libs/backends/alsa/alsa_audiobackend.cc

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2014 Robin Gareus <robin@gareus.org>
   3  * Copyright (C) 2013 Paul Davis
   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 2 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, write to the Free Software
  17  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  18  */
  19
  20 #include <regex.h>
  21 #include <sys/mman.h>
  22 #include <sys/time.h>
  23
  24 #include <glibmm.h>
  25
  26 #include "alsa_audiobackend.h"
  27 #include "rt_thread.h"
  28
  29 #include "pbd/compose.h"
  30 #include "pbd/error.h"
  31 #include "pbd/file_utils.h"
  32 #include "ardour/filesystem_paths.h"
  33 #include "ardour/port_manager.h"
  34 #include "ardouralsautil/devicelist.h"
  35 #include "i18n.h"
  36
  37 using namespace ARDOUR;
  38
  39 static std::string s_instance_name;
  40 size_t AlsaAudioBackend::_max_buffer_size = 8192;
  41
  42 AlsaAudioBackend::AlsaAudioBackend (AudioEngine& e, AudioBackendInfo& info)
  43         : AudioBackend (e, info)
  44         , _pcmi (0)
  45         , _run (false)
  46         , _active (false)
  47         , _freewheeling (false)
  48         , _measure_latency (false)
  49         , _audio_device("")
  50         , _midi_driver_option(_("None"))
  51         , _device_reservation(0)
  52         , _samplerate (48000)
  53         , _samples_per_period (1024)
  54         , _periods_per_cycle (2)
  55         , _n_inputs (0)
  56         , _n_outputs (0)
  57         , _systemic_audio_input_latency (0)
  58         , _systemic_audio_output_latency (0)
  59         , _dsp_load (0)
  60         , _processed_samples (0)
  61         , _port_change_flag (false)
  62 {
  63         _instance_name = s_instance_name;
  64         pthread_mutex_init (&_port_callback_mutex, 0);
  65 }
  66
  67 AlsaAudioBackend::~AlsaAudioBackend ()
  68 {
  69         pthread_mutex_destroy (&_port_callback_mutex);
  70 }
  71
  72 /* AUDIOBACKEND API */
  73
  74 std::string
  75 AlsaAudioBackend::name () const
  76 {
  77         return X_("ALSA");
  78 }
  79
  80 bool
  81 AlsaAudioBackend::is_realtime () const
  82 {
  83         return true;
  84 }
  85
  86 std::vector<AudioBackend::DeviceStatus>
  87 AlsaAudioBackend::enumerate_devices () const
  88 {
  89         std::vector<AudioBackend::DeviceStatus> s;
  90         std::map<std::string, std::string> devices;
  91         get_alsa_audio_device_names(devices);
  92         for (std::map<std::string, std::string>::const_iterator i = devices.begin (); i != devices.end(); ++i) {
  93                 s.push_back (DeviceStatus (i->first, true));
  94         }
  95         return s;
  96 }
  97
  98 void
  99 AlsaAudioBackend::reservation_stdout (std::string d, size_t /* s */)
 100 {
 101   if (d.substr(0, 19) == "Acquired audio-card") {
 102                 _reservation_succeeded = true;
 103         }
 104 }
 105
 106 void
 107 AlsaAudioBackend::release_device()
 108 {
 109         _reservation_connection.drop_connections();
 110         ARDOUR::SystemExec * tmp = _device_reservation;
 111         _device_reservation = 0;
 112         delete tmp;
 113 }
 114
 115 bool
 116 AlsaAudioBackend::acquire_device(const char* device_name)
 117 {
 118         /* This is  quick hack, ideally we'll link against libdbus and implement a dbus-listener
 119          * that owns the device. here we try to get away by just requesting it and then block it...
 120          * (pulseaudio periodically checks anyway)
 121          *
 122          * dbus-send --session --print-reply --type=method_call --dest=org.freedesktop.ReserveDevice1.Audio2 /org/freedesktop/ReserveDevice1/Audio2 org.freedesktop.ReserveDevice1.RequestRelease int32:4
 123          * -> should not return  'boolean false'
 124          */
 125         int device_number = card_to_num(device_name);
 126         if (device_number < 0) return false;
 127
 128         assert(_device_reservation == 0);
 129         _reservation_succeeded = false;
 130
 131         std::string request_device_exe;
 132         if (!PBD::find_file_in_search_path (
 133                                 PBD::Searchpath(Glib::build_filename(ARDOUR::ardour_dll_directory(), "ardouralsautil")
 134                                         + G_SEARCHPATH_SEPARATOR_S + ARDOUR::ardour_dll_directory()),
 135                                 "ardour-request-device", request_device_exe))
 136         {
 137                 PBD::warning << "ardour-request-device binary was not found..'" << endmsg;
 138                 return false;
 139         }
 140         else
 141         {
 142                 char **argp;
 143                 char tmp[128];
 144                 argp=(char**) calloc(5,sizeof(char*));
 145                 argp[0] = strdup(request_device_exe.c_str());
 146                 argp[1] = strdup("-P");
 147                 snprintf(tmp, sizeof(tmp), "%d", getpid());
 148                 argp[2] = strdup(tmp);
 149                 snprintf(tmp, sizeof(tmp), "Audio%d", device_number);
 150                 argp[3] = strdup(tmp);
 151                 argp[4] = 0;
 152
 153                 _device_reservation = new ARDOUR::SystemExec(request_device_exe, argp);
 154                 _device_reservation->ReadStdout.connect_same_thread (_reservation_connection, boost::bind (&AlsaAudioBackend::reservation_stdout, this, _1 ,_2));
 155                 _device_reservation->Terminated.connect_same_thread (_reservation_connection, boost::bind (&AlsaAudioBackend::release_device, this));
 156                 if (_device_reservation->start(0)) {
 157                         PBD::warning << _("AlsaAudioBackend: Device Request failed.") << endmsg;
 158                         release_device();
 159                         return false;
 160                 }
 161         }
 162         // wait to check if reservation suceeded.
