->used < bytes_per_frame(&playing->format)))
+    abandon();
+}
+
+static void fork_cmd(void) {
+  pid_t cmdpid;
+  int pfd[2];
+  if(cmdfd != -1) close(cmdfd);
+  xpipe(pfd);
+  cmdpid = xfork();
+  if(!cmdpid) {
+    signal(SIGPIPE, SIG_DFL);
+    xdup2(pfd[0], 0);
+    close(pfd[0]);
+    close(pfd[1]);
+    execl("/bin/sh", "sh", "-c", config->speaker_command, (char *)0);
+    fatal(errno, "error execing /bin/sh");
+  }
+  close(pfd[0]);
+  cmdfd = pfd[1];
+  D(("forked cmd %d, fd = %d", cmdpid, cmdfd));
+}
+
+static void play(size_t frames) {
+  size_t avail_frames, avail_bytes, write_bytes, written_frames;
+  ssize_t written_bytes;
+  struct rtp_header header;
+  struct iovec vec[2];
+
+  /* Make sure the output device is activated */
+  if(activate()) {
+    if(playing)
+      forceplay = frames;
+    else
+      forceplay = 0;                    /* Must have called abandon() */
+    return;
+  }
+  D(("play: play %zu/%zu%s %dHz %db %dc",  frames, playing->used / bpf,
+     playing->eof ? " EOF" : "",
+     playing->format.rate,
+     playing->format.bits,
+     playing->format.channels));
+  /* If we haven't got enough bytes yet wait until we have.  Exception: when
+   * we are at eof. */
+  if(playing->used < frames * bpf && !playing->eof) {
+    forceplay = frames;
+    return;
+  }
+  /* We have got enough data so don't force play again */
+  forceplay = 0;
+  /* Figure out how many frames there are available to write */
+  if(playing->start + playing->used > playing->size)
+    /* The ring buffer is currently wrapped, only play up to the wrap point */
+    avail_bytes = playing->size - playing->start;
+  else
+    /* The ring buffer is not wrapped, can play the lot */
+    avail_bytes = playing->used;
+  avail_frames = avail_bytes / bpf;
+  /* Only play up to the requested amount */
+  if(avail_frames > frames)
+    avail_frames = frames;
+  if(!avail_frames)
+    return;
+
+  switch(config->speaker_backend) {
+#if API_ALSA
+  case BACKEND_ALSA: {
+    written_frames = backend->play(avail_frames);
+    break;
+  }
+#endif
+  case BACKEND_COMMAND:
+    if(avail_bytes > frames * bpf)
+      avail_bytes = frames * bpf;
+    written_bytes = write(cmdfd, playing->buffer + playing->start,
+                          avail_bytes);
+    D(("actually play %zu bytes, wrote %d",
+       avail_bytes, (int)written_bytes));
+    if(written_bytes < 0) {
+      switch(errno) {
+        case EPIPE:
+          error(0, "hmm, command died; trying another");
+          fork_cmd();
+          return;
+        case EAGAIN:
+          return;
       }
-      xpipe(soxpipe);
-      soxkid = xfork();
-      if(soxkid == 0) {
-        xdup2(playing->fd, 0);
-        xdup2(soxpipe[1], 1);
-        fcntl(0, F_SETFL, fcntl(0, F_GETFL) & ~O_NONBLOCK);
-        close(soxpipe[0]);
-        close(soxpipe[1]);
-        close(playing->fd);
-        execvp("sox", (char **)av);
-        _exit(1);
+    }
+    written_frames = written_bytes / bpf; /* good enough */
+    break;
+  case BACKEND_NETWORK:
+    /* We transmit using RTP (RFC3550) and attempt to conform to the internet
+     * AVT profile (RFC3551). */
+
+    if(idled) {
+      /* There may have been a gap.  Fix up the RTP time accordingly. */
+      struct timeval now;
+      uint64_t delta;
+      uint64_t target_rtp_time;
+
+      /* Find the current time */
+      xgettimeofday(&now, 0);
+      /* Find the number of microseconds elapsed since rtp_time=0 */
+      delta = tvsub_us(now, rtp_time_0);
+      assert(delta <= UINT64_MAX / 88200);
+      target_rtp_time = (delta * playing->format.rate
+                               * playing->format.channels) / 1000000;
+      /* Overflows at ~6 years uptime with 44100Hz stereo */
+
+      /* rtp_time is the number of samples we've played.  NB that we play
+       * RTP_AHEAD_MS ahead of ourselves, so it may legitimately be ahead of
+       * the value we deduce from time comparison.
