// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * Copyright (C) 2021 Red Hat Inc, Daniel Bristot de Oliveira <bristot@kernel.org>
 */

#define _GNU_SOURCE
#include <getopt.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>

#include "osnoise.h"

struct osnoise_top_cpu {
 unsigned long long sum_runtime;
 unsigned long long sum_noise;
 unsigned long long max_noise;
 unsigned long long max_sample;

 unsigned long long hw_count;
 unsigned long long nmi_count;
 unsigned long long irq_count;
 unsigned long long softirq_count;
 unsigned long long thread_count;

 int   sum_cycles;
};

struct osnoise_top_data {
 struct osnoise_top_cpu *cpu_data;
 int   nr_cpus;
};

/*
 * osnoise_free_top - free runtime data
 */
static void
osnoise_free_top(struct osnoise_top_data *data)
{
 free(data->cpu_data);
 free(data);
}

/*
 * osnoise_alloc_histogram - alloc runtime data
 */
static struct osnoise_top_data *osnoise_alloc_top(int nr_cpus)
{
 struct osnoise_top_data *data;

 data = calloc(1, sizeof(*data));
 if (!data)
  return NULL;

 data->nr_cpus = nr_cpus;

 /* one set of histograms per CPU */
 data->cpu_data = calloc(1, sizeof(*data->cpu_data) * nr_cpus);
 if (!data->cpu_data)
  goto cleanup;

 return data;

cleanup:
 osnoise_free_top(data);
 return NULL;
}

/*
 * osnoise_top_handler - this is the handler for osnoise tracer events
 */
static int
osnoise_top_handler(struct trace_seq *s, struct tep_record *record,
      struct tep_event *event, void *context)
{
 struct trace_instance *trace = context;
 struct osnoise_tool *tool;
 unsigned long long val;
 struct osnoise_top_cpu *cpu_data;
 struct osnoise_top_data *data;
 int cpu = record->cpu;

 tool = container_of(trace, struct osnoise_tool, trace);

 data = tool->data;
 cpu_data = &data->cpu_data[cpu];

 cpu_data->sum_cycles++;

 tep_get_field_val(s, event, "runtime", record, &val, 1);
 update_sum(&cpu_data->sum_runtime, &val);

 tep_get_field_val(s, event, "noise", record, &val, 1);
 update_max(&cpu_data->max_noise, &val);
 update_sum(&cpu_data->sum_noise, &val);

 tep_get_field_val(s, event, "max_sample", record, &val, 1);
 update_max(&cpu_data->max_sample, &val);

 tep_get_field_val(s, event, "hw_count", record, &val, 1);
 update_sum(&cpu_data->hw_count, &val);

 tep_get_field_val(s, event, "nmi_count", record, &val, 1);
 update_sum(&cpu_data->nmi_count, &val);

 tep_get_field_val(s, event, "irq_count", record, &val, 1);
 update_sum(&cpu_data->irq_count, &val);

 tep_get_field_val(s, event, "softirq_count", record, &val, 1);
 update_sum(&cpu_data->softirq_count, &val);

 tep_get_field_val(s, event, "thread_count", record, &val, 1);
 update_sum(&cpu_data->thread_count, &val);

 return 0;
}

/*
 * osnoise_top_header - print the header of the tool output
 */
static void osnoise_top_header(struct osnoise_tool *top)
{
 struct osnoise_params *params = top->params;
 struct trace_seq *s = top->trace.seq;
 char duration[26];

 get_duration(top->start_time, duration, sizeof(duration));

 if (params->pretty_output)
  trace_seq_printf(s, "\033[2;37;40m");

 trace_seq_printf(s, "                                          ");

 if (params->mode == MODE_OSNOISE) {
  trace_seq_printf(s, "Operating System Noise");
  trace_seq_printf(s, "                                       ");
 } else if (params->mode == MODE_HWNOISE) {
  trace_seq_printf(s, "Hardware-related Noise");
 }

 trace_seq_printf(s, "                                   ");

 if (params->pretty_output)
  trace_seq_printf(s, "\033[0;0;0m");
 trace_seq_printf(s, "\n");

 trace_seq_printf(s, "duration: %9s | time is in us\n", duration);

 if (params->pretty_output)
  trace_seq_printf(s, "\033[2;30;47m");

 trace_seq_printf(s, "CPU Period       Runtime ");
 trace_seq_printf(s, "       Noise ");
 trace_seq_printf(s, " %% CPU Aval ");
 trace_seq_printf(s, "  Max Noise   Max Single ");
 trace_seq_printf(s, "         HW          NMI");

 if (params->mode == MODE_HWNOISE)
  goto eol;

 trace_seq_printf(s, "          IRQ      Softirq       Thread");

eol:
 if (params->pretty_output)
  trace_seq_printf(s, "\033[0;0;0m");
 trace_seq_printf(s, "\n");
}