 163         int timeout = 500; // 5 sec
 164         while (_device_reservation && !_reservation_succeeded && --timeout > 0) {
 165                 Glib::usleep(10000);
 166         }
 167         if (timeout == 0 || !_reservation_succeeded) {
 168                 PBD::warning << _("AlsaAudioBackend: Device Reservation failed.") << endmsg;
 169                 release_device();
 170                 return false;
 171         }
 172         return true;
 173 }
 174
 175 std::vector<float>
 176 AlsaAudioBackend::available_sample_rates (const std::string&) const
 177 {
 178         std::vector<float> sr;
 179         sr.push_back (8000.0);
 180         sr.push_back (22050.0);
 181         sr.push_back (24000.0);
 182         sr.push_back (44100.0);
 183         sr.push_back (48000.0);
 184         sr.push_back (88200.0);
 185         sr.push_back (96000.0);
 186         sr.push_back (176400.0);
 187         sr.push_back (192000.0);
 188         return sr;
 189 }
 190
 191 std::vector<uint32_t>
 192 AlsaAudioBackend::available_buffer_sizes (const std::string&) const
 193 {
 194         std::vector<uint32_t> bs;
 195         bs.push_back (32);
 196         bs.push_back (64);
 197         bs.push_back (128);
 198         bs.push_back (256);
 199         bs.push_back (512);
 200         bs.push_back (1024);
 201         bs.push_back (2048);
 202         bs.push_back (4096);
 203         bs.push_back (8192);
 204         return bs;
 205 }
 206
 207 uint32_t
 208 AlsaAudioBackend::available_input_channel_count (const std::string&) const
 209 {
 210         return 128; // TODO query current device
 211 }
 212
 213 uint32_t
 214 AlsaAudioBackend::available_output_channel_count (const std::string&) const
 215 {
 216         return 128; // TODO query current device
 217 }
 218
 219 bool
 220 AlsaAudioBackend::can_change_sample_rate_when_running () const
 221 {
 222         return false;
 223 }
 224
 225 bool
 226 AlsaAudioBackend::can_change_buffer_size_when_running () const
 227 {
 228         return false;
 229 }
 230
 231 int
 232 AlsaAudioBackend::set_device_name (const std::string& d)
 233 {
 234         _audio_device = d;
 235         return 0;
 236 }
 237
 238 int
 239 AlsaAudioBackend::set_sample_rate (float sr)
 240 {
 241         if (sr <= 0) { return -1; }
 242         _samplerate = sr;
 243         engine.sample_rate_change (sr);
 244         return 0;
 245 }
 246
 247 int
 248 AlsaAudioBackend::set_buffer_size (uint32_t bs)
 249 {
 250         if (bs <= 0 || bs >= _max_buffer_size) {
 251                 return -1;
 252         }
 253         _samples_per_period = bs;
 254         engine.buffer_size_change (bs);
 255         return 0;
 256 }
 257
 258 int
 259 AlsaAudioBackend::set_interleaved (bool yn)
 260 {
 261         if (!yn) { return 0; }
 262         return -1;
 263 }
 264
 265 int
 266 AlsaAudioBackend::set_input_channels (uint32_t cc)
 267 {
 268         _n_inputs = cc;
 269         return 0;
 270 }
 271
 272 int
 273 AlsaAudioBackend::set_output_channels (uint32_t cc)
 274 {
 275         _n_outputs = cc;
 276         return 0;
 277 }
 278
 279 int
 280 AlsaAudioBackend::set_systemic_input_latency (uint32_t sl)
 281 {
 282         _systemic_audio_input_latency = sl;
 283         return 0;
 284 }
 285
 286 int
 287 AlsaAudioBackend::set_systemic_output_latency (uint32_t sl)
 288 {
 289         _systemic_audio_output_latency = sl;
 290         return 0;
 291 }
 292
 293 int
 294 AlsaAudioBackend::set_systemic_midi_input_latency (std::string const device, uint32_t sl)
 295 {
 296         struct AlsaMidiDeviceInfo * nfo = midi_device_info(device);
 297         if (!nfo) return -1;
 298         nfo->systemic_input_latency = sl;
 299         return 0;
 300 }
 301
 302 int
 303 AlsaAudioBackend::set_systemic_midi_output_latency (std::string const device, uint32_t sl)
 304 {
 305         struct AlsaMidiDeviceInfo * nfo = midi_device_info(device);
 306         if (!nfo) return -1;
 307         nfo->systemic_output_latency = sl;
 308         return 0;
 309 }
 310
 311 /* Retrieving parameters */
 312 std::string
 313 AlsaAudioBackend::device_name () const
 314 {
 315         return _audio_device;
 316 }
 317
 318 float
 319 AlsaAudioBackend::sample_rate () const
 320 {
 321         return _samplerate;
 322 }
 323
 324 uint32_t
 325 AlsaAudioBackend::buffer_size () const
 326 {
 327         return _samples_per_period;
 328 }
 329
 330 bool
 331 AlsaAudioBackend::interleaved () const
 332 {
 333         return false;
 334 }
 335
 336 uint32_t
 337 AlsaAudioBackend::input_channels () const
 338 {
 339         return _n_inputs;
 340 }
 341
 342 uint32_t
 343 AlsaAudioBackend::output_channels () const
 344 {
 345         return _n_outputs;
 346 }
 347
 348 uint32_t
 349 AlsaAudioBackend::systemic_input_latency () const
 350 {
 351         return _systemic_audio_input_latency;
 352 }
 353
 354 uint32_t
 355 AlsaAudioBackend::systemic_output_latency () const
 356 {
 357         return _systemic_audio_output_latency;
 358 }
 359
 360 uint32_t
 361 AlsaAudioBackend::systemic_midi_input_latency (std::string const device) const
 362 {
 363         struct AlsaMidiDeviceInfo * nfo = midi_device_info(device);
 364         if (!nfo) return 0;
 365         return nfo->systemic_input_latency;
 366 }
 367
 368 uint32_t
 369 AlsaAudioBackend::systemic_midi_output_latency (std::string const device) const
 370 {
 371         struct AlsaMidiDeviceInfo * nfo = midi_device_info(device);
 372         if (!nfo) return 0;
 373         return nfo->systemic_output_latency;
 374 }
 375
 376 /* MIDI */
 377 struct AlsaAudioBackend::AlsaMidiDeviceInfo *
 378 AlsaAudioBackend::midi_device_info(std::string const name) const {
 379         for (std::map<std::string, struct AlsaMidiDeviceInfo*>::const_iterator i = _midi_devices.begin (); i != _midi_devices.end(); ++i) {
 380                 if (i->first == name) {
 381                         return (i->second);
 382                 }
 383         }
 384
 385         assert(_midi_driver_option != _("None"));
 386
 387         std::map<std::string, std::string> devices;
 388         if (_midi_driver_option == _("ALSA raw devices")) {
 389                 get_alsa_rawmidi_device_names(devices);
 390         } else {
 391                 get_alsa_sequencer_names (devices);
 392         }
 393
 394         for (std::map<std::string, std::string>::const_iterator i = devices.begin (); i != devices.end(); ++i) {
 395                 if (i->first == name) {
 396                         _midi_devices[name] = new AlsaMidiDeviceInfo();
 397                         return _midi_devices[name];
 398                 }
 399         }
 400         return 0;
 401 }
 402
 403 std::vector<std::string>
 404 AlsaAudioBackend::enumerate_midi_options () const
 405 {
 406         std::vector<std::string> m;
 407         m.push_back (_("None"));
 408         m.push_back (_("ALSA raw devices"));
 409         m.push_back (_("ALSA sequencer"));
 410         return m;
 411 }
 412
 413 std::vector<AudioBackend::DeviceStatus>
 414 AlsaAudioBackend::enumerate_midi_devices () const
 415 {
 416         std::vector<AudioBackend::DeviceStatus> s;
 417         std::map<std::string, std::string> devices;
 418
 419         if (_midi_driver_option == _("ALSA raw devices")) {
 420                 get_alsa_rawmidi_device_names (devices);
 421         }
 422         else if (_midi_driver_option == _("ALSA sequencer")) {
 423                 get_alsa_sequencer_names (devices);
 424         } else {
 425                 return s;
 426         }
 427
 428         for (std::map<std::string, std::string>::const_iterator i = devices.begin (); i != devices.end(); ++i) {
 429                 s.push_back (DeviceStatus (i->first, true));
 430         }
 431         return s;
 432 }
 433
 434 int
 435 AlsaAudioBackend::set_midi_option (const std::string& opt)
 436 {
 437         if (opt != _("None") && opt != _("ALSA raw devices") && opt != _("ALSA sequencer")) {
 438                 return -1;
 439         }
 440         _midi_driver_option = opt;
 441         return 0;
 442 }
 443
 444 std::string
 445 AlsaAudioBackend::midi_option () const
 446 {
 447         return _midi_driver_option;
 448 }
 449
 450 int
 451 AlsaAudioBackend::set_midi_device_enabled (std::string const device, bool enable)
 452 {
 453         struct AlsaMidiDeviceInfo * nfo = midi_device_info(device);
 454         if (!nfo) return -1;
 455         nfo->enabled = enable;
 456         return 0;
 457 }
 458
 459 bool
 460 AlsaAudioBackend::midi_device_enabled (std::string const device) const
 461 {
 462         struct AlsaMidiDeviceInfo * nfo = midi_device_info(device);
 463         if (!nfo) return false;
 464         return nfo->enabled;
 465 }
 466
 467 /* State Control */
 468
 469 static void * pthread_process (void *arg)
 470 {
 471         AlsaAudioBackend *d = static_cast<AlsaAudioBackend *>(arg);
 472         d->main_process_thread ();
 473         pthread_exit (0);
