ev.c

   1 #include <math.h>
   2 #include <stdlib.h>
   3 #include <unistd.h>
   4 #include <fcntl.h>
   5 #include <signal.h>
   6
   7 #include <stdio.h>
   8
   9 #include <assert.h>
  10 #include <errno.h>
  11 #include <sys/time.h>
  12 #include <time.h>
  13
  14 #define HAVE_EPOLL 1
  15
  16 #ifndef HAVE_MONOTONIC
  17 # ifdef CLOCK_MONOTONIC
  18 #  define HAVE_MONOTONIC 1
  19 # endif
  20 #endif
  21
  22 #ifndef HAVE_SELECT
  23 # define HAVE_SELECT 1
  24 #endif
  25
  26 #ifndef HAVE_EPOLL
  27 # define HAVE_EPOLL 0
  28 #endif
  29
  30 #ifndef HAVE_REALTIME
  31 # define HAVE_REALTIME 1 /* posix requirement, but might be slower */
  32 #endif
  33
  34 #define MIN_TIMEJUMP  1. /* minimum timejump that gets detected (if monotonic clock available) */
  35 #define MAX_BLOCKTIME 60.
  36
  37 #include "ev.h"
  38
  39 struct ev_watcher {
  40   EV_WATCHER (ev_watcher);
  41 };
  42
  43 struct ev_watcher_list {
  44   EV_WATCHER_LIST (ev_watcher_list);
  45 };
  46
  47 struct ev_watcher_time {
  48   EV_WATCHER_TIME (ev_watcher_time);
  49 };
  50
  51 typedef struct ev_watcher *W;
  52 typedef struct ev_watcher_list *WL;
  53 typedef struct ev_watcher_time *WT;
  54
  55 static ev_tstamp now, diff; /* monotonic clock */
  56 ev_tstamp ev_now;
  57 int ev_method;
  58
  59 static int have_monotonic; /* runtime */
  60
  61 static ev_tstamp method_fudge; /* stupid epoll-returns-early bug */
  62 static void (*method_modify)(int fd, int oev, int nev);
  63 static void (*method_poll)(ev_tstamp timeout);
  64
  65 /*****************************************************************************/
  66
  67 ev_tstamp
  68 ev_time (void)
  69 {
  70 #if HAVE_REALTIME
  71   struct timespec ts;
  72   clock_gettime (CLOCK_REALTIME, &ts);
  73   return ts.tv_sec + ts.tv_nsec * 1e-9;
  74 #else
  75   struct timeval tv;
  76   gettimeofday (&tv, 0);
  77   return tv.tv_sec + tv.tv_usec * 1e-6;
  78 #endif
  79 }
  80
  81 static ev_tstamp
  82 get_clock (void)
  83 {
  84 #if HAVE_MONOTONIC
  85   if (have_monotonic)
  86     {
  87       struct timespec ts;
  88       clock_gettime (CLOCK_MONOTONIC, &ts);
  89       return ts.tv_sec + ts.tv_nsec * 1e-9;
  90     }
  91 #endif
  92
  93   return ev_time ();
  94 }
  95
  96 #define array_needsize(base,cur,cnt,init)               \
  97   if ((cnt) > cur)                                      \
  98     {                                                   \
  99       int newcnt = cur ? cur << 1 : 16;                 \
 100       fprintf (stderr, "resize(" # base ") from %d to %d\n", cur, newcnt);\
 101       base = realloc (base, sizeof (*base) * (newcnt)); \
 102       init (base + cur, newcnt - cur);                  \
 103       cur = newcnt;                                     \
 104     }
 105
 106 /*****************************************************************************/
 107
 108 typedef struct
 109 {
 110   struct ev_io *head;
 111   unsigned char wev, rev; /* want, received event set */
 112 } ANFD;
 113
 114 static ANFD *anfds;
 115 static int anfdmax;
 116
 117 static int *fdchanges;
 118 static int fdchangemax, fdchangecnt;
 119
 120 static void
 121 anfds_init (ANFD *base, int count)
 122 {
 123   while (count--)
 124     {
 125       base->head = 0;
 126       base->wev = base->rev = EV_NONE;
 127       ++base;
 128     }
 129 }
 130
 131 typedef struct
 132 {
 133   W w;
 134   int events;
 135 } ANPENDING;
 136