+       *
+       * Suppose we have 1s track started at t=0, and another track begins to
+       * play at t=2s.  Suppose RTP_AHEAD_MS=1000 and 44100Hz stereo.  In that
+       * case we'll send 1s of audio as fast as we can, giving rtp_time=88200.
+       * rtp_time stops at this point.
+       *
+       * At t=2s we'll have calculated target_rtp_time=176400.  In this case we
+       * set rtp_time=176400 and the player can correctly conclude that it
+       * should leave 1s between the tracks.
+       *
+       * Suppose instead that the second track arrives at t=0.5s, and that
+       * we've managed to transmit the whole of the first track already.  We'll
+       * have target_rtp_time=44100.
+       *
+       * The desired behaviour is to play the second track back to back with
+       * first.  In this case therefore we do not modify rtp_time.
+       *
+       * Is it ever right to reduce rtp_time?  No; for that would imply
+       * transmitting packets with overlapping timestamp ranges, which does not
+       * make sense.
+       */
+      if(target_rtp_time > rtp_time) {
+        /* More time has elapsed than we've transmitted samples.  That implies
+         * we've been 'sending' silence.  */
+        info("advancing rtp_time by %"PRIu64" samples",
+             target_rtp_time - rtp_time);
+        rtp_time = target_rtp_time;
+      } else if(target_rtp_time < rtp_time) {
+        const int64_t samples_ahead = ((uint64_t)RTP_AHEAD_MS
+                                           * config->sample_format.rate
+                                           * config->sample_format.channels
+                                           / 1000);
+        
+        if(target_rtp_time + samples_ahead < rtp_time) {
+          info("reversing rtp_time by %"PRIu64" samples",
+               rtp_time - target_rtp_time);
+        }
       }
-      D(("forking sox for format conversion (kid = %d)", soxkid));
-      close(playing->fd);
-      close(soxpipe[1]);
-      playing->fd = soxpipe[0];
-      playing->format = config->sample_format;
-      ready = 0;
     }
-    if(!ready) {
-      pcm_format = config->sample_format;
-      bufsize = 3 * FRAMES;
-      bpf = bytes_per_frame(&config->sample_format);
-      D(("acquired audio device"));
-      ready = 1;
+    header.vpxcc = 2 << 6;              /* V=2, P=0, X=0, CC=0 */
+    header.seq = htons(rtp_seq++);
+    header.timestamp = htonl((uint32_t)rtp_time);
+    header.ssrc = rtp_id;
+    header.mpt = (idled ? 0x80 : 0x00) | 10;
+    /* 10 = L16 = 16-bit x 2 x 44100KHz.  We ought to deduce this value from
+     * the sample rate (in a library somewhere so that configuration.c can rule
+     * out invalid rates).
+     */
+    idled = 0;
+    if(avail_bytes > NETWORK_BYTES - sizeof header) {
+      avail_bytes = NETWORK_BYTES - sizeof header;
+      /* Always send a whole number of frames */
+      avail_bytes -= avail_bytes % bpf;
     }
-    return 0;
+    /* "The RTP clock rate used for generating the RTP timestamp is independent
+     * of the number of channels and the encoding; it equals the number of
+     * sampling periods per second.  For N-channel encodings, each sampling
+     * period (say, 1/8000 of a second) generates N samples. (This terminology
+     * is standard, but somewhat confusing, as the total number of samples
+     * generated per second is then the sampling rate times the channel
+     * count.)"
