// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * Copyright 2023 Red Hat
 */

#include "index-session.h"

#include <linux/atomic.h>

#include "logger.h"
#include "memory-alloc.h"
#include "time-utils.h"

#include "funnel-requestqueue.h"
#include "index.h"
#include "index-layout.h"

/*
 * The index session contains a lock (the request_mutex) which ensures that only one thread can
 * change the state of its index at a time. The state field indicates the current state of the
 * index through a set of descriptive flags. The request_mutex must be notified whenever a
 * non-transient state flag is cleared. The request_mutex is also used to count the number of
 * requests currently in progress so that they can be drained when suspending or closing the index.
 *
 * If the index session is suspended shortly after opening an index, it may have to suspend during
 * a rebuild. Depending on the size of the index, a rebuild may take a significant amount of time,
 * so UDS allows the rebuild to be paused in order to suspend the session in a timely manner. When
 * the index session is resumed, the rebuild can continue from where it left off. If the index
 * session is shut down with a suspended rebuild, the rebuild progress is abandoned and the rebuild
 * will start from the beginning the next time the index is loaded. The mutex and status fields in
 * the index_load_context are used to record the state of any interrupted rebuild.
 */

enum index_session_flag_bit {
 IS_FLAG_BIT_START = 8,
 /* The session has started loading an index but not completed it. */
 IS_FLAG_BIT_LOADING = IS_FLAG_BIT_START,
 /* The session has loaded an index, which can handle requests. */
 IS_FLAG_BIT_LOADED,
 /* The session's index has been permanently disabled. */
 IS_FLAG_BIT_DISABLED,
 /* The session's index is suspended. */
 IS_FLAG_BIT_SUSPENDED,
 /* The session is handling some index state change. */
 IS_FLAG_BIT_WAITING,
 /* The session's index is closing and draining requests. */
 IS_FLAG_BIT_CLOSING,
 /* The session is being destroyed and is draining requests. */
 IS_FLAG_BIT_DESTROYING,
};

enum index_session_flag {
 IS_FLAG_LOADED = (1 << IS_FLAG_BIT_LOADED),
 IS_FLAG_LOADING = (1 << IS_FLAG_BIT_LOADING),
 IS_FLAG_DISABLED = (1 << IS_FLAG_BIT_DISABLED),
 IS_FLAG_SUSPENDED = (1 << IS_FLAG_BIT_SUSPENDED),
 IS_FLAG_WAITING = (1 << IS_FLAG_BIT_WAITING),
 IS_FLAG_CLOSING = (1 << IS_FLAG_BIT_CLOSING),
 IS_FLAG_DESTROYING = (1 << IS_FLAG_BIT_DESTROYING),
};

/* Release a reference to an index session. */
static void release_index_session(struct uds_index_session *index_session)
{
 mutex_lock(&index_session->request_mutex);
 if (--index_session->request_count == 0)
  uds_broadcast_cond(&index_session->request_cond);
 mutex_unlock(&index_session->request_mutex);
}

/*
 * Acquire a reference to the index session for an asynchronous index request. The reference must
 * eventually be released with a corresponding call to release_index_session().
 */
static int get_index_session(struct uds_index_session *index_session)
{
 unsigned int state;
 int result = UDS_SUCCESS;

 mutex_lock(&index_session->request_mutex);
 index_session->request_count++;
 state = index_session->state;
 mutex_unlock(&index_session->request_mutex);

 if (state == IS_FLAG_LOADED) {
  return UDS_SUCCESS;
 } else if (state & IS_FLAG_DISABLED) {
  result = UDS_DISABLED;
 } else if ((state & IS_FLAG_LOADING) ||
     (state & IS_FLAG_SUSPENDED) ||
     (state & IS_FLAG_WAITING)) {
  result = -EBUSY;
 } else {
  result = UDS_NO_INDEX;
 }

 release_index_session(index_session);
 return result;
}

int uds_launch_request(struct uds_request *request)
{
 int result;

 if (request->callback == NULL) {
  vdo_log_error("missing required callback");
  return -EINVAL;
 }

 switch (request->type) {
 case UDS_DELETE:
 case UDS_POST:
 case UDS_QUERY:
 case UDS_QUERY_NO_UPDATE:
 case UDS_UPDATE:
  break;
 default:
  vdo_log_error("received invalid callback type");
  return -EINVAL;
 }