 137 static ANPENDING *pendings;
 138 static int pendingmax, pendingcnt;
 139
 140 static void
 141 event (W w, int events)
 142 {
 143   w->pending = ++pendingcnt;
 144   array_needsize (pendings, pendingmax, pendingcnt, );
 145   pendings [pendingcnt - 1].w      = w;
 146   pendings [pendingcnt - 1].events = events;
 147 }
 148
 149 static void
 150 fd_event (int fd, int events)
 151 {
 152   ANFD *anfd = anfds + fd;
 153   struct ev_io *w;
 154
 155   for (w = anfd->head; w; w = w->next)
 156     {
 157       int ev = w->events & events;
 158
 159       if (ev)
 160         event ((W)w, ev);
 161     }
 162 }
 163
 164 static void
 165 queue_events (W *events, int eventcnt, int type)
 166 {
 167   int i;
 168
 169   for (i = 0; i < eventcnt; ++i)
 170     event (events [i], type);
 171 }
 172
 173 /*****************************************************************************/
 174
 175 static struct ev_timer **timers;
 176 static int timermax, timercnt;
 177
 178 static struct ev_periodic **periodics;
 179 static int periodicmax, periodiccnt;
 180
 181 static void
 182 upheap (WT *timers, int k)
 183 {
 184   WT w = timers [k];
 185
 186   while (k && timers [k >> 1]->at > w->at)
 187     {
 188       timers [k] = timers [k >> 1];
 189       timers [k]->active = k + 1;
 190       k >>= 1;
 191     }
 192
 193   timers [k] = w;
 194   timers [k]->active = k + 1;
 195
 196 }
 197
 198 static void
 199 downheap (WT *timers, int N, int k)
 200 {
 201   WT w = timers [k];
 202
 203   while (k < (N >> 1))
 204     {
 205       int j = k << 1;
 206
 207       if (j + 1 < N && timers [j]->at > timers [j + 1]->at)
 208         ++j;
 209
 210       if (w->at <= timers [j]->at)
 211         break;
 212
 213       timers [k] = timers [j];
 214       timers [k]->active = k + 1;
 215       k = j;
 216     }
 217
 218   timers [k] = w;
 219   timers [k]->active = k + 1;
 220 }
 221
 222 /*****************************************************************************/
 223
 224 typedef struct
 225 {
 226   struct ev_signal *head;
 227   sig_atomic_t gotsig;
 228 } ANSIG;
 229
 230 static ANSIG *signals;
 231 static int signalmax;
 232
 233 static int sigpipe [2];
 234 static sig_atomic_t gotsig;
 235 static struct ev_io sigev;
 236
 237 static void
 238 signals_init (ANSIG *base, int count)
 239 {
 240   while (count--)
 241     {
 242       base->head   = 0;
 243       base->gotsig = 0;
 244       ++base;
 245     }
 246 }
 247
 248 static void
 249 sighandler (int signum)
 250 {
 251   signals [signum - 1].gotsig = 1;
 252
 253   if (!gotsig)
 254     {
 255       gotsig = 1;
 256       write (sigpipe [1], &gotsig, 1);
 257     }
 258 }
 259
 260 static void
 261 sigcb (struct ev_io *iow, int revents)
 262 {
 263   struct ev_signal *w;
 264   int sig;
 265
 266   gotsig = 0;
 267   read (sigpipe [0], &revents, 1);
 268
 269   for (sig = signalmax; sig--; )
 270     if (signals [sig].gotsig)
 271       {
 272         signals [sig].gotsig = 0;
 273
 274         for (w = signals [sig].head; w; w = w->next)
 275           event ((W)w, EV_SIGNAL);
 276       }
 277 }
 278
 279 static void
 280 siginit (void)
 281 {
 282   fcntl (sigpipe [0], F_SETFD, FD_CLOEXEC);
 283   fcntl (sigpipe [1], F_SETFD, FD_CLOEXEC);
 284
 285   /* rather than sort out wether we really need nb, set it */
 286   fcntl (sigpipe [0], F_SETFL, O_NONBLOCK);
 287   fcntl (sigpipe [1], F_SETFL, O_NONBLOCK);
 288