+     */
+    write_bytes = avail_bytes;
+    if(write_bytes) {
+      vec[0].iov_base = (void *)&header;
+      vec[0].iov_len = sizeof header;
+      vec[1].iov_base = playing->buffer + playing->start;
+      vec[1].iov_len = avail_bytes;
+      do {
+        written_bytes = writev(bfd,
+                               vec,
+                               2);
+      } while(written_bytes < 0 && errno == EINTR);
+      if(written_bytes < 0) {
+        error(errno, "error transmitting audio data");
+        ++audio_errors;
+        if(audio_errors == 10)
+          fatal(0, "too many audio errors");
+      return;
+      }
+    } else
+    audio_errors /= 2;
+    written_bytes = avail_bytes;
+    written_frames = written_bytes / bpf;
+    /* Advance RTP's notion of the time */
+    rtp_time += written_frames * playing->format.channels;
+    break;
+  default:
+    assert(!"reached");
+  }
+  written_bytes = written_frames * bpf;
+  /* written_bytes and written_frames had better both be set and correct by
+   * this point */
+  playing->start += written_bytes;
+  playing->used -= written_bytes;
+  playing->played += written_frames;
+  /* If the pointer is at the end of the buffer (or the buffer is completely
+   * empty) wrap it back to the start. */
+  if(!playing->used || playing->start == playing->size)
+    playing->start = 0;
+  frames -= written_frames;
+}
+
+/* Notify the server what we're up to. */
+static void report(void) {
+  struct speaker_message sm;
+
+  if(playing && playing->buffer != (void *)&playing->format) {
+    memset(&sm, 0, sizeof sm);
+    sm.type = paused ? SM_PAUSED : SM_PLAYING;
+    strcpy(sm.id, playing->id);
+    sm.data = playing->played / playing->format.rate;
+    speaker_send(1, &sm, 0);
   }
-  if(config->speaker_command)
+  time(&last_report);
+}
+
+static void reap(int __attribute__((unused)) sig) {
+  pid_t cmdpid;
+  int st;
+
+  do
+    cmdpid = waitpid(-1, &st, WNOHANG);
+  while(cmdpid > 0);
+  signal(SIGCHLD, reap);
+}
+
+static int addfd(int fd, int events) {
+  if(fdno < NFDS) {
+    fds[fdno].fd = fd;
+    fds[fdno].events = events;
+    return fdno++;
+  } else
     return -1;
+}
+
 #if API_ALSA
+/** @brief ALSA backend initialization */
+static void alsa_init(void) {
+  info("selected ALSA backend");
+}
+
+/** @brief ALSA backend activation */
+static int alsa_activate(void) {
   /* If we need to change format then close the current device. */
   if(pcm && !formats_equal(&playing->format, &pcm_format))
-     idle();
+    idle();
   if(!pcm) {
     snd_pcm_hw_params_t *hwparams;
     snd_pcm_sw_params_t *swparams;
@@ -496,166 +893,184 @@ error:
     snd_pcm_close(pcm);
     pcm = 0;
   }
-#endif
   return -1;
 }
 
-/* Check to see whether the current track has finished playing */
-static void maybe_finished(void) {
-  if(playing
-     && playing->eof
-     && (!playing->got_format
-         || playing->used < bytes_per_frame(&playing->format)))
-    abandon();
+/** @brief Play via ALSA */
+static size_t alsa_play(size_t frames) {
+  snd_pcm_sframes_t pcm_written_frames;
+  int err;
+  
+  pcm_written_frames = snd_pcm_writei(pcm,
+                                      playing->buffer + playing->start,
+                                      frames);
+  D(("actually play %zu frames, wrote %d",
+     frames, (int)pcm_written_frames));
+  if(pcm_written_frames < 0) {
+    switch(pcm_written_frames) {
+    case -EPIPE:                        /* underrun */
+      error(0, "snd_pcm_writei reports underrun");