/*
 * clear_terminal - clears the output terminal
 */
static void clear_terminal(struct trace_seq *seq)
{
 if (!config_debug)
  trace_seq_printf(seq, "\033c");
}

/*
 * osnoise_top_print - prints the output of a given CPU
 */
static void osnoise_top_print(struct osnoise_tool *tool, int cpu)
{
 struct osnoise_params *params = tool->params;
 struct trace_seq *s = tool->trace.seq;
 struct osnoise_top_cpu *cpu_data;
 struct osnoise_top_data *data;
 int percentage;
 int decimal;

 data = tool->data;
 cpu_data = &data->cpu_data[cpu];

 if (!cpu_data->sum_runtime)
  return;

 percentage = ((cpu_data->sum_runtime - cpu_data->sum_noise) * 10000000)
   / cpu_data->sum_runtime;
 decimal = percentage % 100000;
 percentage = percentage / 100000;

 trace_seq_printf(s, "%3d #%-6d %12llu ", cpu, cpu_data->sum_cycles, cpu_data->sum_runtime);
 trace_seq_printf(s, "%12llu ", cpu_data->sum_noise);
 trace_seq_printf(s, "  %3d.%05d", percentage, decimal);
 trace_seq_printf(s, "%12llu %12llu", cpu_data->max_noise, cpu_data->max_sample);

 trace_seq_printf(s, "%12llu ", cpu_data->hw_count);
 trace_seq_printf(s, "%12llu ", cpu_data->nmi_count);

 if (params->mode == MODE_HWNOISE) {
  trace_seq_printf(s, "\n");
  return;
 }

 trace_seq_printf(s, "%12llu ", cpu_data->irq_count);
 trace_seq_printf(s, "%12llu ", cpu_data->softirq_count);
 trace_seq_printf(s, "%12llu\n", cpu_data->thread_count);
}

/*
 * osnoise_print_stats - print data for all cpus
 */
static void
osnoise_print_stats(struct osnoise_params *params, struct osnoise_tool *top)
{
 struct trace_instance *trace = &top->trace;
 static int nr_cpus = -1;
 int i;

 if (nr_cpus == -1)
  nr_cpus = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);

 if (!params->quiet)
  clear_terminal(trace->seq);

 osnoise_top_header(top);

 for (i = 0; i < nr_cpus; i++) {
  if (params->cpus && !CPU_ISSET(i, ¶ms->monitored_cpus))
   continue;
  osnoise_top_print(top, i);
 }

 trace_seq_do_printf(trace->seq);
 trace_seq_reset(trace->seq);
 osnoise_report_missed_events(top);
}

/*
 * osnoise_top_usage - prints osnoise top usage message
 */
static void osnoise_top_usage(struct osnoise_params *params, char *usage)
{
 int i;

 static const char * const msg[] = {
  " [-h] [-q] [-D] [-d s] [-a us] [-p us] [-r us] [-s us] [-S us] \\",
  "   [-T us] [-t[file]] [-e sys[:event]] [--filter <filter>] [--trigger <trigger>] \\",
  "   [-c cpu-list] [-H cpu-list] [-P priority] [-C[=cgroup_name]] [--warm-up s]",
  "",
  "   -h/--help: print this menu",
  "   -a/--auto: set automatic trace mode, stopping the session if argument in us sample is hit",
  "   -p/--period us: osnoise period in us",
  "   -r/--runtime us: osnoise runtime in us",
  "   -s/--stop us: stop trace if a single sample is higher than the argument in us",
  "   -S/--stop-total us: stop trace if the total sample is higher than the argument in us",
  "   -T/--threshold us: the minimum delta to be considered a noise",
  "   -c/--cpus cpu-list: list of cpus to run osnoise threads",
  "   -H/--house-keeping cpus: run rtla control threads only on the given cpus",
  "   -C/--cgroup[=cgroup_name]: set cgroup, if no cgroup_name is passed, the rtla's cgroup will be inherited",
  "   -d/--duration time[s|m|h|d]: duration of the session",
  "   -D/--debug: print debug info",
  "   -t/--trace[file]: save the stopped trace to [file|osnoise_trace.txt]",
  "   -e/--event <sys:event>: enable the <sys:event> in the trace instance, multiple -e are allowed",
  "      --filter <filter>: enable a trace event filter to the previous -e event",
  "      --trigger <trigger>: enable a trace event trigger to the previous -e event",
  "   -q/--quiet print only a summary at the end",
  "   -P/--priority o:prio|r:prio|f:prio|d:runtime:period : set scheduling parameters",
  "  o:prio - use SCHED_OTHER with prio",
  "  r:prio - use SCHED_RR with prio",
  "  f:prio - use SCHED_FIFO with prio",
  "  d:runtime[us|ms|s]:period[us|ms|s] - use SCHED_DEADLINE with runtime and period",
  "             in nanoseconds",
  "      --warm-up s: let the workload run for s seconds before collecting data",
  "      --trace-buffer-size kB: set the per-cpu trace buffer size in kB",
  NULL,
 };

