chiark / gitweb /
playrtp junks old sample data in fill_buffer()
[disorder] / clients / playrtp.c
index 14171355d66149e80263fc499ebf9edfaac73359..33623ab3dcb4608e6d25ef8c285c20221a1c45b6 100644 (file)
  * systems.  There is no support for Microsoft Windows yet, and that will in
  * fact probably an entirely separate program.
  *
- * The program runs (at least) two threads.  listen_thread() is responsible for
- * reading RTP packets off the wire and adding them to the binary heap @ref
- * packets, assuming they are basically sound.
+ * The program runs (at least) three threads.  listen_thread() is responsible
+ * for reading RTP packets off the wire and adding them to the linked list @ref
+ * received_packets, assuming they are basically sound.  queue_thread() takes
+ * packets off this linked list and adds them to @ref packets (an operation
+ * which might be much slower due to contention for @ref lock).
  *
  * The main thread is responsible for actually playing audio.  In ALSA this
  * means it waits until ALSA says it's ready for more audio which it then
@@ -41,6 +43,9 @@
  * Sometimes it happens that there is no audio available to play.  This may
  * because the server went away, or a packet was dropped, or the server
  * deliberately did not send any sound because it encountered a silence.
+ *
+ * Assumptions:
+ * - it is safe to read uint32_t values without a lock protecting them
  */
 
 #include <config.h>
@@ -67,6 +72,7 @@
 #include "defs.h"
 #include "vector.h"
 #include "heap.h"
+#include "timeval.h"
 
 #if HAVE_COREAUDIO_AUDIOHARDWARE_H
 # include <CoreAudio/AudioHardware.h>
@@ -120,6 +126,9 @@ static unsigned maxbuffer;
  * timestamp.
  */
 struct packet {
+  /** @brief Next packet in @ref next_free_packet or @ref received_packets */
+  struct packet *next;
+  
   /** @brief Number of samples in this packet */
   uint32_t nsamples;
 
@@ -177,6 +186,35 @@ static inline int lt_packet(const struct packet *a, const struct packet *b) {
   return lt(a->timestamp, b->timestamp);
 }
 
+/** @brief Received packets
+ * Protected by @ref receive_lock
+ *
+ * Received packets are added to this list, and queue_thread() picks them off
+ * it and adds them to @ref packets.  Whenever a packet is added to it, @ref
+ * receive_cond is signalled.
+ */
+static struct packet *received_packets;
+
+/** @brief Tail of @ref received_packets
+ * Protected by @ref receive_lock
+ */
+static struct packet **received_tail = &received_packets;
+
+/** @brief Lock protecting @ref received_packets 
+ *
+ * Only listen_thread() and queue_thread() ever hold this lock.  It is vital
+ * that queue_thread() not hold it any longer than it strictly has to. */
+static pthread_mutex_t receive_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
+
+/** @brief Condition variable signalled when @ref received_packets is updated
+ *
+ * Used by listen_thread() to notify queue_thread() that it has added another
+ * packet to @ref received_packets. */
+static pthread_cond_t receive_cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
+
+/** @brief Length of @ref received_packets */
+static uint32_t nreceived;
+
 /** @struct pheap 
  * @brief Binary heap of packets ordered by timestamp */
 HEAP_TYPE(pheap, struct packet *, lt_packet);
@@ -184,8 +222,12 @@ HEAP_TYPE(pheap, struct packet *, lt_packet);
 /** @brief Binary heap of received packets */
 static struct pheap packets;
 
-/** @brief Total number of samples available */
-static unsigned long nsamples;
+/** @brief Total number of samples available
+ *
+ * We make this volatile because we inspect it without a protecting lock,
+ * so the usual pthread_* guarantees aren't available.
+ */
+static volatile uint32_t nsamples;
 
 /** @brief Timestamp of next packet to play.
  *
@@ -199,6 +241,12 @@ static uint32_t next_timestamp;
  * This is true when playing and false when just buffering. */
 static int active;
 
+/** @brief Lock protecting @ref packets */
+static pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
+
+/** @brief Condition variable signalled whenever @ref packets is changed */
+static pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
+
 /** @brief Structure of free packet list */
 union free_packet {
   struct packet p;
@@ -231,14 +279,8 @@ static union free_packet *next_free_packet;
  */
 static size_t count_free_packets;
 