+      if((err = snd_pcm_prepare(pcm)) < 0)
+        fatal(0, "error calling snd_pcm_prepare: %d", err);
+      return 0;
+    case -EAGAIN:
+      return 0;
+    default:
+      fatal(0, "error calling snd_pcm_writei: %d",
+            (int)pcm_written_frames);
+    }
+  } else
+    return pcm_written_frames;
 }
 
-static void fork_kid(void) {
-  pid_t kid;
-  int pfd[2];
-  if(kidfd != -1) close(kidfd);
-  xpipe(pfd);
-  kid = xfork();
-  if(!kid) {
-    xdup2(pfd[0], 0);
-    close(pfd[0]);
-    close(pfd[1]);
-    execl("/bin/sh", "sh", "-c", config->speaker_command, (char *)0);
-    fatal(errno, "error execing /bin/sh");
+/** @brief ALSA deactivation */
+static void alsa_deactivate(void) {
+  if(pcm) {
+    int  err;
+    
+    if((err = snd_pcm_nonblock(pcm, 0)) < 0)
+      fatal(0, "error calling snd_pcm_nonblock: %d", err);
+    D(("draining pcm"));
+    snd_pcm_drain(pcm);
+    D(("closing pcm"));
+    snd_pcm_close(pcm);
+    pcm = 0;
+    forceplay = 0;
+    D(("released audio device"));
   }
-  close(pfd[0]);
-  kidfd = pfd[1];
-  D(("forked kid %d, fd = %d", kid, kidfd));
 }
+#endif
 
-static void play(size_t frames) {
-  size_t avail_bytes, written_frames;
-  ssize_t written_bytes;
-
-  if(activate()) {
-    if(playing)
-      forceplay = frames;
-    else
-      forceplay = 0;                    /* Must have called abandon() */
-    return;
-  }
-  D(("play: play %zu/%zu%s %dHz %db %dc",  frames, playing->used / bpf,
-     playing->eof ? " EOF" : "",
-     playing->format.rate,
-     playing->format.bits,
-     playing->format.channels));
-  /* If we haven't got enough bytes yet wait until we have.  Exception: when
-   * we are at eof. */
-  if(playing->used < frames * bpf && !playing->eof) {
-    forceplay = frames;
-    return;
-  }
-  /* We have got enough data so don't force play again */
-  forceplay = 0;
-  /* Figure out how many frames there are available to write */
-  if(playing->start + playing->used > playing->size)
-    avail_bytes = playing->size - playing->start;
-  else
-    avail_bytes = playing->used;
+/** @brief Command backend initialization */
+static void command_init(void) {
+  info("selected command backend");
+  fork_cmd();
+}
 
-  if(!config->speaker_command) {
-#if API_ALSA
-    snd_pcm_sframes_t pcm_written_frames;
-    size_t avail_frames;
-    int err;
+/** @brief Play to a subprocess */
+static size_t command_play(size_t frames) {
+  return frames;
+}
 
-    avail_frames = avail_bytes / bpf;
-    if(avail_frames > frames)
-      avail_frames = frames;
-    if(!avail_frames)
-      return;
-    pcm_written_frames = snd_pcm_writei(pcm,
-                                        playing->buffer + playing->start,
-                                        avail_frames);
-    D(("actually play %zu frames, wrote %d",
-       avail_frames, (int)pcm_written_frames));
-    if(pcm_written_frames < 0) {
-      switch(pcm_written_frames) {
-        case -EPIPE:                        /* underrun */
-          error(0, "snd_pcm_writei reports underrun");
-          if((err = snd_pcm_prepare(pcm)) < 0)
-            fatal(0, "error calling snd_pcm_prepare: %d", err);
-          return;
-        case -EAGAIN:
-          return;
-        default:
-          fatal(0, "error calling snd_pcm_writei: %d",
-                (int)pcm_written_frames);
-      }
-    }
-    written_frames = pcm_written_frames;
-    written_bytes = written_frames * bpf;
-#else
-    assert(!"reached");