 if (usage)
  fprintf(stderr, "%s\n", usage);

 if (params->mode == MODE_OSNOISE) {
  fprintf(stderr,
   "rtla osnoise top: a per-cpu summary of the OS noise (version %s)\n",
   VERSION);

  fprintf(stderr, "  usage: rtla osnoise [top]");
 }

 if (params->mode == MODE_HWNOISE) {
  fprintf(stderr,
   "rtla hwnoise: a summary of hardware-related noise (version %s)\n",
   VERSION);

  fprintf(stderr, "  usage: rtla hwnoise");
 }

 for (i = 0; msg[i]; i++)
  fprintf(stderr, "%s\n", msg[i]);

 if (usage)
  exit(EXIT_FAILURE);

 exit(EXIT_SUCCESS);
}

/*
 * osnoise_top_parse_args - allocs, parse and fill the cmd line parameters
 */
struct osnoise_params *osnoise_top_parse_args(int argc, char **argv)
{
 struct osnoise_params *params;
 struct trace_events *tevent;
 int retval;
 int c;

 params = calloc(1, sizeof(*params));
 if (!params)
  exit(1);

 if (strcmp(argv[0], "hwnoise") == 0) {
  params->mode = MODE_HWNOISE;
  /*
   * Reduce CPU usage for 75% to avoid killing the system.
 */
  params->runtime = 750000;
  params->period = 1000000;
 }

 while (1) {
  static struct option long_options[] = {
   {"auto",  required_argument, 0, 'a'},
   {"cpus",  required_argument, 0, 'c'},
   {"cgroup",  optional_argument, 0, 'C'},
   {"debug",  no_argument,  0, 'D'},
   {"duration",  required_argument, 0, 'd'},
   {"event",  required_argument, 0, 'e'},
   {"house-keeping", required_argument, 0, 'H'},
   {"help",  no_argument,  0, 'h'},
   {"period",  required_argument, 0, 'p'},
   {"priority",  required_argument, 0, 'P'},
   {"quiet",  no_argument,  0, 'q'},
   {"runtime",  required_argument, 0, 'r'},
   {"stop",  required_argument, 0, 's'},
   {"stop-total",  required_argument, 0, 'S'},
   {"threshold",  required_argument, 0, 'T'},
   {"trace",  optional_argument, 0, 't'},
   {"trigger",  required_argument, 0, '0'},
   {"filter",  required_argument, 0, '1'},
   {"warm-up",  required_argument, 0, '2'},
   {"trace-buffer-size", required_argument, 0, '3'},
   {0, 0, 0, 0}
  };

  /* getopt_long stores the option index here. */
  int option_index = 0;

  c = getopt_long(argc, argv, "a:c:C::d:De:hH:p:P:qr:s:S:t::T:0:1:2:3:",
     long_options, &option_index);

  /* Detect the end of the options. */
  if (c == -1)
   break;

  switch (c) {
  case 'a':
   /* set sample stop to auto_thresh */
   params->stop_us = get_llong_from_str(optarg);

   /* set sample threshold to 1 */
   params->threshold = 1;