 /* Reset all internal fields before processing. */
 memset(&request->internal, 0, sizeof(request->internal));

 result = get_index_session(request->session);
 if (result != UDS_SUCCESS)
  return result;

 request->found = false;
 request->unbatched = false;
 request->index = request->session->index;

 uds_enqueue_request(request, STAGE_TRIAGE);
 return UDS_SUCCESS;
}

static void enter_callback_stage(struct uds_request *request)
{
 if (request->status != UDS_SUCCESS) {
  /* All request errors are considered unrecoverable */
  mutex_lock(&request->session->request_mutex);
  request->session->state |= IS_FLAG_DISABLED;
  mutex_unlock(&request->session->request_mutex);
 }

 uds_request_queue_enqueue(request->session->callback_queue, request);
}

static inline void count_once(u64 *count_ptr)
{
 WRITE_ONCE(*count_ptr, READ_ONCE(*count_ptr) + 1);
}

static void update_session_stats(struct uds_request *request)
{
 struct session_stats *session_stats = &request->session->stats;

 count_once(&session_stats->requests);

 switch (request->type) {
 case UDS_POST:
  if (request->found)
   count_once(&session_stats->posts_found);
  else
   count_once(&session_stats->posts_not_found);

  if (request->location == UDS_LOCATION_IN_OPEN_CHAPTER)
   count_once(&session_stats->posts_found_open_chapter);
  else if (request->location == UDS_LOCATION_IN_DENSE)
   count_once(&session_stats->posts_found_dense);
  else if (request->location == UDS_LOCATION_IN_SPARSE)
   count_once(&session_stats->posts_found_sparse);
  break;

 case UDS_UPDATE:
  if (request->found)
   count_once(&session_stats->updates_found);
  else
   count_once(&session_stats->updates_not_found);
  break;

 case UDS_DELETE:
  if (request->found)
   count_once(&session_stats->deletions_found);
  else
   count_once(&session_stats->deletions_not_found);
  break;

 case UDS_QUERY:
 case UDS_QUERY_NO_UPDATE:
  if (request->found)
   count_once(&session_stats->queries_found);
  else
   count_once(&session_stats->queries_not_found);
  break;

 default:
  request->status = VDO_ASSERT(false, "unknown request type: %d",
          request->type);
 }
}

static void handle_callbacks(struct uds_request *request)
{
 struct uds_index_session *index_session = request->session;

 if (request->status == UDS_SUCCESS)
  update_session_stats(request);

 request->status = uds_status_to_errno(request->status);
 request->callback(request);
 release_index_session(index_session);
}

static int __must_check make_empty_index_session(struct uds_index_session **index_session_ptr)
{
 int result;
 struct uds_index_session *session;

 result = vdo_allocate(1, struct uds_index_session, __func__, &session);
 if (result != VDO_SUCCESS)
  return result;

 mutex_init(&session->request_mutex);
 uds_init_cond(&session->request_cond);
 mutex_init(&session->load_context.mutex);
 uds_init_cond(&session->load_context.cond);

 result = uds_make_request_queue("callbackW", &handle_callbacks,
     &session->callback_queue);
 if (result != UDS_SUCCESS) {
  vdo_free(session);
  return result;
 }