-#endif
-  } else {
-    if(avail_bytes > frames * bpf)
-      avail_bytes = frames * bpf;
-    written_bytes = write(kidfd, playing->buffer + playing->start,
-                          avail_bytes);
-    D(("actually play %zu bytes, wrote %d",
-       avail_bytes, (int)written_bytes));
-    if(written_bytes < 0) {
-      switch(errno) {
-        case EPIPE:
-          error(0, "hmm, kid died; trying another");
-          fork_kid();
-          return;
-        case EAGAIN:
-          return;
-      }
-    }
-    written_frames = written_bytes / bpf; /* good enough */
+/** @brief Command/network backend activation */
+static int generic_activate(void) {
+  if(!ready) {
+    bufsize = 3 * FRAMES;
+    bpf = bytes_per_frame(&config->sample_format);
+    D(("acquired audio device"));
+    ready = 1;
   }
-  playing->start += written_bytes;
-  playing->used -= written_bytes;
-  playing->played += written_frames;
-  /* If the pointer is at the end of the buffer (or the buffer is completely
-   * empty) wrap it back to the start. */
-  if(!playing->used || playing->start == playing->size)
-    playing->start = 0;
-  frames -= written_frames;
+  return 0;
 }
 
-/* Notify the server what we're up to. */
-static void report(void) {
-  struct speaker_message sm;
+/** @brief Network backend initialization */
+static void network_init(void) {
+  struct addrinfo *res, *sres;
+  static const struct addrinfo pref = {
+    0,
+    PF_INET,
+    SOCK_DGRAM,
+    IPPROTO_UDP,
+    0,
+    0,
+    0,
+    0
+  };
+  static const struct addrinfo prefbind = {
+    AI_PASSIVE,
+    PF_INET,
+    SOCK_DGRAM,
+    IPPROTO_UDP,
+    0,
+    0,
+    0,
+    0
+  };
+  static const int one = 1;
+  int sndbuf, target_sndbuf = 131072;
+  socklen_t len;
+  char *sockname, *ssockname;
 
-  if(playing && playing->buffer != (void *)&playing->format) {
-    memset(&sm, 0, sizeof sm);
-    sm.type = paused ? SM_PAUSED : SM_PLAYING;
-    strcpy(sm.id, playing->id);
-    sm.data = playing->played / playing->format.rate;
-    speaker_send(1, &sm, 0);
+  res = get_address(&config->broadcast, &pref, &sockname);
+  if(!res) exit(-1);
+  if(config->broadcast_from.n) {
+    sres = get_address(&config->broadcast_from, &prefbind, &ssockname);
+    if(!sres) exit(-1);
+  } else
+    sres = 0;
+  if((bfd = socket(res->ai_family,
+                   res->ai_socktype,
+                   res->ai_protocol)) < 0)
+    fatal(errno, "error creating broadcast socket");
+  if(setsockopt(bfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &one, sizeof one) < 0)
+    fatal(errno, "error setting SO_BROADCAST on broadcast socket");
+  len = sizeof sndbuf;
+  if(getsockopt(bfd, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF,
+                &sndbuf, &len) < 0)
+    fatal(errno, "error getting SO_SNDBUF");
+  if(target_sndbuf > sndbuf) {
+    if(setsockopt(bfd, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF,
+                  &target_sndbuf, sizeof target_sndbuf) < 0)
+      error(errno, "error setting SO_SNDBUF to %d", target_sndbuf);
+    else
+      info("changed socket send buffer size from %d to %d",
+           sndbuf, target_sndbuf);
+  } else
+    info("default socket send buffer is %d",
+         sndbuf);
+  /* We might well want to set additional broadcast- or multicast-related
+   * options here */
+  if(sres && bind(bfd, sres->ai_addr, sres->ai_addrlen) < 0)
+    fatal(errno, "error binding broadcast socket to %s", ssockname);