-/** @brief Lock protecting @ref packets 
- *
- * This also protects the packet memory allocation infrastructure, @ref
- * free_packets and @ref next_free_packet. */
-static pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
-
-/** @brief Condition variable signalled whenever @ref packets is changed */
-static pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;
+/** @brief Lock protecting packet allocator */
+static pthread_mutex_t mem_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
 
 static const struct option options[] = {
   { "help", no_argument, 0, 'h' },
@@ -248,15 +290,15 @@ static const struct option options[] = {
   { "min", required_argument, 0, 'm' },
   { "max", required_argument, 0, 'x' },
   { "buffer", required_argument, 0, 'b' },
+  { "rcvbuf", required_argument, 0, 'R' },
   { 0, 0, 0, 0 }
 };
 
-/** @brief Return a new packet
- *
- * Assumes that @ref lock is held. */
+/** @brief Return a new packet */
 static struct packet *new_packet(void) {
   struct packet *p;
-
+  
+  pthread_mutex_lock(&mem_lock);
   if(free_packets) {
     p = &free_packets->p;
     free_packets = free_packets->next;
@@ -268,16 +310,17 @@ static struct packet *new_packet(void) {
     p = &(next_free_packet++)->p;
     --count_free_packets;
   }
+  pthread_mutex_unlock(&mem_lock);
   return p;
 }
 
-/** @brief Free a packet
- *
- * Assumes that @ref lock is held. */
+/** @brief Free a packet */
 static void free_packet(struct packet *p) {
   union free_packet *u = (union free_packet *)p;
+  pthread_mutex_lock(&mem_lock);
   u->next = free_packets;
   free_packets = u;
+  pthread_mutex_unlock(&mem_lock);
 }
 
 /** @brief Drop the first packet
@@ -293,6 +336,36 @@ static void drop_first_packet(void) {
   }
 }
 
+/** @brief Background thread adding packets to heap
+ *
+ * This just transfers packets from @ref received_packets to @ref packets.  It
+ * is important that it holds @ref receive_lock for as little time as possible,
+ * in order to minimize the interval between calls to read() in
+ * listen_thread().
+ */
+static void *queue_thread(void attribute((unused)) *arg) {
+  struct packet *p;
+
+  for(;;) {
+    /* Get the next packet */
+    pthread_mutex_lock(&receive_lock);
+    while(!received_packets)
+      pthread_cond_wait(&receive_cond, &receive_lock);
+    p = received_packets;
+    received_packets = p->next;
+    if(!received_packets)
+      received_tail = &received_packets;
+    --nreceived;
+    pthread_mutex_unlock(&receive_lock);
+    /* Add it to the heap */
+    pthread_mutex_lock(&lock);
+    pheap_insert(&packets, p);
+    nsamples += p->nsamples;
+    pthread_cond_broadcast(&cond);
+    pthread_mutex_unlock(&lock);
+  }
+}
+
 /** @brief Background thread collecting samples
  *
  * This function collects samples, perhaps converts them to the target format,
@@ -323,11 +396,8 @@ static void *listen_thread(void attribute((unused)) *arg) {
   struct iovec iov[2];
 
   for(;;) {
-    if(!p) {
-      pthread_mutex_lock(&lock);
+    if(!p)
       p = new_packet();
-      pthread_mutex_unlock(&lock);
-    }
     iov[0].iov_base = &header;
     iov[0].iov_len = sizeof header;
     iov[1].iov_base = p->samples_raw;
@@ -354,7 +424,7 @@ static void *listen_thread(void attribute((unused)) *arg) {
            timestamp, next_timestamp);
       continue;
     }
-    pthread_mutex_lock(&lock);
+    p->next = 0;
     p->flags = 0;
     p->timestamp = timestamp;
     /* Convert to target format */
@@ -377,17 +447,20 @@ static void *listen_thread(void attribute((unused)) *arg) {
      * This is rather unsatisfactory: it means that if packets get heavily
      * out of order then we guarantee dropouts.  But for now... */
     if(nsamples >= maxbuffer) {
-      info("Buffer full");
+      pthread_mutex_lock(&lock);
       while(nsamples >= maxbuffer)
         pthread_cond_wait(&cond, &lock);
+      pthread_mutex_unlock(&lock);
     }
-    /* Add the packet to the heap */
-    pheap_insert(&packets, p);
-    nsamples += p->nsamples;
+    /* Add the packet to the receive queue */
+    pthread_mutex_lock(&receive_lock);
+    *received_tail = p;
+    received_tail = &p->next;
+    ++nreceived;
+    pthread_cond_signal(&receive_cond);
+    pthread_mutex_unlock(&receive_lock);
     /* We'll need a new packet */
     p = 0;
-    pthread_cond_broadcast(&cond);
-    pthread_mutex_unlock(&lock);
   }
 }
 
@@ -403,6 +476,43 @@ static inline int contains(const struct packet *p, uint32_t timestamp) {
           && lt(timestamp, packet_end));
 }
 