 *index_session_ptr = session;
 return UDS_SUCCESS;
}

int uds_create_index_session(struct uds_index_session **session)
{
 if (session == NULL) {
  vdo_log_error("missing session pointer");
  return -EINVAL;
 }

 return uds_status_to_errno(make_empty_index_session(session));
}

static int __must_check start_loading_index_session(struct uds_index_session *index_session)
{
 int result;

 mutex_lock(&index_session->request_mutex);
 if (index_session->state & IS_FLAG_SUSPENDED) {
  vdo_log_info("Index session is suspended");
  result = -EBUSY;
 } else if (index_session->state != 0) {
  vdo_log_info("Index is already loaded");
  result = -EBUSY;
 } else {
  index_session->state |= IS_FLAG_LOADING;
  result = UDS_SUCCESS;
 }
 mutex_unlock(&index_session->request_mutex);
 return result;
}

static void finish_loading_index_session(struct uds_index_session *index_session,
      int result)
{
 mutex_lock(&index_session->request_mutex);
 index_session->state &= ~IS_FLAG_LOADING;
 if (result == UDS_SUCCESS)
  index_session->state |= IS_FLAG_LOADED;

 uds_broadcast_cond(&index_session->request_cond);
 mutex_unlock(&index_session->request_mutex);
}

static int initialize_index_session(struct uds_index_session *index_session,
        enum uds_open_index_type open_type)
{
 int result;
 struct uds_configuration *config;

 result = uds_make_configuration(&index_session->parameters, &config);
 if (result != UDS_SUCCESS) {
  vdo_log_error_strerror(result, "Failed to allocate config");
  return result;
 }

 memset(&index_session->stats, 0, sizeof(index_session->stats));
 result = uds_make_index(config, open_type, &index_session->load_context,
    enter_callback_stage, &index_session->index);
 if (result != UDS_SUCCESS)
  vdo_log_error_strerror(result, "Failed to make index");
 else
  uds_log_configuration(config);

 uds_free_configuration(config);
 return result;
}

static const char *get_open_type_string(enum uds_open_index_type open_type)
{
 switch (open_type) {
 case UDS_CREATE:
  return "creating index";
 case UDS_LOAD:
  return "loading or rebuilding index";
 case UDS_NO_REBUILD:
  return "loading index";
 default:
  return "unknown open method";
 }
}

/*
 * Open an index under the given session. This operation will fail if the
 * index session is suspended, or if there is already an open index.
 */
int uds_open_index(enum uds_open_index_type open_type,
     const struct uds_parameters *parameters,
     struct uds_index_session *session)
{
 int result;
 char name[BDEVNAME_SIZE];

 if (parameters == NULL) {
  vdo_log_error("missing required parameters");
  return -EINVAL;
 }
 if (parameters->bdev == NULL) {
  vdo_log_error("missing required block device");
  return -EINVAL;
 }
 if (session == NULL) {
  vdo_log_error("missing required session pointer");
  return -EINVAL;
 }

 result = start_loading_index_session(session);
 if (result != UDS_SUCCESS)
  return uds_status_to_errno(result);

 session->parameters = *parameters;
 format_dev_t(name, parameters->bdev->bd_dev);
 vdo_log_info("%s: %s", get_open_type_string(open_type), name);

 result = initialize_index_session(session, open_type);
 if (result != UDS_SUCCESS)
  vdo_log_error_strerror(result, "Failed %s",
           get_open_type_string(open_type));

 finish_loading_index_session(session, result);
 return uds_status_to_errno(result);
}

static void wait_for_no_requests_in_progress(struct uds_index_session *index_session)
{
 mutex_lock(&index_session->request_mutex);
 while (index_session->request_count > 0) {
  uds_wait_cond(&index_session->request_cond,
         &index_session->request_mutex);
 }
 mutex_unlock(&index_session->request_mutex);
}

static int __must_check save_index(struct uds_index_session *index_session)
{
 wait_for_no_requests_in_progress(index_session);
 return uds_save_index(index_session->index);
}

static void suspend_rebuild(struct uds_index_session *session)
{
 mutex_lock(&session->load_context.mutex);
 switch (session->load_context.status) {
 case INDEX_OPENING:
  session->load_context.status = INDEX_SUSPENDING;