+  if(connect(bfd, res->ai_addr, res->ai_addrlen) < 0)
+    fatal(errno, "error connecting broadcast socket to %s", sockname);
+  /* Select an SSRC */
+  gcry_randomize(&rtp_id, sizeof rtp_id, GCRY_STRONG_RANDOM);
+  info("selected network backend, sending to %s", sockname);
+  if(config->sample_format.byte_format != AO_FMT_BIG) {
+    info("forcing big-endian sample format");
+    config->sample_format.byte_format = AO_FMT_BIG;
   }
-  time(&last_report);
 }
 
-static void reap(int __attribute__((unused)) sig) {
-  pid_t kid;
-  int st;
-
-  do
-    kid = waitpid(-1, &st, WNOHANG);
-  while(kid > 0);
-  signal(SIGCHLD, reap);
+/** @brief Play over the network */
+static size_t network_play(size_t frames) {
+  return frames;
 }
 
-static int addfd(int fd, int events) {
-  if(fdno < NFDS) {
-    fds[fdno].fd = fd;
-    fds[fdno].events = events;
-    return fdno++;
-  } else
-    return -1;
-}
+/** @brief Table of speaker backends */
+static const struct speaker_backend backends[] = {
+#if API_ALSA
+  {
+    BACKEND_ALSA,
+    0,
+    alsa_init,
+    alsa_activate,
+    alsa_play,
+    alsa_deactivate
+  },
+#endif
+  {
+    BACKEND_COMMAND,
+    FIXED_FORMAT,
+    command_init,
+    generic_activate,
+    command_play,
+    0                                   /* deactivate */
+  },
+  {
+    BACKEND_NETWORK,
+    FIXED_FORMAT,
+    network_init,
+    generic_activate,
+    network_play,
+    0                                   /* deactivate */
+  },
+  { -1, 0, 0, 0, 0, 0 }
+};
 
 int main(int argc, char **argv) {
-  int n, fd, stdin_slot, alsa_slots, kid_slot;
+  int n, fd, stdin_slot, alsa_slots, cmdfd_slot, bfd_slot, poke, timeout;
   struct track *t;
   struct speaker_message sm;
 #if API_ALSA
@@ -663,7 +1078,6 @@ int main(int argc, char **argv) {
 #endif
 
   set_progname(argv);
-  mem_init(0);
   if(!setlocale(LC_CTYPE, "")) fatal(errno, "error calling setlocale");
   while((n = getopt_long(argc, argv, "hVc:dD", options, 0)) >= 0) {
     switch(n) {
@@ -692,16 +1106,15 @@ int main(int argc, char **argv) {
   become_mortal();
   /* make sure we're not root, whatever the config says */
   if(getuid() == 0 || geteuid() == 0) fatal(0, "do not run as root");
-  info("started");
-  if(config->speaker_command)
-    fork_kid();
-  else {
-#if API_ALSA
-    /* ok */
-#else
-    fatal(0, "invoked speaker but no speaker_command and no known sound API");
- #endif
-  }
+  /* identify the backend used to play */
+  for(n = 0; backends[n].backend != -1; ++n)
+    if(backends[n].backend == config->speaker_backend)
+      break;
+  if(backends[n].backend == -1)
+    fatal(0, "unsupported backend %d", config->speaker_backend);
+  backend = &backends[n];
+  /* backend-specific initialization */
+  backend->init();
   while(getppid() != 1) {
     fdno = 0;
     /* Always ready for commands from the main server. */
@@ -715,13 +1128,60 @@ int main(int argc, char **argv) {
     /* If forceplay is set then wait until it succeeds before waiting on the
      * sound device. */
     alsa_slots = -1;
-    kid_slot = -1;
+    cmdfd_slot = -1;
+    bfd_slot = -1;
+    /* By default we will wait up to a second before thinking about current
+     * state. */
+    timeout = 1000;
     if(ready && !forceplay) {
-      if(config->speaker_command) {
-        if(kidfd >= 0)
-          kid_slot = addfd(kidfd, POLLOUT);
-      } else {
+      switch(config->speaker_backend) {
+      case BACKEND_COMMAND:
+        /* We send sample data to the subprocess as fast as it can accept it.