+/** @brief Wait until the buffer is adequately full
+ *
+ * Must be called with @ref lock held.
+ */
+static void fill_buffer(void) {
+  while(nsamples)
+    drop_first_packet();
+  info("Buffering...");
+  while(nsamples < readahead)
+    pthread_cond_wait(&cond, &lock);
+  next_timestamp = pheap_first(&packets)->timestamp;
+  active = 1;
+}
+
+/** @brief Find next packet
+ * @return Packet to play or NULL if none found
+ *
+ * The return packet is merely guaranteed not to be in the past: it might be
+ * the first packet in the future rather than one that is actually suitable to
+ * play.
+ *
+ * Must be called with @ref lock held.
+ */
+static struct packet *next_packet(void) {
+  while(pheap_count(&packets)) {
+    struct packet *const p = pheap_first(&packets);
+    if(le(p->timestamp + p->nsamples, next_timestamp)) {
+      /* This packet is in the past.  Drop it and try another one. */
+      drop_first_packet();
+    } else
+      /* This packet is NOT in the past.  (It might be in the future
+       * however.) */
+      return p;
+  }
+  return 0;
+}
+
 #if HAVE_COREAUDIO_AUDIOHARDWARE_H
 /** @brief Callback from Core Audio */
 static OSStatus adioproc
@@ -415,33 +525,16 @@ static OSStatus adioproc
      void attribute((unused)) *inClientData) {
   UInt32 nbuffers = outOutputData->mNumberBuffers;
   AudioBuffer *ab = outOutputData->mBuffers;
-  const struct packet *p;
   uint32_t samples_available;
-  struct timeval in, out;
 
-  gettimeofday(&in, 0);
   pthread_mutex_lock(&lock);
   while(nbuffers > 0) {
     float *samplesOut = ab->mData;
     size_t samplesOutLeft = ab->mDataByteSize / sizeof (float);
 
     while(samplesOutLeft > 0) {
-      /* Look for a suitable packet, dropping any unsuitable ones along the
-       * way.  Unsuitable packets are ones that are in the past. */
-      while(pheap_count(&packets)) {
-        p = pheap_first(&packets);
-        if(le(p->timestamp + p->nsamples, next_timestamp))
-          /* This packet is in the past.  Drop it and try another one. */
-          drop_first_packet();
-        else
-          /* This packet is NOT in the past.  (It might be in the future
-           * however.) */
-          break;
-      }
-      p = pheap_count(&packets) ? pheap_first(&packets) : 0;
+      const struct packet *p = next_packet();
       if(p && contains(p, next_timestamp)) {
-        if(p->flags & IDLE)
-          fprintf(stderr, "\nIDLE\n");
         /* This packet is ready to play */
         const uint32_t packet_end = p->timestamp + p->nsamples;
         const uint32_t offset = next_timestamp - p->timestamp;
@@ -456,7 +549,6 @@ static OSStatus adioproc
           *samplesOut++ = (int16_t)ntohs(*ptr++) * (0.5 / 32767);
         /* We don't bother junking the packet - that'll be dealt with next time
          * round */
-        write(2, ".", 1);
       } else {
         /* No packet is ready to play (and there might be no packet at all) */
         samples_available = p ? p->timestamp - next_timestamp
@@ -468,20 +560,12 @@ static OSStatus adioproc
         next_timestamp += samples_available;
         samplesOut += samples_available;
         samplesOutLeft -= samples_available;
-        write(2, "?", 1);
       }
     }
     ++ab;
     --nbuffers;
   }
   pthread_mutex_unlock(&lock);
-  gettimeofday(&out, 0);
-  {
-    static double max;
-    double thistime = (out.tv_sec - in.tv_sec) + (out.tv_usec - in.tv_usec) / 1000000.0;
-    if(thistime > max)
-      fprintf(stderr, "adioproc: %8.8fs\n", max = thistime);
-  }
   return 0;
 }
 #endif
@@ -581,7 +665,6 @@ static int alsa_writei(const void *s, size_t n) {
     /* Something went wrong */
     switch(frames_written) {
     case -EAGAIN:
-      write(2, "#", 1);
       return 0;
     case -EPIPE:
       error(0, "error calling snd_pcm_writei: %ld",
@@ -603,9 +686,6 @@ static int alsa_writei(const void *s, size_t n) {
  * @return 0 on success, -1 on non-fatal error
  */
 static int alsa_play(const struct packet *p) {
-  if(p->flags & IDLE)
-    write(2, "I", 1);
-  write(2, ".", 1);
   return alsa_writei(p->samples_raw + next_timestamp - p->timestamp,
                      (p->timestamp + p->nsamples) - next_timestamp);
 }
@@ -620,7 +700,6 @@ static int alsa_infill(const struct packet *p) {
 
   if(p && samples_available > p->timestamp - next_timestamp)
     samples_available = p->timestamp - next_timestamp;
-  write(2, "?", 1);
   return alsa_writei(zeros, samples_available);
 }
 