 474         return 0;
 475 }
 476
 477 int
 478 AlsaAudioBackend::_start (bool for_latency_measurement)
 479 {
 480         if (!_active && _run) {
 481                 // recover from 'halted', reap threads
 482                 stop();
 483         }
 484
 485         if (_active || _run) {
 486                 PBD::error << _("AlsaAudioBackend: already active.") << endmsg;
 487                 return -1;
 488         }
 489
 490         if (_ports.size()) {
 491                 PBD::warning << _("AlsaAudioBackend: recovering from unclean shutdown, port registry is not empty.") << endmsg;
 492                 _system_inputs.clear();
 493                 _system_outputs.clear();
 494                 _system_midi_in.clear();
 495                 _system_midi_out.clear();
 496                 _ports.clear();
 497         }
 498
 499         release_device();
 500
 501         assert(_rmidi_in.size() == 0);
 502         assert(_rmidi_out.size() == 0);
 503         assert(_pcmi == 0);
 504
 505         std::string alsa_device;
 506         std::map<std::string, std::string> devices;
 507         get_alsa_audio_device_names(devices);
 508         for (std::map<std::string, std::string>::const_iterator i = devices.begin (); i != devices.end(); ++i) {
 509                 if (i->first == _audio_device) {
 510                         alsa_device = i->second;
 511                         break;
 512                 }
 513         }
 514
 515         acquire_device(alsa_device.c_str());
 516         _pcmi = new Alsa_pcmi (alsa_device.c_str(), alsa_device.c_str(), 0, _samplerate, _samples_per_period, _periods_per_cycle, 0);
 517         switch (_pcmi->state ()) {
 518                 case 0: /* OK */ break;
 519                 case -1: PBD::error << _("AlsaAudioBackend: failed to open device.") << endmsg; break;
 520                 case -2: PBD::error << _("AlsaAudioBackend: failed to allocate parameters.") << endmsg; break;
 521                 case -3: PBD::error << _("AlsaAudioBackend: cannot set requested sample rate.") << endmsg; break;
 522                 case -4: PBD::error << _("AlsaAudioBackend: cannot set requested period size.") << endmsg; break;
 523                 case -5: PBD::error << _("AlsaAudioBackend: cannot set requested number of periods.") << endmsg; break;
 524                 case -6: PBD::error << _("AlsaAudioBackend: unsupported sample format.") << endmsg; break;
 525                 default: PBD::error << _("AlsaAudioBackend: initialization failed.") << endmsg; break;
 526         }
 527         if (_pcmi->state ()) {
 528                 delete _pcmi; _pcmi = 0;
 529                 release_device();
 530                 return -1;
 531         }
 532
 533 #ifndef NDEBUG
 534         _pcmi->printinfo ();
 535 #endif
 536
 537         if (_n_outputs != _pcmi->nplay ()) {
 538                 if (_n_outputs == 0) {
 539                  _n_outputs = _pcmi->nplay ();
 540                 } else {
 541                  _n_outputs = std::min (_n_outputs, _pcmi->nplay ());
 542                 }
 543                 PBD::warning << _("AlsaAudioBackend: adjusted output channel count to match device.") << endmsg;
 544         }
 545
 546         if (_n_inputs != _pcmi->ncapt ()) {
 547                 if (_n_inputs == 0) {
 548                  _n_inputs = _pcmi->ncapt ();
 549                 } else {
 550                  _n_inputs = std::min (_n_inputs, _pcmi->ncapt ());
 551                 }
 552                 PBD::warning << _("AlsaAudioBackend: adjusted input channel count to match device.") << endmsg;
 553         }
 554
 555         if (_pcmi->fsize() != _samples_per_period) {
 556                 _samples_per_period = _pcmi->fsize();
 557                 PBD::warning << _("AlsaAudioBackend: samples per period does not match.") << endmsg;
 558         }
 559
 560         if (_pcmi->fsamp() != _samplerate) {
 561                 _samplerate = _pcmi->fsamp();
 562                 engine.sample_rate_change (_samplerate);
 563                 PBD::warning << _("AlsaAudioBackend: sample rate does not match.") << endmsg;
 564         }
 565
 566         _measure_latency = for_latency_measurement;
 567
 568         register_system_midi_ports();
 569
 570         if (register_system_audio_ports()) {
 571                 PBD::error << _("AlsaAudioBackend: failed to register system ports.") << endmsg;
 572                 delete _pcmi; _pcmi = 0;
 573                 release_device();
 574                 return -1;
 575         }
 576
 577         engine.sample_rate_change (_samplerate);
 578         engine.buffer_size_change (_samples_per_period);
 579
 580         if (engine.reestablish_ports ()) {
 581                 PBD::error << _("AlsaAudioBackend: Could not re-establish ports.") << endmsg;
 582                 delete _pcmi; _pcmi = 0;
 583                 release_device();
 584                 return -1;
 585         }
 586
 587         engine.reconnect_ports ();
 588         _run = true;
 589         _port_change_flag = false;
 590
 591         if (_realtime_pthread_create (SCHED_FIFO, -20, 100000,
 592                                 &_main_thread, pthread_process, this))
 593         {
 594                 if (pthread_create (&_main_thread, NULL, pthread_process, this))
 595                 {
 596                         PBD::error << _("AlsaAudioBackend: failed to create process thread.") << endmsg;
 597                         delete _pcmi; _pcmi = 0;
 598                         release_device();
 599                         _run = false;
 600                         return -1;
 601                 } else {
 602                         PBD::warning << _("AlsaAudioBackend: cannot acquire realtime permissions.") << endmsg;
 603                 }
 604         }
 605
 606         int timeout = 5000;
 607         while (!_active && --timeout > 0) { Glib::usleep (1000); }
 608
 609         if (timeout == 0 || !_active) {
 610                 PBD::error << _("AlsaAudioBackend: failed to start process thread.") << endmsg;
 611                 delete _pcmi; _pcmi = 0;
 612                 release_device();
 613                 _run = false;
 614                 return -1;
 615         }
 616
 617         return 0;
 618 }
 619
 620 int
 621 AlsaAudioBackend::stop ()
 622 {
 623         void *status;
 624         if (!_run) {
 625                 return 0;
 626         }
 627
 628         _run = false;
 629         if (pthread_join (_main_thread, &status)) {
 630                 PBD::error << _("AlsaAudioBackend: failed to terminate.") << endmsg;
 631                 return -1;
 632         }
 633
 634         while (!_rmidi_out.empty ()) {
 635                 AlsaMidiIO *m = _rmidi_out.back ();
 636                 m->stop();
 637                 _rmidi_out.pop_back ();
 638                 delete m;
 639         }
 640         while (!_rmidi_in.empty ()) {
 641                 AlsaMidiIO *m = _rmidi_in.back ();
 642                 m->stop();
 643                 _rmidi_in.pop_back ();
 644                 delete m;
 645         }
 646
 647         unregister_system_ports();
 648         delete _pcmi; _pcmi = 0;
 649         release_device();
 650
 651         return (_active == false) ? 0 : -1;
 652 }
 653
 654 int
 655 AlsaAudioBackend::freewheel (bool onoff)
 656 {
 657         if (onoff == _freewheeling) {
 658                 return 0;
 659         }
 660         _freewheeling = onoff;
 661         engine.freewheel_callback (onoff);
 662         return 0;
 663 }
 664
 665 float
 666 AlsaAudioBackend::dsp_load () const
 667 {
 668         return 100.f * _dsp_load;
 669 }
 670
 671 size_t
 672 AlsaAudioBackend::raw_buffer_size (DataType t)
 673 {
 674         switch (t) {
 675                 case DataType::AUDIO:
 676                         return _samples_per_period * sizeof(Sample);
 677                 case DataType::MIDI:
 678                         return _max_buffer_size; // XXX not really limited
 679         }
 680         return 0;
 681 }
 682
 683 /* Process time */
 684 pframes_t
 685 AlsaAudioBackend::sample_time ()
 686 {
 687         return _processed_samples;
 688 }
 689
 690 pframes_t
 691 AlsaAudioBackend::sample_time_at_cycle_start ()
 692 {
 693         return _processed_samples;
 694 }
 695
 696 pframes_t
 697 AlsaAudioBackend::samples_since_cycle_start ()
 698 {
 699         return 0;
 700 }
 701
 702
 703 void *
 704 AlsaAudioBackend::alsa_process_thread (void *arg)
 705 {
 706         ThreadData* td = reinterpret_cast<ThreadData*> (arg);
 707         boost::function<void ()> f = td->f;
 708         delete td;
 709         f ();
 710         return 0;
 711 }
 712
 713 int
 714 AlsaAudioBackend::create_process_thread (boost::function<void()> func)
 715 {
 716         pthread_t thread_id;
 717         pthread_attr_t attr;
 718         size_t stacksize = 100000;
 719
 720         ThreadData* td = new ThreadData (this, func, stacksize);
 721
 722         if (_realtime_pthread_create (SCHED_FIFO, -21, stacksize,