   /* set trace */
   params->trace_output = "osnoise_trace.txt";

   break;
  case 'c':
   retval = parse_cpu_set(optarg, ¶ms->monitored_cpus);
   if (retval)
    osnoise_top_usage(params, "\nInvalid -c cpu list\n");
   params->cpus = optarg;
   break;
  case 'C':
   params->cgroup = 1;
   if (!optarg) {
    /* will inherit this cgroup */
    params->cgroup_name = NULL;
   } else if (*optarg == '=') {
    /* skip the = */
    params->cgroup_name = ++optarg;
   }
   break;
  case 'D':
   config_debug = 1;
   break;
  case 'd':
   params->duration = parse_seconds_duration(optarg);
   if (!params->duration)
    osnoise_top_usage(params, "Invalid -d duration\n");
   break;
  case 'e':
   tevent = trace_event_alloc(optarg);
   if (!tevent) {
    err_msg("Error alloc trace event");
    exit(EXIT_FAILURE);
   }

   if (params->events)
    tevent->next = params->events;
   params->events = tevent;

   break;
  case 'h':
  case '?':
   osnoise_top_usage(params, NULL);
   break;
  case 'H':
   params->hk_cpus = 1;
   retval = parse_cpu_set(optarg, ¶ms->hk_cpu_set);
   if (retval) {
    err_msg("Error parsing house keeping CPUs\n");
    exit(EXIT_FAILURE);
   }
   break;
  case 'p':
   params->period = get_llong_from_str(optarg);
   if (params->period > 10000000)
    osnoise_top_usage(params, "Period longer than 10 s\n");
   break;
  case 'P':
   retval = parse_prio(optarg, ¶ms->sched_param);
   if (retval == -1)
    osnoise_top_usage(params, "Invalid -P priority");
   params->set_sched = 1;
   break;
  case 'q':
   params->quiet = 1;
   break;
  case 'r':
   params->runtime = get_llong_from_str(optarg);
   if (params->runtime < 100)
    osnoise_top_usage(params, "Runtime shorter than 100 us\n");
   break;
  case 's':
   params->stop_us = get_llong_from_str(optarg);
   break;
  case 'S':
   params->stop_total_us = get_llong_from_str(optarg);
   break;
  case 't':
   if (optarg) {
    if (optarg[0] == '=')
     params->trace_output = &optarg[1];
    else
     params->trace_output = &optarg[0];
   } else if (optind < argc && argv[optind][0] != '-')
    params->trace_output = argv[optind];
   else
    params->trace_output = "osnoise_trace.txt";
   break;
  case 'T':
   params->threshold = get_llong_from_str(optarg);
   break;
  case '0': /* trigger */
   if (params->events) {
    retval = trace_event_add_trigger(params->events, optarg);
    if (retval) {
     err_msg("Error adding trigger %s\n", optarg);
     exit(EXIT_FAILURE);
    }
   } else {
    osnoise_top_usage(params, "--trigger requires a previous -e\n");
   }
   break;
  case '1': /* filter */
   if (params->events) {
    retval = trace_event_add_filter(params->events, optarg);
    if (retval) {
     err_msg("Error adding filter %s\n", optarg);
     exit(EXIT_FAILURE);
    }
   } else {
    osnoise_top_usage(params, "--filter requires a previous -e\n");
   }
   break;
  case '2':
   params->warmup = get_llong_from_str(optarg);
   break;
  case '3':
   params->buffer_size = get_llong_from_str(optarg);
   break;
  default:
   osnoise_top_usage(params, "Invalid option");
  }
 }

 if (geteuid()) {
  err_msg("osnoise needs root permission\n");
  exit(EXIT_FAILURE);
 }

 return params;
}

/*
 * osnoise_top_apply_config - apply the top configs to the initialized tool
 */
static int
osnoise_top_apply_config(struct osnoise_tool *tool, struct osnoise_params *params)
{
 int retval;

 retval = osnoise_apply_config(tool, params);
 if (retval)
  goto out_err;

 if (params->mode == MODE_HWNOISE) {
  retval = osnoise_set_irq_disable(tool->context, 1);
  if (retval) {
   err_msg("Failed to set OSNOISE_IRQ_DISABLE option\n");
   goto out_err;
  }
 }

 if (isatty(STDOUT_FILENO) && !params->quiet)
  params->pretty_output = 1;

 return 0;

out_err:
 return -1;
}

/*
 * osnoise_init_top - initialize a osnoise top tool with parameters
 */
struct osnoise_tool *osnoise_init_top(struct osnoise_params *params)
{
 struct osnoise_tool *tool;
 int nr_cpus;

 nr_cpus = sysconf(_SC_NPROCESSORS_CONF);

 tool = osnoise_init_tool("osnoise_top");
 if (!tool)
  return NULL;