 289   evio_set (&sigev, sigpipe [0], EV_READ);
 290   evio_start (&sigev);
 291 }
 292
 293 /*****************************************************************************/
 294
 295 static struct ev_idle **idles;
 296 static int idlemax, idlecnt;
 297
 298 static struct ev_check **checks;
 299 static int checkmax, checkcnt;
 300
 301 /*****************************************************************************/
 302
 303 #if HAVE_EPOLL
 304 # include "ev_epoll.c"
 305 #endif
 306 #if HAVE_SELECT
 307 # include "ev_select.c"
 308 #endif
 309
 310 int ev_init (int flags)
 311 {
 312 #if HAVE_MONOTONIC
 313   {
 314     struct timespec ts;
 315     if (!clock_gettime (CLOCK_MONOTONIC, &ts))
 316       have_monotonic = 1;
 317   }
 318 #endif
 319
 320   ev_now = ev_time ();
 321   now    = get_clock ();
 322   diff   = ev_now - now;
 323
 324   if (pipe (sigpipe))
 325     return 0;
 326
 327   ev_method = EVMETHOD_NONE;
 328 #if HAVE_EPOLL
 329   if (ev_method == EVMETHOD_NONE) epoll_init (flags);
 330 #endif
 331 #if HAVE_SELECT
 332   if (ev_method == EVMETHOD_NONE) select_init (flags);
 333 #endif
 334
 335   if (ev_method)
 336     {
 337       evw_init (&sigev, sigcb);
 338       siginit ();
 339     }
 340
 341   return ev_method;
 342 }
 343
 344 /*****************************************************************************/
 345
 346 void ev_prefork (void)
 347 {
 348   /* nop */
 349 }
 350
 351 void ev_postfork_parent (void)
 352 {
 353   /* nop */
 354 }
 355
 356 void ev_postfork_child (void)
 357 {
 358 #if HAVE_EPOLL
 359   if (ev_method == EVMETHOD_EPOLL)
 360     epoll_postfork_child ();
 361 #endif
 362
 363   evio_stop (&sigev);
 364   close (sigpipe [0]);
 365   close (sigpipe [1]);
 366   pipe (sigpipe);
 367   siginit ();
 368 }
 369
 370 /*****************************************************************************/
 371
 372 static void
 373 fd_reify (void)
 374 {
 375   int i;
 376
 377   for (i = 0; i < fdchangecnt; ++i)
 378     {
 379       int fd = fdchanges [i];
 380       ANFD *anfd = anfds + fd;
 381       struct ev_io *w;
 382
 383       int wev = 0;
 384
 385       for (w = anfd->head; w; w = w->next)
 386         wev |= w->events;
 387
 388       if (anfd->wev != wev)
 389         {
 390           method_modify (fd, anfd->wev, wev);
 391           anfd->wev = wev;
 392         }
 393     }
 394
 395   fdchangecnt = 0;
 396 }
 397
 398 static void
 399 call_pending ()
 400 {
 401   int i;
 402
 403   for (i = 0; i < pendingcnt; ++i)
 404     {
 405       ANPENDING *p = pendings + i;
 406
 407       if (p->w)
 408         {
 409           p->w->pending = 0;
 410           p->w->cb (p->w, p->events);
 411         }
 412     }
 413
 414   pendingcnt = 0;
 415 }
 416
 417 static void
 418 timers_reify ()
 419 {
 420   while (timercnt && timers [0]->at <= now)
 421     {
 422       struct ev_timer *w = timers [0];
 423
 424       /* first reschedule or stop timer */
 425       if (w->repeat)
 426         {
 427           w->at = now + w->repeat;
 428           assert (("timer timeout in the past, negative repeat?", w->at > now));
 429           downheap ((WT *)timers, timercnt, 0);
 430         }
 431       else
 432         evtimer_stop (w); /* nonrepeating: stop timer */
 433
 434       event ((W)w, EV_TIMEOUT);
 435     }
 436 }
 437
 438 static void
 439 periodics_reify ()
 440 {
 441   while (periodiccnt && periodics [0]->at <= ev_now)
 442     {