 723                                 &thread_id, alsa_process_thread, td)) {
 724                 pthread_attr_init (&attr);
 725                 pthread_attr_setstacksize (&attr, stacksize);
 726                 if (pthread_create (&thread_id, &attr, alsa_process_thread, td)) {
 727                         PBD::error << _("AudioEngine: cannot create process thread.") << endmsg;
 728                         pthread_attr_destroy (&attr);
 729                         return -1;
 730                 }
 731                 pthread_attr_destroy (&attr);
 732         }
 733
 734         _threads.push_back (thread_id);
 735         return 0;
 736 }
 737
 738 int
 739 AlsaAudioBackend::join_process_threads ()
 740 {
 741         int rv = 0;
 742
 743         for (std::vector<pthread_t>::const_iterator i = _threads.begin (); i != _threads.end (); ++i)
 744         {
 745                 void *status;
 746                 if (pthread_join (*i, &status)) {
 747                         PBD::error << _("AudioEngine: cannot terminate process thread.") << endmsg;
 748                         rv -= 1;
 749                 }
 750         }
 751         _threads.clear ();
 752         return rv;
 753 }
 754
 755 bool
 756 AlsaAudioBackend::in_process_thread ()
 757 {
 758         for (std::vector<pthread_t>::const_iterator i = _threads.begin (); i != _threads.end (); ++i)
 759         {
 760                 if (pthread_equal (*i, pthread_self ()) != 0) {
 761                         return true;
 762                 }
 763         }
 764         return false;
 765 }
 766
 767 uint32_t
 768 AlsaAudioBackend::process_thread_count ()
 769 {
 770         return _threads.size ();
 771 }
 772
 773 void
 774 AlsaAudioBackend::update_latencies ()
 775 {
 776         // trigger latency callback in RT thread (locked graph)
 777         port_connect_add_remove_callback();
 778 }
 779
 780 /* PORTENGINE API */
 781
 782 void*
 783 AlsaAudioBackend::private_handle () const
 784 {
 785         return NULL;
 786 }
 787
 788 const std::string&
 789 AlsaAudioBackend::my_name () const
 790 {
 791         return _instance_name;
 792 }
 793
 794 bool
 795 AlsaAudioBackend::available () const
 796 {
 797         return _run && _active;
 798 }
 799
 800 uint32_t
 801 AlsaAudioBackend::port_name_size () const
 802 {
 803         return 256;
 804 }
 805
 806 int
 807 AlsaAudioBackend::set_port_name (PortEngine::PortHandle port, const std::string& name)
 808 {
 809         if (!valid_port (port)) {
 810                 PBD::error << _("AlsaBackend::set_port_name: Invalid Port(s)") << endmsg;
 811                 return -1;
 812         }
 813         return static_cast<AlsaPort*>(port)->set_name (_instance_name + ":" + name);
 814 }
 815
 816 std::string
 817 AlsaAudioBackend::get_port_name (PortEngine::PortHandle port) const
 818 {
 819         if (!valid_port (port)) {
 820                 PBD::error << _("AlsaBackend::get_port_name: Invalid Port(s)") << endmsg;
 821                 return std::string ();
 822         }
 823         return static_cast<AlsaPort*>(port)->name ();
 824 }
 825
 826 PortEngine::PortHandle
 827 AlsaAudioBackend::get_port_by_name (const std::string& name) const
 828 {
 829         PortHandle port = (PortHandle) find_port (name);
 830         return port;
 831 }
 832
 833 int
 834 AlsaAudioBackend::get_ports (
 835                 const std::string& port_name_pattern,
 836                 DataType type, PortFlags flags,
 837                 std::vector<std::string>& port_names) const
 838 {
 839         int rv = 0;
 840         regex_t port_regex;
 841         bool use_regexp = false;
 842         if (port_name_pattern.size () > 0) {
 843                 if (!regcomp (&port_regex, port_name_pattern.c_str (), REG_EXTENDED|REG_NOSUB)) {
 844                         use_regexp = true;
 845                 }
 846         }
 847         for (size_t i = 0; i < _ports.size (); ++i) {
 848                 AlsaPort* port = _ports[i];
 849                 if ((port->type () == type) && (port->flags () & flags)) {
 850                         if (!use_regexp || !regexec (&port_regex, port->name ().c_str (), 0, NULL, 0)) {
 851                                 port_names.push_back (port->name ());
 852                                 ++rv;
 853                         }
 854                 }
 855         }
 856         if (use_regexp) {
 857                 regfree (&port_regex);
 858         }
 859         return rv;
 860 }
 861
 862 DataType
 863 AlsaAudioBackend::port_data_type (PortEngine::PortHandle port) const
 864 {
 865         if (!valid_port (port)) {
 866                 return DataType::NIL;
 867         }
 868         return static_cast<AlsaPort*>(port)->type ();
 869 }
 870
 871 PortEngine::PortHandle
 872 AlsaAudioBackend::register_port (
 873                 const std::string& name,
 874                 ARDOUR::DataType type,
 875                 ARDOUR::PortFlags flags)
 876 {
 877         if (name.size () == 0) { return 0; }
 878         if (flags & IsPhysical) { return 0; }
 879         return add_port (_instance_name + ":" + name, type, flags);
 880 }
 881
 882 PortEngine::PortHandle
 883 AlsaAudioBackend::add_port (
 884                 const std::string& name,
 885                 ARDOUR::DataType type,
 886                 ARDOUR::PortFlags flags)
 887 {
 888         assert(name.size ());
 889         if (find_port (name)) {
 890                 PBD::error << _("AlsaBackend::register_port: Port already exists:")
 891                                 << " (" << name << ")" << endmsg;
 892                 return 0;
 893         }
 894         AlsaPort* port = NULL;
 895         switch (type) {
 896                 case DataType::AUDIO:
 897                         port = new AlsaAudioPort (*this, name, flags);
 898                         break;
 899                 case DataType::MIDI:
 900                         port = new AlsaMidiPort (*this, name, flags);
 901                         break;
 902                 default:
 903                         PBD::error << _("AlsaBackend::register_port: Invalid Data Type.") << endmsg;
 904                         return 0;
 905         }
 906
 907         _ports.push_back (port);
 908
 909         return port;
 910 }
 911
 912 void
 913 AlsaAudioBackend::unregister_port (PortEngine::PortHandle port_handle)
 914 {
 915         if (!valid_port (port_handle)) {
 916                 PBD::error << _("AlsaBackend::unregister_port: Invalid Port.") << endmsg;
 917         }
 918         AlsaPort* port = static_cast<AlsaPort*>(port_handle);
 919         std::vector<AlsaPort*>::iterator i = std::find (_ports.begin (), _ports.end (), static_cast<AlsaPort*>(port_handle));
 920         if (i == _ports.end ()) {
 921                 PBD::error << _("AlsaBackend::unregister_port: Failed to find port") << endmsg;
 922                 return;
 923         }
 924         disconnect_all(port_handle);
 925         _ports.erase (i);
 926         delete port;
 927 }
 928
 929 int
 930 AlsaAudioBackend::register_system_audio_ports()
 931 {
 932         LatencyRange lr;
 933
 934         const int a_ins = _n_inputs > 0 ? _n_inputs : 2;
 935         const int a_out = _n_outputs > 0 ? _n_outputs : 2;
 936
 937         /* audio ports */
 938         lr.min = lr.max = _samples_per_period + (_measure_latency ? 0 : _systemic_audio_input_latency);
 939         for (int i = 1; i <= a_ins; ++i) {
 940                 char tmp[64];
 941                 snprintf(tmp, sizeof(tmp), "system:capture_%d", i);
 942                 PortHandle p = add_port(std::string(tmp), DataType::AUDIO, static_cast<PortFlags>(IsOutput | IsPhysical | IsTerminal));
 943                 if (!p) return -1;
 944                 set_latency_range (p, false, lr);
 945                 _system_inputs.push_back(static_cast<AlsaPort*>(p));
 946         }
 947
 948         lr.min = lr.max = _samples_per_period + (_measure_latency ? 0 : _systemic_audio_output_latency);
 949         for (int i = 1; i <= a_out; ++i) {
 950                 char tmp[64];
 951                 snprintf(tmp, sizeof(tmp), "system:playback_%d", i);
 952                 PortHandle p = add_port(std::string(tmp), DataType::AUDIO, static_cast<PortFlags>(IsInput | IsPhysical | IsTerminal));
 953                 if (!p) return -1;
 954                 set_latency_range (p, true, lr);
 955                 _system_outputs.push_back(static_cast<AlsaPort*>(p));
 956         }
 957         return 0;
 958 }
 959
 960 int
 961 AlsaAudioBackend::register_system_midi_ports()
 962 {
 963         std::map<std::string, std::string> devices;
 964         int midi_ins = 0;
 965         int midi_outs = 0;
 966
 967         if (_midi_driver_option == _("None")) {
 968                 return 0;
 969         } else if (_midi_driver_option == _("ALSA raw devices")) {
 970                 get_alsa_rawmidi_device_names(devices);
 971         } else {