  /* Wait until the index indicates that it is not replaying. */
  while ((session->load_context.status != INDEX_SUSPENDED) &&
         (session->load_context.status != INDEX_READY)) {
   uds_wait_cond(&session->load_context.cond,
          &session->load_context.mutex);
  }

  break;

 case INDEX_READY:
  /* Index load does not need to be suspended. */
  break;

 case INDEX_SUSPENDED:
 case INDEX_SUSPENDING:
 case INDEX_FREEING:
 default:
  /* These cases should not happen. */
  VDO_ASSERT_LOG_ONLY(false, "Bad load context state %u",
        session->load_context.status);
  break;
 }
 mutex_unlock(&session->load_context.mutex);
}

/*
 * Suspend index operation, draining all current index requests and preventing new index requests
 * from starting. Optionally saves all index data before returning.
 */
int uds_suspend_index_session(struct uds_index_session *session, bool save)
{
 int result = UDS_SUCCESS;
 bool no_work = false;
 bool rebuilding = false;

 /* Wait for any current index state change to complete. */
 mutex_lock(&session->request_mutex);
 while (session->state & IS_FLAG_CLOSING)
  uds_wait_cond(&session->request_cond, &session->request_mutex);

 if ((session->state & IS_FLAG_WAITING) || (session->state & IS_FLAG_DESTROYING)) {
  no_work = true;
  vdo_log_info("Index session is already changing state");
  result = -EBUSY;
 } else if (session->state & IS_FLAG_SUSPENDED) {
  no_work = true;
 } else if (session->state & IS_FLAG_LOADING) {
  session->state |= IS_FLAG_WAITING;
  rebuilding = true;
 } else if (session->state & IS_FLAG_LOADED) {
  session->state |= IS_FLAG_WAITING;
 } else {
  no_work = true;
  session->state |= IS_FLAG_SUSPENDED;
  uds_broadcast_cond(&session->request_cond);
 }
 mutex_unlock(&session->request_mutex);

 if (no_work)
  return uds_status_to_errno(result);

 if (rebuilding)
  suspend_rebuild(session);
 else if (save)
  result = save_index(session);
 else
  result = uds_flush_index_session(session);

 mutex_lock(&session->request_mutex);
 session->state &= ~IS_FLAG_WAITING;
 session->state |= IS_FLAG_SUSPENDED;
 uds_broadcast_cond(&session->request_cond);
 mutex_unlock(&session->request_mutex);
 return uds_status_to_errno(result);
}

static int replace_device(struct uds_index_session *session, struct block_device *bdev)
{
 int result;

 result = uds_replace_index_storage(session->index, bdev);
 if (result != UDS_SUCCESS)
  return result;

 session->parameters.bdev = bdev;
 return UDS_SUCCESS;
}

/*
 * Resume index operation after being suspended. If the index is suspended and the supplied block
 * device differs from the current backing store, the index will start using the new backing store.
 */
int uds_resume_index_session(struct uds_index_session *session,
        struct block_device *bdev)
{
 int result = UDS_SUCCESS;
 bool no_work = false;
 bool resume_replay = false;

 mutex_lock(&session->request_mutex);
 if (session->state & IS_FLAG_WAITING) {
  vdo_log_info("Index session is already changing state");
  no_work = true;
  result = -EBUSY;
 } else if (!(session->state & IS_FLAG_SUSPENDED)) {
  /* If not suspended, just succeed. */
  no_work = true;
  result = UDS_SUCCESS;
 } else {
  session->state |= IS_FLAG_WAITING;
  if (session->state & IS_FLAG_LOADING)
   resume_replay = true;
 }
 mutex_unlock(&session->request_mutex);

 if (no_work)
  return result;

 if ((session->index != NULL) && (bdev != session->parameters.bdev)) {
  result = replace_device(session, bdev);
  if (result != UDS_SUCCESS) {
   mutex_lock(&session->request_mutex);
   session->state &= ~IS_FLAG_WAITING;
   uds_broadcast_cond(&session->request_cond);
   mutex_unlock(&session->request_mutex);
   return uds_status_to_errno(result);
  }
 }