 tool->data = osnoise_alloc_top(nr_cpus);
 if (!tool->data) {
  osnoise_destroy_tool(tool);
  return NULL;
 }

 tool->params = params;

 tep_register_event_handler(tool->trace.tep, -1, "ftrace", "osnoise",
       osnoise_top_handler, NULL);

 return tool;
}

static int stop_tracing;
static void stop_top(int sig)
{
 stop_tracing = 1;
}

/*
 * osnoise_top_set_signals - handles the signal to stop the tool
 */
static void osnoise_top_set_signals(struct osnoise_params *params)
{
 signal(SIGINT, stop_top);
 if (params->duration) {
  signal(SIGALRM, stop_top);
  alarm(params->duration);
 }
}

int osnoise_top_main(int argc, char **argv)
{
 struct osnoise_params *params;
 struct osnoise_tool *record = NULL;
 struct osnoise_tool *tool = NULL;
 enum result return_value = ERROR;
 struct trace_instance *trace;
 int retval;

 params = osnoise_top_parse_args(argc, argv);
 if (!params)
  exit(1);

 tool = osnoise_init_top(params);
 if (!tool) {
  err_msg("Could not init osnoise top\n");
  goto out_exit;
 }

 retval = osnoise_top_apply_config(tool, params);
 if (retval) {
  err_msg("Could not apply config\n");
  goto out_free;
 }

 trace = &tool->trace;

 retval = enable_osnoise(trace);
 if (retval) {
  err_msg("Failed to enable osnoise tracer\n");
  goto out_free;
 }

 if (params->set_sched) {
  retval = set_comm_sched_attr("osnoise/", ¶ms->sched_param);
  if (retval) {
   err_msg("Failed to set sched parameters\n");
   goto out_free;
  }
 }

 if (params->cgroup) {
  retval = set_comm_cgroup("osnoise/", params->cgroup_name);
  if (!retval) {
   err_msg("Failed to move threads to cgroup\n");
   goto out_free;
  }
 }

 if (params->trace_output) {
  record = osnoise_init_trace_tool("osnoise");
  if (!record) {
   err_msg("Failed to enable the trace instance\n");
   goto out_free;
  }

  if (params->events) {
   retval = trace_events_enable(&record->trace, params->events);
   if (retval)
    goto out_top;
  }

  if (params->buffer_size > 0) {
   retval = trace_set_buffer_size(&record->trace, params->buffer_size);
   if (retval)
    goto out_top;
  }
 }

 /*
  * Start the tracer here, after having set all instances.
  *
  * Let the trace instance start first for the case of hitting a stop
  * tracing while enabling other instances. The trace instance is the
  * one with most valuable information.
 */
 if (params->trace_output)
  trace_instance_start(&record->trace);
 trace_instance_start(trace);

 if (params->warmup > 0) {
  debug_msg("Warming up for %d seconds\n", params->warmup);
  sleep(params->warmup);
  if (stop_tracing)
   goto out_top;

  /*
   * Clean up the buffer. The osnoise workload do not run
   * with tracing off to avoid creating a performance penalty
   * when not needed.
 */
  retval = tracefs_instance_file_write(trace->inst, "trace", "");
  if (retval < 0) {
   debug_msg("Error cleaning up the buffer");
   goto out_top;
  }

 }

 tool->start_time = time(NULL);
 osnoise_top_set_signals(params);

 while (!stop_tracing) {
  sleep(params->sleep_time);

  retval = tracefs_iterate_raw_events(trace->tep,
          trace->inst,
          NULL,
          0,
          collect_registered_events,
          trace);
  if (retval < 0) {
   err_msg("Error iterating on events\n");
   goto out_top;
  }

  if (!params->quiet)
   osnoise_print_stats(params, tool);

  if (osnoise_trace_is_off(tool, record))
   break;

 }

 osnoise_print_stats(params, tool);

 return_value = PASSED;

 if (osnoise_trace_is_off(tool, record)) {
  printf("osnoise hit stop tracing\n");
  save_trace_to_file(record ? record->trace.inst : NULL,
       params->trace_output);
  return_value = FAILED;
 }

out_top:
 trace_events_destroy(&record->trace, params->events);
 params->events = NULL;
out_free:
 osnoise_free_top(tool->data);
 osnoise_destroy_tool(record);
 osnoise_destroy_tool(tool);
 free(params);
out_exit:
 exit(return_value);
}