 972                 get_alsa_sequencer_names (devices);
 973         }
 974
 975         for (std::map<std::string, std::string>::const_iterator i = devices.begin (); i != devices.end(); ++i) {
 976                 struct AlsaMidiDeviceInfo * nfo = midi_device_info(i->first);
 977                 if (!nfo) continue;
 978                 if (!nfo->enabled) continue;
 979
 980                 AlsaMidiOut *mout;
 981                 if (_midi_driver_option == _("ALSA raw devices")) {
 982                         mout = new AlsaRawMidiOut (i->second.c_str());
 983                 } else {
 984                         mout = new AlsaSeqMidiOut (i->second.c_str());
 985                 }
 986
 987                 if (mout->state ()) {
 988                         PBD::warning << string_compose (
 989                                         _("AlsaMidiOut: failed to open midi device '%1'."), i->second)
 990                                 << endmsg;
 991                         delete mout;
 992                 } else {
 993                         mout->setup_timing(_samples_per_period, _samplerate);
 994                         mout->sync_time (g_get_monotonic_time());
 995                         if (mout->start ()) {
 996                                 PBD::warning << string_compose (
 997                                                 _("AlsaMidiOut: failed to start midi device '%1'."), i->second)
 998                                         << endmsg;
 999                                 delete mout;
1000                         } else {
1001                                 char tmp[64];
1002                                 snprintf(tmp, sizeof(tmp), "system:midi_playback_%d", ++midi_ins);
1003                                 PortHandle p = add_port(std::string(tmp), DataType::MIDI, static_cast<PortFlags>(IsInput | IsPhysical | IsTerminal));
1004                                 if (!p) {
1005                                         mout->stop();
1006                                         delete mout;
1007                                 }
1008                                 LatencyRange lr;
1009                                 lr.min = lr.max = _samples_per_period + (_measure_latency ? 0 : nfo->systemic_output_latency);
1010                                 set_latency_range (p, false, lr);
1011                                 _system_midi_out.push_back(static_cast<AlsaPort*>(p));
1012                                 _rmidi_out.push_back (mout);
1013                         }
1014                 }
1015
1016                 AlsaMidiIn *midin;
1017                 if (_midi_driver_option == _("ALSA raw devices")) {
1018                         midin = new AlsaRawMidiIn (i->second.c_str());
1019                 } else {
1020                         midin = new AlsaSeqMidiIn (i->second.c_str());
1021                 }
1022
1023                 if (midin->state ()) {
1024                         PBD::warning << string_compose (
1025                                         _("AlsaMidiIn: failed to open midi device '%1'."), i->second)
1026                                 << endmsg;
1027                         delete midin;
1028                 } else {
1029                         midin->setup_timing(_samples_per_period, _samplerate);
1030                         midin->sync_time (g_get_monotonic_time());
1031                         if (midin->start ()) {
1032                                 PBD::warning << string_compose (
1033                                                 _("AlsaMidiIn: failed to start midi device '%1'."), i->second)
1034                                         << endmsg;
1035                                 delete midin;
1036                         } else {
1037                                 char tmp[64];
1038                                 snprintf(tmp, sizeof(tmp), "system:midi_capture_%d", ++midi_outs);
1039                                 PortHandle p = add_port(std::string(tmp), DataType::MIDI, static_cast<PortFlags>(IsOutput | IsPhysical | IsTerminal));
1040                                 if (!p) {
1041                                         midin->stop();
1042                                         delete midin;
1043                                         continue;
1044                                 }
1045                                 LatencyRange lr;
1046                                 lr.min = lr.max = _samples_per_period + (_measure_latency ? 0 : nfo->systemic_input_latency);
1047                                 set_latency_range (p, false, lr);
1048                                 _system_midi_in.push_back(static_cast<AlsaPort*>(p));
1049                                 _rmidi_in.push_back (midin);
1050                         }
1051                 }
1052         }
1053         return 0;
1054 }
1055
1056 void
1057 AlsaAudioBackend::unregister_system_ports()
1058 {
1059         size_t i = 0;
1060         _system_inputs.clear();
1061         _system_outputs.clear();
1062         _system_midi_in.clear();
1063         _system_midi_out.clear();
1064         while (i <  _ports.size ()) {
1065                 AlsaPort* port = _ports[i];
1066                 if (port->is_physical () && port->is_terminal ()) {
1067                         port->disconnect_all ();
1068                         _ports.erase (_ports.begin() + i);
1069                 } else {
1070                         ++i;
1071                 }
1072         }
1073 }
1074
1075 int
1076 AlsaAudioBackend::connect (const std::string& src, const std::string& dst)
1077 {
1078         AlsaPort* src_port = find_port (src);
1079         AlsaPort* dst_port = find_port (dst);
1080
1081         if (!src_port) {
1082                 PBD::error << _("AlsaBackend::connect: Invalid Source port:")
1083                                 << " (" << src <<")" << endmsg;
1084                 return -1;
1085         }
1086         if (!dst_port) {
1087                 PBD::error << _("AlsaBackend::connect: Invalid Destination port:")
1088                         << " (" << dst <<")" << endmsg;
1089                 return -1;
1090         }
1091         return src_port->connect (dst_port);
1092 }
1093
1094 int
1095 AlsaAudioBackend::disconnect (const std::string& src, const std::string& dst)
1096 {
1097         AlsaPort* src_port = find_port (src);
1098         AlsaPort* dst_port = find_port (dst);
1099
1100         if (!src_port || !dst_port) {
1101                 PBD::error << _("AlsaBackend::disconnect: Invalid Port(s)") << endmsg;
1102                 return -1;
1103         }
1104         return src_port->disconnect (dst_port);
1105 }
1106
1107 int
1108 AlsaAudioBackend::connect (PortEngine::PortHandle src, const std::string& dst)
1109 {
1110         AlsaPort* dst_port = find_port (dst);
1111         if (!valid_port (src)) {
1112                 PBD::error << _("AlsaBackend::connect: Invalid Source Port Handle") << endmsg;
1113                 return -1;
1114         }
1115         if (!dst_port) {
1116                 PBD::error << _("AlsaBackend::connect: Invalid Destination Port")
1117                         << " (" << dst << ")" << endmsg;
1118                 return -1;
1119         }
1120         return static_cast<AlsaPort*>(src)->connect (dst_port);
1121 }
1122
1123 int
1124 AlsaAudioBackend::disconnect (PortEngine::PortHandle src, const std::string& dst)
1125 {
1126         AlsaPort* dst_port = find_port (dst);
1127         if (!valid_port (src) || !dst_port) {
1128                 PBD::error << _("AlsaBackend::disconnect: Invalid Port(s)") << endmsg;
1129                 return -1;
1130         }
1131         return static_cast<AlsaPort*>(src)->disconnect (dst_port);
1132 }
1133
1134 int
1135 AlsaAudioBackend::disconnect_all (PortEngine::PortHandle port)
1136 {
1137         if (!valid_port (port)) {
1138                 PBD::error << _("AlsaBackend::disconnect_all: Invalid Port") << endmsg;
1139                 return -1;
1140         }
1141         static_cast<AlsaPort*>(port)->disconnect_all ();
1142         return 0;
1143 }
1144
1145 bool
1146 AlsaAudioBackend::connected (PortEngine::PortHandle port, bool /* process_callback_safe*/)
1147 {
1148         if (!valid_port (port)) {
1149                 PBD::error << _("AlsaBackend::disconnect_all: Invalid Port") << endmsg;
1150                 return false;
1151         }
1152         return static_cast<AlsaPort*>(port)->is_connected ();
1153 }
1154
1155 bool
1156 AlsaAudioBackend::connected_to (PortEngine::PortHandle src, const std::string& dst, bool /*process_callback_safe*/)
1157 {
1158         AlsaPort* dst_port = find_port (dst);
1159         if (!valid_port (src) || !dst_port) {
1160                 PBD::error << _("AlsaBackend::connected_to: Invalid Port") << endmsg;
1161                 return false;
1162         }
1163         return static_cast<AlsaPort*>(src)->is_connected (dst_port);
1164 }
1165
1166 bool
1167 AlsaAudioBackend::physically_connected (PortEngine::PortHandle port, bool /*process_callback_safe*/)