 if (resume_replay) {
  mutex_lock(&session->load_context.mutex);
  switch (session->load_context.status) {
  case INDEX_SUSPENDED:
   session->load_context.status = INDEX_OPENING;
   /* Notify the index to start replaying again. */
   uds_broadcast_cond(&session->load_context.cond);
   break;

  case INDEX_READY:
   /* There is no index rebuild to resume. */
   break;

  case INDEX_OPENING:
  case INDEX_SUSPENDING:
  case INDEX_FREEING:
  default:
   /* These cases should not happen; do nothing. */
   VDO_ASSERT_LOG_ONLY(false, "Bad load context state %u",
         session->load_context.status);
   break;
  }
  mutex_unlock(&session->load_context.mutex);
 }

 mutex_lock(&session->request_mutex);
 session->state &= ~IS_FLAG_WAITING;
 session->state &= ~IS_FLAG_SUSPENDED;
 uds_broadcast_cond(&session->request_cond);
 mutex_unlock(&session->request_mutex);
 return UDS_SUCCESS;
}

static int save_and_free_index(struct uds_index_session *index_session)
{
 int result = UDS_SUCCESS;
 bool suspended;
 struct uds_index *index = index_session->index;

 if (index == NULL)
  return UDS_SUCCESS;

 mutex_lock(&index_session->request_mutex);
 suspended = (index_session->state & IS_FLAG_SUSPENDED);
 mutex_unlock(&index_session->request_mutex);

 if (!suspended) {
  result = uds_save_index(index);
  if (result != UDS_SUCCESS)
   vdo_log_warning_strerror(result,
       "ignoring error from save_index");
 }
 uds_free_index(index);
 index_session->index = NULL;

 /*
  * Reset all index state that happens to be in the index
  * session, so it doesn't affect any future index.
 */
 mutex_lock(&index_session->load_context.mutex);
 index_session->load_context.status = INDEX_OPENING;
 mutex_unlock(&index_session->load_context.mutex);

 mutex_lock(&index_session->request_mutex);
 /* Only the suspend bit will remain relevant. */
 index_session->state &= IS_FLAG_SUSPENDED;
 mutex_unlock(&index_session->request_mutex);

 return result;
}

/* Save and close the current index. */
int uds_close_index(struct uds_index_session *index_session)
{
 int result = UDS_SUCCESS;

 /* Wait for any current index state change to complete. */
 mutex_lock(&index_session->request_mutex);
 while ((index_session->state & IS_FLAG_WAITING) ||
        (index_session->state & IS_FLAG_CLOSING)) {
  uds_wait_cond(&index_session->request_cond,
         &index_session->request_mutex);
 }

 if (index_session->state & IS_FLAG_SUSPENDED) {
  vdo_log_info("Index session is suspended");
  result = -EBUSY;
 } else if ((index_session->state & IS_FLAG_DESTROYING) ||
     !(index_session->state & IS_FLAG_LOADED)) {
  /* The index doesn't exist, hasn't finished loading, or is being destroyed. */
  result = UDS_NO_INDEX;
 } else {
  index_session->state |= IS_FLAG_CLOSING;
 }
 mutex_unlock(&index_session->request_mutex);
 if (result != UDS_SUCCESS)
  return uds_status_to_errno(result);

 vdo_log_debug("Closing index");
 wait_for_no_requests_in_progress(index_session);
 result = save_and_free_index(index_session);
 vdo_log_debug("Closed index");

 mutex_lock(&index_session->request_mutex);
 index_session->state &= ~IS_FLAG_CLOSING;
 uds_broadcast_cond(&index_session->request_cond);
 mutex_unlock(&index_session->request_mutex);
 return uds_status_to_errno(result);
}

/* This will save and close an open index before destroying the session. */
int uds_destroy_index_session(struct uds_index_session *index_session)
{
 int result;
 bool load_pending = false;

 vdo_log_debug("Destroying index session");

