// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * VMware VMCI Driver
 *
 * Copyright (C) 2012 VMware, Inc. All rights reserved.
 */

#include <linux/vmw_vmci_defs.h>
#include <linux/vmw_vmci_api.h>
#include <linux/completion.h>
#include <linux/hash.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/list.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/slab.h>

#include "vmci_datagram.h"
#include "vmci_doorbell.h"
#include "vmci_resource.h"
#include "vmci_driver.h"
#include "vmci_route.h"


#define VMCI_DOORBELL_INDEX_BITS 6
#define VMCI_DOORBELL_INDEX_TABLE_SIZE (1 << VMCI_DOORBELL_INDEX_BITS)
#define VMCI_DOORBELL_HASH(_idx) hash_32(_idx, VMCI_DOORBELL_INDEX_BITS)

/*
 * DoorbellEntry describes the a doorbell notification handle allocated by the
 * host.
 */
struct dbell_entry {
 struct vmci_resource resource;
 struct hlist_node node;
 struct work_struct work;
 vmci_callback notify_cb;
 void *client_data;
 u32 idx;
 u32 priv_flags;
 bool run_delayed;
 atomic_t active; /* Only used by guest personality */
};

/* The VMCI index table keeps track of currently registered doorbells. */
struct dbell_index_table {
 spinlock_t lock; /* Index table lock */
 struct hlist_head entries[VMCI_DOORBELL_INDEX_TABLE_SIZE];
};

static struct dbell_index_table vmci_doorbell_it = {
 .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(vmci_doorbell_it.lock),
};

/*
 * The max_notify_idx is one larger than the currently known bitmap index in
 * use, and is used to determine how much of the bitmap needs to be scanned.
 */
static u32 max_notify_idx;

/*
 * The notify_idx_count is used for determining whether there are free entries
 * within the bitmap (if notify_idx_count + 1 < max_notify_idx).
 */
static u32 notify_idx_count;

/*
 * The last_notify_idx_reserved is used to track the last index handed out - in
 * the case where multiple handles share a notification index, we hand out
 * indexes round robin based on last_notify_idx_reserved.
 */
static u32 last_notify_idx_reserved;

/* This is a one entry cache used to by the index allocation. */
static u32 last_notify_idx_released = PAGE_SIZE;


/*
 * Utility function that retrieves the privilege flags associated
 * with a given doorbell handle. For guest endpoints, the
 * privileges are determined by the context ID, but for host
 * endpoints privileges are associated with the complete
 * handle. Hypervisor endpoints are not yet supported.
 */
int vmci_dbell_get_priv_flags(struct vmci_handle handle, u32 *priv_flags)
{
 if (priv_flags == NULL || handle.context == VMCI_INVALID_ID)
  return VMCI_ERROR_INVALID_ARGS;

 if (handle.context == VMCI_HOST_CONTEXT_ID) {
  struct dbell_entry *entry;
  struct vmci_resource *resource;

  resource = vmci_resource_by_handle(handle,
         VMCI_RESOURCE_TYPE_DOORBELL);
  if (!resource)
   return VMCI_ERROR_NOT_FOUND;

  entry = container_of(resource, struct dbell_entry, resource);
  *priv_flags = entry->priv_flags;
  vmci_resource_put(resource);
 } else if (handle.context == VMCI_HYPERVISOR_CONTEXT_ID) {
  /*
   * Hypervisor endpoints for notifications are not
   * supported (yet).
 */
  return VMCI_ERROR_INVALID_ARGS;
 } else {
  *priv_flags = vmci_context_get_priv_flags(handle.context);
 }

 return VMCI_SUCCESS;
}

/*
 * Find doorbell entry by bitmap index.
 */
static struct dbell_entry *dbell_index_table_find(u32 idx)
{
 u32 bucket = VMCI_DOORBELL_HASH(idx);
 struct dbell_entry *dbell;

 hlist_for_each_entry(dbell, &vmci_doorbell_it.entries[bucket],
        node) {
  if (idx == dbell->idx)
   return dbell;
 }

 return NULL;
}

/*
 * Add the given entry to the index table.  This willi take a reference to the
 * entry's resource so that the entry is not deleted before it is removed from
 * the * table.
 */
static void dbell_index_table_add(struct dbell_entry *entry)
{
 u32 bucket;
 u32 new_notify_idx;

 vmci_resource_get(&entry->resource);

 spin_lock_bh(&vmci_doorbell_it.lock);