1168 {
1169         if (!valid_port (port)) {
1170                 PBD::error << _("AlsaBackend::physically_connected: Invalid Port") << endmsg;
1171                 return false;
1172         }
1173         return static_cast<AlsaPort*>(port)->is_physically_connected ();
1174 }
1175
1176 int
1177 AlsaAudioBackend::get_connections (PortEngine::PortHandle port, std::vector<std::string>& names, bool /*process_callback_safe*/)
1178 {
1179         if (!valid_port (port)) {
1180                 PBD::error << _("AlsaBackend::get_connections: Invalid Port") << endmsg;
1181                 return -1;
1182         }
1183
1184         assert (0 == names.size ());
1185
1186         const std::vector<AlsaPort*>& connected_ports = static_cast<AlsaPort*>(port)->get_connections ();
1187
1188         for (std::vector<AlsaPort*>::const_iterator i = connected_ports.begin (); i != connected_ports.end (); ++i) {
1189                 names.push_back ((*i)->name ());
1190         }
1191
1192         return (int)names.size ();
1193 }
1194
1195 /* MIDI */
1196 int
1197 AlsaAudioBackend::midi_event_get (
1198                 pframes_t& timestamp,
1199                 size_t& size, uint8_t** buf, void* port_buffer,
1200                 uint32_t event_index)
1201 {
1202         assert (buf && port_buffer);
1203         AlsaMidiBuffer& source = * static_cast<AlsaMidiBuffer*>(port_buffer);
1204         if (event_index >= source.size ()) {
1205                 return -1;
1206         }
1207         AlsaMidiEvent * const event = source[event_index].get ();
1208
1209         timestamp = event->timestamp ();
1210         size = event->size ();
1211         *buf = event->data ();
1212         return 0;
1213 }
1214
1215 int
1216 AlsaAudioBackend::midi_event_put (
1217                 void* port_buffer,
1218                 pframes_t timestamp,
1219                 const uint8_t* buffer, size_t size)
1220 {
1221         assert (buffer && port_buffer);
1222         AlsaMidiBuffer& dst = * static_cast<AlsaMidiBuffer*>(port_buffer);
1223         if (dst.size () && (pframes_t)dst.back ()->timestamp () > timestamp) {
1224                 fprintf (stderr, "AlsaMidiBuffer: it's too late for this event. %d > %d\n",
1225                                 (pframes_t)dst.back ()->timestamp (), timestamp);
1226                 return -1;
1227         }
1228         dst.push_back (boost::shared_ptr<AlsaMidiEvent>(new AlsaMidiEvent (timestamp, buffer, size)));
1229         return 0;
1230 }
1231
1232 uint32_t
1233 AlsaAudioBackend::get_midi_event_count (void* port_buffer)
1234 {
1235         assert (port_buffer);
1236         return static_cast<AlsaMidiBuffer*>(port_buffer)->size ();
1237 }
1238
1239 void
1240 AlsaAudioBackend::midi_clear (void* port_buffer)
1241 {
1242         assert (port_buffer);
1243         AlsaMidiBuffer * buf = static_cast<AlsaMidiBuffer*>(port_buffer);
1244         assert (buf);
1245         buf->clear ();
1246 }
1247
1248 /* Monitoring */
1249
1250 bool
1251 AlsaAudioBackend::can_monitor_input () const
1252 {
1253         return false;
1254 }
1255
1256 int
1257 AlsaAudioBackend::request_input_monitoring (PortEngine::PortHandle, bool)
1258 {
1259         return -1;
1260 }
1261
1262 int
1263 AlsaAudioBackend::ensure_input_monitoring (PortEngine::PortHandle, bool)
1264 {
1265         return -1;
1266 }
1267
1268 bool
1269 AlsaAudioBackend::monitoring_input (PortEngine::PortHandle)
1270 {
1271         return false;
1272 }
1273
1274 /* Latency management */
1275
1276 void
1277 AlsaAudioBackend::set_latency_range (PortEngine::PortHandle port, bool for_playback, LatencyRange latency_range)
1278 {
1279         if (!valid_port (port)) {
1280                 PBD::error << _("AlsaPort::set_latency_range (): invalid port.") << endmsg;
1281         }
1282         static_cast<AlsaPort*>(port)->set_latency_range (latency_range, for_playback);
1283 }
1284
1285 LatencyRange
1286 AlsaAudioBackend::get_latency_range (PortEngine::PortHandle port, bool for_playback)
1287 {
1288         if (!valid_port (port)) {
1289                 PBD::error << _("AlsaPort::get_latency_range (): invalid port.") << endmsg;
1290                 LatencyRange r;
1291                 r.min = 0;
1292                 r.max = 0;
1293                 return r;
1294         }
1295         return static_cast<AlsaPort*>(port)->latency_range (for_playback);
1296 }
1297
1298 /* Discovering physical ports */
1299
1300 bool
1301 AlsaAudioBackend::port_is_physical (PortEngine::PortHandle port) const
1302 {
1303         if (!valid_port (port)) {
1304                 PBD::error << _("AlsaPort::port_is_physical (): invalid port.") << endmsg;
1305                 return false;
1306         }
1307         return static_cast<AlsaPort*>(port)->is_physical ();
1308 }
1309
1310 void
1311 AlsaAudioBackend::get_physical_outputs (DataType type, std::vector<std::string>& port_names)
1312 {
1313         for (size_t i = 0; i < _ports.size (); ++i) {
1314                 AlsaPort* port = _ports[i];
1315                 if ((port->type () == type) && port->is_input () && port->is_physical ()) {
1316                         port_names.push_back (port->name ());
1317                 }
1318         }
1319 }
1320
1321 void
1322 AlsaAudioBackend::get_physical_inputs (DataType type, std::vector<std::string>& port_names)
1323 {
1324         for (size_t i = 0; i < _ports.size (); ++i) {
1325                 AlsaPort* port = _ports[i];
1326                 if ((port->type () == type) && port->is_output () && port->is_physical ()) {
1327                         port_names.push_back (port->name ());
1328                 }
1329         }
1330 }
1331
1332 ChanCount
1333 AlsaAudioBackend::n_physical_outputs () const
1334 {
1335         int n_midi = 0;
1336         int n_audio = 0;
1337         for (size_t i = 0; i < _ports.size (); ++i) {
1338                 AlsaPort* port = _ports[i];
1339                 if (port->is_output () && port->is_physical ()) {
1340                         switch (port->type ()) {
1341                                 case DataType::AUDIO: ++n_audio; break;
1342                                 case DataType::MIDI: ++n_midi; break;
1343                                 default: break;
1344                         }
1345                 }
1346         }
1347         ChanCount cc;
1348         cc.set (DataType::AUDIO, n_audio);
1349         cc.set (DataType::MIDI, n_midi);
1350         return cc;
1351 }
1352
1353 ChanCount
1354 AlsaAudioBackend::n_physical_inputs () const
1355 {
1356         int n_midi = 0;
1357         int n_audio = 0;
1358         for (size_t i = 0; i < _ports.size (); ++i) {
1359                 AlsaPort* port = _ports[i];
1360                 if (port->is_input () && port->is_physical ()) {
1361                         switch (port->type ()) {
1362                                 case DataType::AUDIO: ++n_audio; break;
1363                                 case DataType::MIDI: ++n_midi; break;
1364                                 default: break;
1365                         }
1366                 }
1367         }
1368         ChanCount cc;
1369         cc.set (DataType::AUDIO, n_audio);
1370         cc.set (DataType::MIDI, n_midi);
1371         return cc;
1372 }
1373
1374 /* Getting access to the data buffer for a port */
1375
1376 void*
1377 AlsaAudioBackend::get_buffer (PortEngine::PortHandle port, pframes_t nframes)
1378 {
1379         assert (port);
1380         assert (valid_port (port));
1381         return static_cast<AlsaPort*>(port)->get_buffer (nframes);
1382 }
1383
1384 /* Engine Process */
1385 void *
1386 AlsaAudioBackend::main_process_thread ()
1387 {
1388         AudioEngine::thread_init_callback (this);
1389         _active = true;
1390         _processed_samples = 0;
1391
1392         uint64_t clock1, clock2;
1393         clock1 = g_get_monotonic_time();
1394         _pcmi->pcm_start ();
1395         int no_proc_errors = 0;
1396         const int bailout = 2 * _samplerate / _samples_per_period;
1397         const int64_t nomial_time = 1e6 * _samples_per_period / _samplerate;
1398
1399         manager.registration_callback();
1400         manager.graph_order_callback();
1401
1402         while (_run) {
1403                 long nr;
1404                 bool xrun = false;
1405                 if (!_freewheeling) {
1406                         nr = _pcmi->pcm_wait ();
1407
1408                         if (_pcmi->state () > 0) {
1409                                 ++no_proc_errors;
1410                                 xrun = true;
1411                         }
1412                         if (_pcmi->state () < 0 || no_proc_errors > bailout) {
1413                                 PBD::error << _("AlsaAudioBackend: I/O error. Audio Process Terminated.") << endmsg;
1414                                 break;
1415                         }
1416                         while (nr >= (long)_samples_per_period) {