 443       struct ev_periodic *w = periodics [0];
 444
 445       /* first reschedule or stop timer */
 446       if (w->interval)
 447         {
 448           w->at += floor ((ev_now - w->at) / w->interval + 1.) * w->interval;
 449           assert (("periodic timeout in the past, negative interval?", w->at > ev_now));
 450           downheap ((WT *)periodics, periodiccnt, 0);
 451         }
 452       else
 453         evperiodic_stop (w); /* nonrepeating: stop timer */
 454
 455       event ((W)w, EV_TIMEOUT);
 456     }
 457 }
 458
 459 static void
 460 time_jump (ev_tstamp diff)
 461 {
 462   int i;
 463
 464   /* adjust periodics */
 465   for (i = 0; i < periodiccnt; ++i)
 466     {
 467       struct ev_periodic *w = periodics [i];
 468
 469       if (w->interval)
 470         {
 471           ev_tstamp diff = ceil ((ev_now - w->at) / w->interval) * w->interval;
 472
 473           if (fabs (diff) >= 1e-4)
 474             {
 475               evperiodic_stop (w);
 476               evperiodic_start (w);
 477
 478               i = 0; /* restart loop, inefficient, but time jumps should be rare */
 479             }
 480         }
 481     }
 482
 483   /* adjust timers. this is easy, as the offset is the same for all */
 484   for (i = 0; i < timercnt; ++i)
 485     timers [i]->at += diff;
 486 }
 487
 488 static void
 489 time_update ()
 490 {
 491   int i;
 492
 493   ev_now = ev_time ();
 494
 495   if (have_monotonic)
 496     {
 497       ev_tstamp odiff = diff;
 498
 499       for (i = 4; --i; ) /* loop a few times, before making important decisions */
 500         {
 501           now = get_clock ();
 502           diff = ev_now - now;
 503
 504           if (fabs (odiff - diff) < MIN_TIMEJUMP)
 505             return; /* all is well */
 506
 507           ev_now = ev_time ();
 508         }
 509
 510       time_jump (diff - odiff);
 511     }
 512   else
 513     {
 514       if (now > ev_now || now < ev_now - MAX_BLOCKTIME - MIN_TIMEJUMP)
 515         time_jump (ev_now - now);
 516
 517       now = ev_now;
 518     }
 519 }
 520
 521 int ev_loop_done;
 522
 523 void ev_loop (int flags)
 524 {
 525   double block;
 526   ev_loop_done = flags & EVLOOP_ONESHOT;
 527
 528   if (checkcnt)
 529     {
 530       queue_events ((W *)checks, checkcnt, EV_CHECK);
 531       call_pending ();
 532     }
 533
 534   do
 535     {
 536       /* update fd-related kernel structures */
 537       fd_reify ();
 538
 539       /* calculate blocking time */
 540
 541       /* we only need this for !monotonic clock, but as we always have timers, we just calculate it every time */
 542       ev_now = ev_time ();
 543
 544       if (flags & EVLOOP_NONBLOCK || idlecnt)
 545         block = 0.;
 546       else
 547         {
 548           block = MAX_BLOCKTIME;
 549
 550           if (timercnt)
 551             {
 552               ev_tstamp to = timers [0]->at - get_clock () + method_fudge;
 553               if (block > to) block = to;
 554             }
 555
 556           if (periodiccnt)
 557             {
 558               ev_tstamp to = periodics [0]->at - ev_now + method_fudge;
 559               if (block > to) block = to;
 560             }
 561
 562           if (block < 0.) block = 0.;
 563         }
 564
 565       method_poll (block);
 566
 567       /* update ev_now, do magic */
 568       time_update ();
 569
 570       /* queue pending timers and reschedule them */