@@ -642,41 +721,6 @@ static void alsa_reset(int hard_reset) {
 }
 #endif
 
-/** @brief Wait until the buffer is adequately full
- *
- * Must be called with @ref lock held.
- */
-static void fill_buffer(void) {
-  info("Buffering...");
-  while(nsamples < readahead)
-    pthread_cond_wait(&cond, &lock);
-  next_timestamp = pheap_first(&packets)->timestamp;
-  active = 1;
-}
-
-/** @brief Find next packet
- * @return Packet to play or NULL if none found
- *
- * The return packet is merely guaranteed not to be in the past: it might be
- * the first packet in the future rather than one that is actually suitable to
- * play.
- *
- * Must be called with @ref lock held.
- */
-static struct packet *next_packet(void) {
-  while(pheap_count(&packets)) {
-    struct packet *const p = pheap_first(&packets);
-    if(le(p->timestamp + p->nsamples, next_timestamp)) {
-      /* This packet is in the past.  Drop it and try another one. */
-      drop_first_packet();
-    } else
-      /* This packet is NOT in the past.  (It might be in the future
-       * however.) */
-      return p;
-  }
-  return 0;
-}
-
 /** @brief Play an RTP stream
  *
  * This is the guts of the program.  It is responsible for:
@@ -691,6 +735,8 @@ static void play_rtp(void) {
 
   /* We receive and convert audio data in a background thread */
   pthread_create(&ltid, 0, listen_thread, 0);
+  /* We have a second thread to add received packets to the queue */
+  pthread_create(&ltid, 0, queue_thread, 0);
 #if API_ALSA
   {
     struct packet *p;
@@ -806,6 +852,7 @@ static void help(void) {
           "  --min, -m FRAMES        Buffer low water mark\n"
           "  --buffer, -b FRAMES     Buffer high water mark\n"
           "  --max, -x FRAMES        Buffer maximum size\n"
+          "  --rcvbuf, -R BYTES      Socket receive buffer size\n"
          "  --help, -h              Display usage message\n"
          "  --version, -V           Display version number\n"
           );
@@ -825,6 +872,8 @@ int main(int argc, char **argv) {
   struct addrinfo *res;
   struct stringlist sl;
   char *sockname;
+  int rcvbuf, target_rcvbuf = 131072;
+  socklen_t len;
 
   static const struct addrinfo prefs = {
     AI_PASSIVE,
@@ -839,7 +888,7 @@ int main(int argc, char **argv) {
 
   mem_init();
   if(!setlocale(LC_CTYPE, "")) fatal(errno, "error calling setlocale");
-  while((n = getopt_long(argc, argv, "hVdD:m:b:x:L:", options, 0)) >= 0) {
+  while((n = getopt_long(argc, argv, "hVdD:m:b:x:L:R:", options, 0)) >= 0) {
     switch(n) {
     case 'h': help();
     case 'V': version();
@@ -849,6 +898,7 @@ int main(int argc, char **argv) {
     case 'b': readahead = 2 * atol(optarg); break;
     case 'x': maxbuffer = 2 * atol(optarg); break;
     case 'L': logfp = fopen(optarg, "w"); break;
+    case 'R': target_rcvbuf = atoi(optarg); break;
     default: fatal(0, "invalid option");
     }
   }
@@ -869,6 +919,22 @@ int main(int argc, char **argv) {
     fatal(errno, "error creating socket");
   if(bind(rtpfd, res->ai_addr, res->ai_addrlen) < 0)
     fatal(errno, "error binding socket to %s", sockname);
+  len = sizeof rcvbuf;
+  if(getsockopt(rtpfd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &rcvbuf, &len) < 0)
+    fatal(errno, "error calling getsockopt SO_RCVBUF");
+  if(target_rcvbuf > rcvbuf) {
+    if(setsockopt(rtpfd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF,
+                  &target_rcvbuf, sizeof target_rcvbuf) < 0)
+      error(errno, "error calling setsockopt SO_RCVBUF %d", 
+            target_rcvbuf);
+      /* We try to carry on anyway */
+    else
+      info("changed socket receive buffer from %d to %d",
+           rcvbuf, target_rcvbuf);
+  } else
+    info("default socket receive buffer %d", rcvbuf);
+  if(logfp)
+    info("WARNING: -L option can impact performance");
   play_rtp();
   return 0;
 }