1417                                 uint32_t i = 0;
1418                                 clock1 = g_get_monotonic_time();
1419                                 no_proc_errors = 0;
1420
1421                                 _pcmi->capt_init (_samples_per_period);
1422                                 for (std::vector<AlsaPort*>::const_iterator it = _system_inputs.begin (); it != _system_inputs.end (); ++it, ++i) {
1423                                         _pcmi->capt_chan (i, (float*)((*it)->get_buffer(_samples_per_period)), _samples_per_period);
1424                                 }
1425                                 _pcmi->capt_done (_samples_per_period);
1426
1427                                 /* de-queue midi*/
1428                                 i = 0;
1429                                 for (std::vector<AlsaPort*>::const_iterator it = _system_midi_in.begin (); it != _system_midi_in.end (); ++it, ++i) {
1430                                         assert (_rmidi_in.size() > i);
1431                                         AlsaMidiIn *rm = static_cast<AlsaMidiIn*>(_rmidi_in.at(i));
1432                                         void *bptr = (*it)->get_buffer(0);
1433                                         pframes_t time;
1434                                         uint8_t data[64]; // match MaxAlsaEventSize in alsa_rawmidi.cc
1435                                         size_t size = sizeof(data);
1436                                         midi_clear(bptr);
1437                                         while (rm->recv_event (time, data, size)) {
1438                                                 midi_event_put(bptr, time, data, size);
1439                                                 size = sizeof(data);
1440                                         }
1441                                         rm->sync_time (clock1);
1442                                 }
1443
1444                                 for (std::vector<AlsaPort*>::const_iterator it = _system_outputs.begin (); it != _system_outputs.end (); ++it) {
1445                                         memset ((*it)->get_buffer (_samples_per_period), 0, _samples_per_period * sizeof (Sample));
1446                                 }
1447
1448                                 if (engine.process_callback (_samples_per_period)) {
1449                                         _pcmi->pcm_stop ();
1450                                         _active = false;
1451                                         return 0;
1452                                 }
1453
1454                                 i = 0;
1455                                 for (std::vector<AlsaPort*>::iterator it = _system_midi_out.begin (); it != _system_midi_out.end (); ++it, ++i) {
1456                                         static_cast<AlsaMidiPort*>(*it)->next_period();
1457                                 }
1458
1459                                 /* queue midi */
1460                                 i = 0;
1461                                 for (std::vector<AlsaPort*>::const_iterator it = _system_midi_out.begin (); it != _system_midi_out.end (); ++it, ++i) {
1462                                         assert (_rmidi_out.size() > i);
1463                                         const AlsaMidiBuffer src = static_cast<const AlsaMidiPort*>(*it)->const_buffer();
1464                                         AlsaMidiOut *rm = static_cast<AlsaMidiOut*>(_rmidi_out.at(i));
1465                                         rm->sync_time (clock1);
1466                                         for (AlsaMidiBuffer::const_iterator mit = src.begin (); mit != src.end (); ++mit) {
1467                                                 rm->send_event ((*mit)->timestamp(), (*mit)->data(), (*mit)->size());
1468                                         }
1469                                 }
1470
1471                                 /* write back audio */
1472                                 i = 0;
1473                                 _pcmi->play_init (_samples_per_period);
1474                                 for (std::vector<AlsaPort*>::const_iterator it = _system_outputs.begin (); it != _system_outputs.end (); ++it, ++i) {
1475                                         _pcmi->play_chan (i, (const float*)(*it)->get_buffer (_samples_per_period), _samples_per_period);
1476                                 }
1477                                 for (; i < _pcmi->nplay (); ++i) {
1478                                         _pcmi->clear_chan (i, _samples_per_period);
1479                                 }
1480                                 _pcmi->play_done (_samples_per_period);
1481                                 nr -= _samples_per_period;
1482                                 _processed_samples += _samples_per_period;
1483
1484                                 /* calculate DSP load */
1485                                 clock2 = g_get_monotonic_time();
1486                                 const int64_t elapsed_time = clock2 - clock1;
1487                                 _dsp_load = elapsed_time / (float) nomial_time;
1488                         }
1489
1490                         if (xrun && (_pcmi->capt_xrun() > 0 || _pcmi->play_xrun() > 0)) {
1491                                 engine.Xrun ();
1492 #if 0
1493                                 fprintf(stderr, "ALSA x-run read: %.1f ms, write: %.1f ms\n",
1494                                                 _pcmi->capt_xrun() * 1000.0, _pcmi->play_xrun() * 1000.0);
1495 #endif
1496                         }
1497                 } else {
1498                         // Freewheelin'
1499                         for (std::vector<AlsaPort*>::const_iterator it = _system_inputs.begin (); it != _system_inputs.end (); ++it) {
1500                                 memset ((*it)->get_buffer (_samples_per_period), 0, _samples_per_period * sizeof (Sample));
1501                         }
1502                         for (std::vector<AlsaPort*>::const_iterator it = _system_midi_in.begin (); it != _system_midi_in.end (); ++it) {
1503                                 static_cast<AlsaMidiBuffer*>((*it)->get_buffer(0))->clear ();
1504                         }
1505
1506                         if (engine.process_callback (_samples_per_period)) {
1507                                 _pcmi->pcm_stop ();
1508                                 return 0;
1509                         }
1510                         _dsp_load = 1.0;
1511                         Glib::usleep (100); // don't hog cpu
1512                 }
1513
1514                 bool connections_changed = false;
1515                 bool ports_changed = false;
1516                 if (!pthread_mutex_trylock (&_port_callback_mutex)) {
1517                         if (_port_change_flag) {
1518                                 ports_changed = true;
1519                                 _port_change_flag = false;
1520                         }
1521                         if (!_port_connection_queue.empty ()) {
1522                                 connections_changed = true;
1523                         }
1524                         while (!_port_connection_queue.empty ()) {
1525                                 PortConnectData *c = _port_connection_queue.back ();
1526                                 manager.connect_callback (c->a, c->b, c->c);
1527                                 _port_connection_queue.pop_back ();
1528                                 delete c;
1529                         }
1530                         pthread_mutex_unlock (&_port_callback_mutex);
1531                 }
1532                 if (ports_changed) {
1533                         manager.registration_callback();
1534                 }
1535                 if (connections_changed) {
1536                         manager.graph_order_callback();
1537                 }
1538                 if (connections_changed || ports_changed) {
1539                         engine.latency_callback(false);
1540                         engine.latency_callback(true);
1541                 }
1542
1543         }
1544         _pcmi->pcm_stop ();
1545         _active = false;
1546         if (_run) {
1547                 engine.halted_callback("ALSA I/O error.");
1548         }
1549         return 0;
1550 }
1551
1552
1553 /******************************************************************************/
1554
1555 static boost::shared_ptr<AlsaAudioBackend> _instance;
1556
1557 static boost::shared_ptr<AudioBackend> backend_factory (AudioEngine& e);
1558 static int instantiate (const std::string& arg1, const std::string& /* arg2 */);
1559 static int deinstantiate ();
1560 static bool already_configured ();
1561
1562 static ARDOUR::AudioBackendInfo _descriptor = {
1563         "ALSA",
1564         instantiate,
1565         deinstantiate,
1566         backend_factory,
1567         already_configured,
1568 };
1569
1570 static boost::shared_ptr<AudioBackend>
1571 backend_factory (AudioEngine& e)
1572 {