 571       periodics_reify (); /* absolute timers first */
 572       timers_reify (); /* relative timers second */
 573
 574       /* queue idle watchers unless io or timers are pending */
 575       if (!pendingcnt)
 576         queue_events ((W *)idles, idlecnt, EV_IDLE);
 577
 578       /* queue check and possibly idle watchers */
 579       queue_events ((W *)checks, checkcnt, EV_CHECK);
 580
 581       call_pending ();
 582     }
 583   while (!ev_loop_done);
 584 }
 585
 586 /*****************************************************************************/
 587
 588 static void
 589 wlist_add (WL *head, WL elem)
 590 {
 591   elem->next = *head;
 592   *head = elem;
 593 }
 594
 595 static void
 596 wlist_del (WL *head, WL elem)
 597 {
 598   while (*head)
 599     {
 600       if (*head == elem)
 601         {
 602           *head = elem->next;
 603           return;
 604         }
 605
 606       head = &(*head)->next;
 607     }
 608 }
 609
 610 static void
 611 ev_start (W w, int active)
 612 {
 613   w->pending = 0;
 614   w->active = active;
 615 }
 616
 617 static void
 618 ev_stop (W w)
 619 {
 620   if (w->pending)
 621     pendings [w->pending - 1].w = 0;
 622
 623   w->active = 0;
 624 }
 625
 626 /*****************************************************************************/
 627
 628 void
 629 evio_start (struct ev_io *w)
 630 {
 631   if (ev_is_active (w))
 632     return;
 633
 634   int fd = w->fd;
 635
 636   ev_start ((W)w, 1);
 637   array_needsize (anfds, anfdmax, fd + 1, anfds_init);
 638   wlist_add ((WL *)&anfds[fd].head, (WL)w);
 639
 640   ++fdchangecnt;
 641   array_needsize (fdchanges, fdchangemax, fdchangecnt, );
 642   fdchanges [fdchangecnt - 1] = fd;
 643 }
 644
 645 void
 646 evio_stop (struct ev_io *w)
 647 {
 648   if (!ev_is_active (w))
 649     return;
 650
 651   wlist_del ((WL *)&anfds[w->fd].head, (WL)w);
 652   ev_stop ((W)w);
 653
 654   ++fdchangecnt;
 655   array_needsize (fdchanges, fdchangemax, fdchangecnt, );
 656   fdchanges [fdchangecnt - 1] = w->fd;
 657 }
 658
 659
 660 void
 661 evtimer_start (struct ev_timer *w)
 662 {
 663   if (ev_is_active (w))
 664     return;
 665
 666   w->at += now;
 667
 668   ev_start ((W)w, ++timercnt);
 669   array_needsize (timers, timermax, timercnt, );
 670   timers [timercnt - 1] = w;
 671   upheap ((WT *)timers, timercnt - 1);
 672 }
 673
 674 void
 675 evtimer_stop (struct ev_timer *w)
 676 {
 677   if (!ev_is_active (w))
 678     return;
 679
 680   if (w->active < timercnt--)
 681     {
 682       timers [w->active - 1] = timers [timercnt];
 683       downheap ((WT *)timers, timercnt, w->active - 1);
 684     }
 685
 686   ev_stop ((W)w);
 687 }
 688
 689 void
 690 evperiodic_start (struct ev_periodic *w)
 691 {
 692   if (ev_is_active (w))
 693     return;
 694
 695   /* this formula differs from the one in periodic_reify because we do not always round up */
 696   if (w->interval)
 697     w->at += ceil ((ev_now - w->at) / w->interval) * w->interval;
 698
 699   ev_start ((W)w, ++periodiccnt);
 700   array_needsize (periodics, periodicmax, periodiccnt, );
 701   periodics [periodiccnt - 1] = w;
 702   upheap ((WT *)periodics, periodiccnt - 1);
 703 }
 704
 705 void
 706 evperiodic_stop (struct ev_periodic *w)
 707 {
 708   if (!ev_is_active (w))
 709     return;
 710
 711   if (w->active < periodiccnt--)
 712     {
 713       periodics [w->active - 1] = periodics [periodiccnt];
 714       downheap ((WT *)periodics, periodiccnt, w->active - 1);