 /* Wait for any current index state change to complete. */
 mutex_lock(&index_session->request_mutex);
 while ((index_session->state & IS_FLAG_WAITING) ||
        (index_session->state & IS_FLAG_CLOSING)) {
  uds_wait_cond(&index_session->request_cond,
         &index_session->request_mutex);
 }

 if (index_session->state & IS_FLAG_DESTROYING) {
  mutex_unlock(&index_session->request_mutex);
  vdo_log_info("Index session is already closing");
  return -EBUSY;
 }

 index_session->state |= IS_FLAG_DESTROYING;
 load_pending = ((index_session->state & IS_FLAG_LOADING) &&
   (index_session->state & IS_FLAG_SUSPENDED));
 mutex_unlock(&index_session->request_mutex);

 if (load_pending) {
  /* Tell the index to terminate the rebuild. */
  mutex_lock(&index_session->load_context.mutex);
  if (index_session->load_context.status == INDEX_SUSPENDED) {
   index_session->load_context.status = INDEX_FREEING;
   uds_broadcast_cond(&index_session->load_context.cond);
  }
  mutex_unlock(&index_session->load_context.mutex);

  /* Wait until the load exits before proceeding. */
  mutex_lock(&index_session->request_mutex);
  while (index_session->state & IS_FLAG_LOADING) {
   uds_wait_cond(&index_session->request_cond,
          &index_session->request_mutex);
  }
  mutex_unlock(&index_session->request_mutex);
 }

 wait_for_no_requests_in_progress(index_session);
 result = save_and_free_index(index_session);
 uds_request_queue_finish(index_session->callback_queue);
 index_session->callback_queue = NULL;
 vdo_log_debug("Destroyed index session");
 vdo_free(index_session);
 return uds_status_to_errno(result);
}

/* Wait until all callbacks for index operations are complete. */
int uds_flush_index_session(struct uds_index_session *index_session)
{
 wait_for_no_requests_in_progress(index_session);
 uds_wait_for_idle_index(index_session->index);
 return UDS_SUCCESS;
}

/* Statistics collection is intended to be thread-safe. */
static void collect_stats(const struct uds_index_session *index_session,
     struct uds_index_stats *stats)
{
 const struct session_stats *session_stats = &index_session->stats;

 stats->current_time = ktime_to_seconds(current_time_ns(CLOCK_REALTIME));
 stats->posts_found = READ_ONCE(session_stats->posts_found);
 stats->in_memory_posts_found = READ_ONCE(session_stats->posts_found_open_chapter);
 stats->dense_posts_found = READ_ONCE(session_stats->posts_found_dense);
 stats->sparse_posts_found = READ_ONCE(session_stats->posts_found_sparse);
 stats->posts_not_found = READ_ONCE(session_stats->posts_not_found);
 stats->updates_found = READ_ONCE(session_stats->updates_found);
 stats->updates_not_found = READ_ONCE(session_stats->updates_not_found);
 stats->deletions_found = READ_ONCE(session_stats->deletions_found);
 stats->deletions_not_found = READ_ONCE(session_stats->deletions_not_found);
 stats->queries_found = READ_ONCE(session_stats->queries_found);
 stats->queries_not_found = READ_ONCE(session_stats->queries_not_found);
 stats->requests = READ_ONCE(session_stats->requests);
}

int uds_get_index_session_stats(struct uds_index_session *index_session,
    struct uds_index_stats *stats)
{
 if (stats == NULL) {
  vdo_log_error("received a NULL index stats pointer");
  return -EINVAL;
 }

 collect_stats(index_session, stats);
 if (index_session->index != NULL) {
  uds_get_index_stats(index_session->index, stats);
 } else {
  stats->entries_indexed = 0;
  stats->memory_used = 0;
  stats->collisions = 0;
  stats->entries_discarded = 0;
 }

 return UDS_SUCCESS;
}

void uds_wait_cond(struct cond_var *cv, struct mutex *mutex)
{
 DEFINE_WAIT(__wait);

 prepare_to_wait(&cv->wait_queue, &__wait, TASK_IDLE);
 mutex_unlock(mutex);
 schedule();
 finish_wait(&cv->wait_queue, &__wait);
 mutex_lock(mutex);
}