1573         if (!_instance) {
1574                 _instance.reset (new AlsaAudioBackend (e, _descriptor));
1575         }
1576         return _instance;
1577 }
1578
1579 static int
1580 instantiate (const std::string& arg1, const std::string& /* arg2 */)
1581 {
1582         s_instance_name = arg1;
1583         return 0;
1584 }
1585
1586 static int
1587 deinstantiate ()
1588 {
1589         _instance.reset ();
1590         return 0;
1591 }
1592
1593 static bool
1594 already_configured ()
1595 {
1596         return false;
1597 }
1598
1599 extern "C" ARDOURBACKEND_API ARDOUR::AudioBackendInfo* descriptor ()
1600 {
1601         return &_descriptor;
1602 }
1603
1604
1605 /******************************************************************************/
1606 AlsaPort::AlsaPort (AlsaAudioBackend &b, const std::string& name, PortFlags flags)
1607         : _alsa_backend (b)
1608         , _name  (name)
1609         , _flags (flags)
1610 {
1611         _capture_latency_range.min = 0;
1612         _capture_latency_range.max = 0;
1613         _playback_latency_range.min = 0;
1614         _playback_latency_range.max = 0;
1615 }
1616
1617 AlsaPort::~AlsaPort () {
1618         disconnect_all ();
1619 }
1620
1621
1622 int AlsaPort::connect (AlsaPort *port)
1623 {
1624         if (!port) {
1625                 PBD::error << _("AlsaPort::connect (): invalid (null) port") << endmsg;
1626                 return -1;
1627         }
1628
1629         if (type () != port->type ()) {
1630                 PBD::error << _("AlsaPort::connect (): wrong port-type") << endmsg;
1631                 return -1;
1632         }
1633
1634         if (is_output () && port->is_output ()) {
1635                 PBD::error << _("AlsaPort::connect (): cannot inter-connect output ports.") << endmsg;
1636                 return -1;
1637         }
1638
1639         if (is_input () && port->is_input ()) {
1640                 PBD::error << _("AlsaPort::connect (): cannot inter-connect input ports.") << endmsg;
1641                 return -1;
1642         }
1643
1644         if (this == port) {
1645                 PBD::error << _("AlsaPort::connect (): cannot self-connect ports.") << endmsg;
1646                 return -1;
1647         }
1648
1649         if (is_connected (port)) {
1650 #if 0 // don't bother to warn about this for now. just ignore it
1651                 PBD::error << _("AlsaPort::connect (): ports are already connected:")
1652                         << " (" << name () << ") -> (" << port->name () << ")"
1653                         << endmsg;
1654 #endif
1655                 return -1;
1656         }
1657
1658         _connect (port, true);
1659         return 0;
1660 }
1661
1662
1663 void AlsaPort::_connect (AlsaPort *port, bool callback)
1664 {
1665         _connections.push_back (port);
1666         if (callback) {
1667                 port->_connect (this, false);
1668                 _alsa_backend.port_connect_callback (name(),  port->name(), true);
1669         }
1670 }
1671
1672 int AlsaPort::disconnect (AlsaPort *port)
1673 {
1674         if (!port) {
1675                 PBD::error << _("AlsaPort::disconnect (): invalid (null) port") << endmsg;
1676                 return -1;
1677         }
1678
1679         if (!is_connected (port)) {
1680                 PBD::error << _("AlsaPort::disconnect (): ports are not connected:")
1681                         << " (" << name () << ") -> (" << port->name () << ")"
1682                         << endmsg;
1683                 return -1;
1684         }
1685         _disconnect (port, true);
1686         return 0;
1687 }
1688
1689 void AlsaPort::_disconnect (AlsaPort *port, bool callback)
1690 {
1691         std::vector<AlsaPort*>::iterator it = std::find (_connections.begin (), _connections.end (), port);
1692
1693         assert (it != _connections.end ());
1694
1695         _connections.erase (it);
1696
1697         if (callback) {
1698                 port->_disconnect (this, false);
1699                 _alsa_backend.port_connect_callback (name(),  port->name(), false);
1700         }
1701 }
1702
1703
1704 void AlsaPort::disconnect_all ()
1705 {
1706         while (!_connections.empty ()) {
1707                 _connections.back ()->_disconnect (this, false);
1708                 _alsa_backend.port_connect_callback (name(),  _connections.back ()->name(), false);
1709                 _connections.pop_back ();
1710         }
1711 }
1712
1713 bool
1714 AlsaPort::is_connected (const AlsaPort *port) const
1715 {
1716         return std::find (_connections.begin (), _connections.end (), port) != _connections.end ();
1717 }
1718
1719 bool AlsaPort::is_physically_connected () const
1720 {
1721         for (std::vector<AlsaPort*>::const_iterator it = _connections.begin (); it != _connections.end (); ++it) {
1722                 if ((*it)->is_physical ()) {
1723                         return true;
1724                 }
1725         }
1726         return false;
1727 }
1728
1729 /******************************************************************************/
1730
1731 AlsaAudioPort::AlsaAudioPort (AlsaAudioBackend &b, const std::string& name, PortFlags flags)
1732         : AlsaPort (b, name, flags)
1733 {
1734         memset (_buffer, 0, sizeof (_buffer));
1735         mlock(_buffer, sizeof (_buffer));
1736 }
1737
1738 AlsaAudioPort::~AlsaAudioPort () { }
1739
1740 void* AlsaAudioPort::get_buffer (pframes_t n_samples)
1741 {
1742         if (is_input ()) {
1743                 std::vector<AlsaPort*>::const_iterator it = get_connections ().begin ();
1744                 if (it == get_connections ().end ()) {
1745                         memset (_buffer, 0, n_samples * sizeof (Sample));
1746                 } else {
1747                         AlsaAudioPort const * source = static_cast<const AlsaAudioPort*>(*it);
1748                         assert (source && source->is_output ());
1749                         memcpy (_buffer, source->const_buffer (), n_samples * sizeof (Sample));
1750                         while (++it != get_connections ().end ()) {
1751                                 source = static_cast<const AlsaAudioPort*>(*it);
1752                                 assert (source && source->is_output ());
1753                                 Sample* dst = buffer ();
1754                                 const Sample* src = source->const_buffer ();
1755                                 for (uint32_t s = 0; s < n_samples; ++s, ++dst, ++src) {
1756                                         *dst += *src;
1757                                 }
1758                         }
1759                 }
1760         }
1761         return _buffer;
1762 }
1763
1764
1765 AlsaMidiPort::AlsaMidiPort (AlsaAudioBackend &b, const std::string& name, PortFlags flags)
1766         : AlsaPort (b, name, flags)
1767         , _bufperiod (0)
1768 {
1769         _buffer[0].clear ();
1770         _buffer[1].clear ();
1771 }
1772
1773 AlsaMidiPort::~AlsaMidiPort () { }
1774
1775 struct MidiEventSorter {
1776         bool operator() (const boost::shared_ptr<AlsaMidiEvent>& a, const boost::shared_ptr<AlsaMidiEvent>& b) {
1777                 return *a < *b;
1778         }
1779 };
1780
1781 void* AlsaMidiPort::get_buffer (pframes_t /* nframes */)
1782 {
1783         if (is_input ()) {
1784                 (_buffer[_bufperiod]).clear ();
1785                 for (std::vector<AlsaPort*>::const_iterator i = get_connections ().begin ();
1786                                 i != get_connections ().end ();
1787                                 ++i) {
1788                         const AlsaMidiBuffer src = static_cast<const AlsaMidiPort*>(*i)->const_buffer ();
1789                         for (AlsaMidiBuffer::const_iterator it = src.begin (); it != src.end (); ++it) {
1790                                 (_buffer[_bufperiod]).push_back (boost::shared_ptr<AlsaMidiEvent>(new AlsaMidiEvent (**it)));
1791                         }
1792                 }
1793                 std::sort ((_buffer[_bufperiod]).begin (), (_buffer[_bufperiod]).end (), MidiEventSorter());
1794         }
1795         return &(_buffer[_bufperiod]);
1796 }
1797
1798 AlsaMidiEvent::AlsaMidiEvent (const pframes_t timestamp, const uint8_t* data, size_t size)
1799         : _size (size)
1800         , _timestamp (timestamp)
1801         , _data (0)
1802 {
1803         if (size > 0) {
1804                 _data = (uint8_t*) malloc (size);
1805                 memcpy (_data, data, size);
1806         }
1807 }
1808
1809 AlsaMidiEvent::AlsaMidiEvent (const AlsaMidiEvent& other)
1810         : _size (other.size ())
1811         , _timestamp (other.timestamp ())
1812         , _data (0)
1813 {
1814         if (other.size () && other.const_data ()) {
1815                 _data = (uint8_t*) malloc (other.size ());
1816                 memcpy (_data, other.const_data (), other.size ());
1817         }
1818 };
1819
1820 AlsaMidiEvent::~AlsaMidiEvent () {
1821         free (_data);
1822 };