 715     }
 716
 717   ev_stop ((W)w);
 718 }
 719
 720 void
 721 evsignal_start (struct ev_signal *w)
 722 {
 723   if (ev_is_active (w))
 724     return;
 725
 726   ev_start ((W)w, 1);
 727   array_needsize (signals, signalmax, w->signum, signals_init);
 728   wlist_add ((WL *)&signals [w->signum - 1].head, (WL)w);
 729
 730   if (!w->next)
 731     {
 732       struct sigaction sa;
 733       sa.sa_handler = sighandler;
 734       sigfillset (&sa.sa_mask);
 735       sa.sa_flags = 0;
 736       sigaction (w->signum, &sa, 0);
 737     }
 738 }
 739
 740 void
 741 evsignal_stop (struct ev_signal *w)
 742 {
 743   if (!ev_is_active (w))
 744     return;
 745
 746   wlist_del ((WL *)&signals [w->signum - 1].head, (WL)w);
 747   ev_stop ((W)w);
 748
 749   if (!signals [w->signum - 1].head)
 750     signal (w->signum, SIG_DFL);
 751 }
 752
 753 void evidle_start (struct ev_idle *w)
 754 {
 755   if (ev_is_active (w))
 756     return;
 757
 758   ev_start ((W)w, ++idlecnt);
 759   array_needsize (idles, idlemax, idlecnt, );
 760   idles [idlecnt - 1] = w;
 761 }
 762
 763 void evidle_stop (struct ev_idle *w)
 764 {
 765   idles [w->active - 1] = idles [--idlecnt];
 766   ev_stop ((W)w);
 767 }
 768
 769 void evcheck_start (struct ev_check *w)
 770 {
 771   if (ev_is_active (w))
 772     return;
 773
 774   ev_start ((W)w, ++checkcnt);
 775   array_needsize (checks, checkmax, checkcnt, );
 776   checks [checkcnt - 1] = w;
 777 }
 778
 779 void evcheck_stop (struct ev_check *w)
 780 {
 781   checks [w->active - 1] = checks [--checkcnt];
 782   ev_stop ((W)w);
 783 }
 784
 785 /*****************************************************************************/
 786
 787 #if 1
 788
 789 struct ev_io wio;
 790
 791 static void
 792 sin_cb (struct ev_io *w, int revents)
 793 {
 794   fprintf (stderr, "sin %d, revents %d\n", w->fd, revents);
 795 }
 796
 797 static void
 798 ocb (struct ev_timer *w, int revents)
 799 {
 800   //fprintf (stderr, "timer %f,%f (%x) (%f) d%p\n", w->at, w->repeat, revents, w->at - ev_time (), w->data);
 801   evtimer_stop (w);
 802   evtimer_start (w);
 803 }
 804
 805 static void
 806 scb (struct ev_signal *w, int revents)
 807 {
 808   fprintf (stderr, "signal %x,%d\n", revents, w->signum);
 809   evio_stop (&wio);
 810   evio_start (&wio);
 811 }
 812
 813 static void
 814 gcb (struct ev_signal *w, int revents)
 815 {
 816   fprintf (stderr, "generic %x\n", revents);
 817
 818 }
 819
 820 int main (void)
 821 {
 822   ev_init (0);
 823
 824   evio_init (&wio, sin_cb, 0, EV_READ);
 825   evio_start (&wio);
 826
 827   struct ev_timer t[10000];
 828
 829 #if 0
 830   int i;
 831   for (i = 0; i < 10000; ++i)
 832     {
 833       struct ev_timer *w = t + i;
 834       evw_init (w, ocb, i);
 835       evtimer_init_abs (w, ocb, drand48 (), 0.99775533);
 836       evtimer_start (w);
 837       if (drand48 () < 0.5)
 838         evtimer_stop (w);
 839     }
 840 #endif
 841
 842   struct ev_timer t1;
 843   evtimer_init (&t1, ocb, 5, 10);
 844   evtimer_start (&t1);
 845
 846   struct ev_signal sig;
 847   evsignal_init (&sig, scb, SIGQUIT);
 848   evsignal_start (&sig);
 849
 850   struct ev_check cw;
 851   evcheck_init (&cw, gcb);
 852   evcheck_start (&cw);
 853
 854   struct ev_idle iw;
 855   evidle_init (&iw, gcb);
 856   evidle_start (&iw);
 857
 858   ev_loop (0);
 859
 860   return 0;
 861 }
 862
 863 #endif
 864
 865
 866
 867