ALSA:无法从低空中恢复，准备失败:管道破裂

Question

我正在编写一个程序，从两个单一的ALSA设备中读取，并将它们写入一个立体声ALSA设备。

我使用三个线程和乒乓缓冲区来管理它们。两个读取线程和一个写入线程。它们的配置如下：

// Capture ALSA device 
alsaBufferSize = 16384;
alsaCaptureChunkSize = 4096;
bitsPerSample = 16;
samplingFrequency = 24000;
numOfChannels = 1;
block = true;
accessType = SND_PCM_ACCESS_RW_INTERLEAVED;

// Playback device (only list params that are different from above)
alsaBufferSize = 16384 * 2;
numOfChannels = 2;
accessType = SND_PCM_ACCESS_RW_NON_INTERLEAVED;

两个读取线程将编写ping缓冲区，然后编写乒乓缓冲区。写入线程将等待两个缓冲区中的任何一个就绪，锁定它，从它读取，然后解锁它。

但是当我运行这个程序时，xrun会出现，并且无法恢复。

ALSA lib pcm.c:7316:(snd_pcm_recover) underrun occurred
ALSA lib pcm.c:7319:(snd_pcm_recover) cannot recovery from underrun, prepare failed: Broken pipe

下面是我编写到ALSA回放设备的代码：

bool CALSAWriter::writen(uint8_t**  a_pOutputBuffer, uint32_t a_rFrames)
{

    bool ret = false;

    // 1. write audio chunk from ALSA
    const snd_pcm_sframes_t alsaCaptureChunkSize = static_cast<snd_pcm_sframes_t>(a_rFrames); //(m_pALSACfg->alsaCaptureChunkSize);

    const snd_pcm_sframes_t writenFrames = snd_pcm_writen(m_pALSAHandle, (void**)a_pOutputBuffer, alsaCaptureChunkSize); 

    if (0 < writenFrames)
    {// write succeeded

        ret = true;

    }
    else
    {// write failed
        logPrint("CALSAWriter WRITE FAILED for  writen farmes = %d ", writenFrames);
        ret = false;
        const int alsaReadError = static_cast<int>(writenFrames);// alsa error is of int type

        if (ALSA_OK == snd_pcm_recover(m_pALSAHandle, alsaReadError, 0))
        {// recovery succeeded
            a_rFrames = 0;// only recovery was done, no write at all was done
        }
        else
        {    
            logPrint("CALSAWriter: failed to recover from ALSA write error: %s (%i)", snd_strerror(alsaReadError), alsaReadError);
            ret = false;
        }
    }

    // 2. check current buffer load
    snd_pcm_sframes_t framesInBuffer = 0;
    snd_pcm_sframes_t delayedFrames = 0;

    snd_pcm_avail_delay(m_pALSAHandle, &framesInBuffer, &delayedFrames);

    // round to nearest int, cast is safe, buffer size is no bigger than uint32_t
    const int32_t ONE_HUNDRED_PERCENTS = 100;
    const uint32_t bufferLoadInPercents = ONE_HUNDRED_PERCENTS *
            static_cast<int32_t>(framesInBuffer) / static_cast<int32_t>(m_pALSACfg->alsaBufferSize);

    logPrint("write: ALSA buffer percentage: %u, delayed frames: %d",  bufferLoadInPercents, delayedFrames);

    return ret;
}

其他诊断信息：

02:53:00.465047  log info V 1 [write: ALSA buffer percentage: 75, delayed frames: 4096]
02:53:00.635758  log info V 1 [write: ALSA buffer percentage: 74, delayed frames: 4160]
02:53:00.805714  log info V 1 [write: ALSA buffer percentage: 74, delayed frames: 4152]
02:53:00.976781  log info V 1 [write: ALSA buffer percentage: 74, delayed frames: 4144]
02:53:01.147948  log info V 1 [write: ALSA buffer percentage: 0, delayed frames: 0]
02:53:01.317113  log error V 1 [CALSAWriter WRITE FAILED for  writen farmes = -32 ]
02:53:01.317795  log error V 1 [CALSAWriter: failed to recover from ALSA write error: Broken pipe (-32)]

Answer 1

我花了大约3天才找到解决办法。谢谢你的“CL”。小贴士“写得太晚了”。

发行：

• 线程切换时间不是恒定的。

解决方案：

• 在第一次调用“写”之前插入一个空缓冲区。此缓冲区的时间长度可以是任何值，以避免多线程切换。我把它设为150毫秒。
• 或者，您可以将线程优先级设置为高，而我不能这样做。请参阅ALSA: Ways to prevent underrun for speaker。

问题诊断：

事实是：

• "readi“每171返回一次(4096/24000 = 0.171)读取线程设置缓冲区准备就绪。
• 一旦缓冲区就绪，就会在写线程中调用"writen“。缓冲区被复制到ALSA回放设备。它将需要播放设备171 of来播放这部分缓冲区。
• 如果播放设备已经完成所有缓冲区的播放，并且没有编写新的缓冲区。出现了“低跑”现象。

这里的真实情况是：

• 在0ms，"readi“开始。在171 At， "readi“完成。
• 在172 1ms(用于线程切换的1ms)，“写”开始。在343 At 上，如果没有编写新的缓冲区，则将发生“欠运行”。
• 在171 At ，"readi“再次启动。在342 At， "readi“完成。
• 此时，线程切换需要2ms。在344 at 开始“写”之前，343 at 上发生了“欠运行”

当CPU负载较高时，不能保证“线程切换”所需的时间。这就是为什么您可以在第一次写入时插入一个空缓冲区。并将设想情况转化为：

• 在0ms，"readi“开始。在171 At， "readi“完成。
• 在172 1ms(用于线程切换的1ms)中，“写”以一个150 1ms长的缓冲区开始。在493 At 上，如果没有编写新的缓冲区，则将发生“欠运行”。
• 在171 At ，"readi“再次启动。在342 At， "readi“完成。
• 此时，线程切换需要50 At 。“写”开始于392 at ，根本不会出现“不足”。