+         * This isn't ideal as pause latency can be very high as a result. */
+        if(cmdfd >= 0)
+          cmdfd_slot = addfd(cmdfd, POLLOUT);
+        break;
+      case BACKEND_NETWORK: {
+        struct timeval now;
+        uint64_t target_us;
+        uint64_t target_rtp_time;
+        const int64_t samples_ahead = ((uint64_t)RTP_AHEAD_MS
+                                           * config->sample_format.rate
+                                           * config->sample_format.channels
+                                           / 1000);
+#if 0
+        static unsigned logit;
+#endif
+
+        /* If we're starting then initialize the base time */
+        if(!rtp_time)
+          xgettimeofday(&rtp_time_0, 0);
+        /* We send audio data whenever we get RTP_AHEAD seconds or more
+         * behind */
+        xgettimeofday(&now, 0);
+        target_us = tvsub_us(now, rtp_time_0);
+        assert(target_us <= UINT64_MAX / 88200);
+        target_rtp_time = (target_us * config->sample_format.rate
+                                     * config->sample_format.channels)
+
+                          / 1000000;
+#if 0
+        /* TODO remove logging guff */
+        if(!(logit++ & 1023))
+          info("rtp_time %llu target %llu difference %lld [%lld]", 
+               rtp_time, target_rtp_time,
+               rtp_time - target_rtp_time,
+               samples_ahead);
+#endif
+        if((int64_t)(rtp_time - target_rtp_time) < samples_ahead)
+          bfd_slot = addfd(bfd, POLLOUT);
+        break;
+      }
 #if API_ALSA
+      case BACKEND_ALSA: {
+        /* We send sample data to ALSA as fast as it can accept it, relying on
+         * the fact that it has a relatively small buffer to minimize pause
+         * latency. */
         int retry = 3;
         
         alsa_slots = fdno;
@@ -739,7 +1199,11 @@ int main(int argc, char **argv) {
         } while(retry-- > 0);
         if(alsa_nslots >= 0)
           fdno += alsa_nslots;
+        break;
+      }
 #endif
+      default:
+        assert(!"unknown backend");
       }
     }
     /* If any other tracks don't have a full buffer, try to read sample data
@@ -751,29 +1215,47 @@ int main(int argc, char **argv) {
         } else
           t->slot = -1;
       }
-    /* Wait up to a second before thinking about current state */
-    n = poll(fds, fdno, 1000);
+    /* Wait for something interesting to happen */
+    n = poll(fds, fdno, timeout);
     if(n < 0) {
       if(errno == EINTR) continue;
       fatal(errno, "error calling poll");
     }
     /* Play some sound before doing anything else */
-    if(alsa_slots != -1) {
+    poke = 0;
+    switch(config->speaker_backend) {
 #if API_ALSA
-      unsigned short alsa_revents;
-      
-      if((err = snd_pcm_poll_descriptors_revents(pcm,
-                                                 &fds[alsa_slots],
-                                                 alsa_nslots,
-                                                 &alsa_revents)) < 0)
-        fatal(0, "error calling snd_pcm_poll_descriptors_revents: %d", err);
-      if(alsa_revents & (POLLOUT | POLLERR))
-        play(3 * FRAMES);
+    case BACKEND_ALSA:
+      if(alsa_slots != -1) {
+        unsigned short alsa_revents;
+        
+        if((err = snd_pcm_poll_descriptors_revents(pcm,
+                                                   &fds[alsa_slots],
+                                                   alsa_nslots,
+                                                   &alsa_revents)) < 0)
+          fatal(0, "error calling snd_pcm_poll_descriptors_revents: %d", err);
+        if(alsa_revents & (POLLOUT | POLLERR))
+          play(3 * FRAMES);
+      } else
+        poke = 1;
+      break;
 #endif
-    } else if(kid_slot != -1) {
-      if(fds[kid_slot].revents & (POLLOUT | POLLERR))
-        play(3 * FRAMES);
-    } else {
+    case BACKEND_COMMAND:
+      if(cmdfd_slot != -1) {
+        if(fds[cmdfd_slot].revents & (POLLOUT | POLLERR))
+          play(3 * FRAMES);
+      } else
+        poke = 1;
+      break;
+    case BACKEND_NETWORK:
+      if(bfd_slot != -1) {
+        if(fds[bfd_slot].revents & (POLLOUT | POLLERR))
+          play(3 * FRAMES);
+      } else
+        poke = 1;
+      break;
+    }
+    if(poke) {
       /* Some attempt to play must have failed */
       if(playing && !paused)
         play(forceplay);