 /*
  * Below we try to allocate an index in the notification
  * bitmap with "not too much" sharing between resources. If we
  * use less that the full bitmap, we either add to the end if
  * there are no unused flags within the currently used area,
  * or we search for unused ones. If we use the full bitmap, we
  * allocate the index round robin.
 */
 if (max_notify_idx < PAGE_SIZE || notify_idx_count < PAGE_SIZE) {
  if (last_notify_idx_released < max_notify_idx &&
      !dbell_index_table_find(last_notify_idx_released)) {
   new_notify_idx = last_notify_idx_released;
   last_notify_idx_released = PAGE_SIZE;
  } else {
   bool reused = false;
   new_notify_idx = last_notify_idx_reserved;
   if (notify_idx_count + 1 < max_notify_idx) {
    do {
     if (!dbell_index_table_find
         (new_notify_idx)) {
      reused = true;
      break;
     }
     new_notify_idx = (new_notify_idx + 1) %
         max_notify_idx;
    } while (new_notify_idx !=
      last_notify_idx_released);
   }
   if (!reused) {
    new_notify_idx = max_notify_idx;
    max_notify_idx++;
   }
  }
 } else {
  new_notify_idx = (last_notify_idx_reserved + 1) % PAGE_SIZE;
 }

 last_notify_idx_reserved = new_notify_idx;
 notify_idx_count++;

 entry->idx = new_notify_idx;
 bucket = VMCI_DOORBELL_HASH(entry->idx);
 hlist_add_head(&entry->node, &vmci_doorbell_it.entries[bucket]);

 spin_unlock_bh(&vmci_doorbell_it.lock);
}

/*
 * Remove the given entry from the index table.  This will release() the
 * entry's resource.
 */
static void dbell_index_table_remove(struct dbell_entry *entry)
{
 spin_lock_bh(&vmci_doorbell_it.lock);

 hlist_del_init(&entry->node);

 notify_idx_count--;
 if (entry->idx == max_notify_idx - 1) {
  /*
   * If we delete an entry with the maximum known
   * notification index, we take the opportunity to
   * prune the current max. As there might be other
   * unused indices immediately below, we lower the
   * maximum until we hit an index in use.
 */
  while (max_notify_idx > 0 &&
         !dbell_index_table_find(max_notify_idx - 1))
   max_notify_idx--;
 }

 last_notify_idx_released = entry->idx;

 spin_unlock_bh(&vmci_doorbell_it.lock);

 vmci_resource_put(&entry->resource);
}

/*
 * Creates a link between the given doorbell handle and the given
 * index in the bitmap in the device backend. A notification state
 * is created in hypervisor.
 */
static int dbell_link(struct vmci_handle handle, u32 notify_idx)
{
 struct vmci_doorbell_link_msg link_msg;

 link_msg.hdr.dst = vmci_make_handle(VMCI_HYPERVISOR_CONTEXT_ID,
         VMCI_DOORBELL_LINK);
 link_msg.hdr.src = VMCI_ANON_SRC_HANDLE;
 link_msg.hdr.payload_size = sizeof(link_msg) - VMCI_DG_HEADERSIZE;
 link_msg.handle = handle;
 link_msg.notify_idx = notify_idx;

 return vmci_send_datagram(&link_msg.hdr);
}

/*
 * Unlinks the given doorbell handle from an index in the bitmap in
 * the device backend. The notification state is destroyed in hypervisor.
 */
static int dbell_unlink(struct vmci_handle handle)
{
 struct vmci_doorbell_unlink_msg unlink_msg;

 unlink_msg.hdr.dst = vmci_make_handle(VMCI_HYPERVISOR_CONTEXT_ID,
           VMCI_DOORBELL_UNLINK);
 unlink_msg.hdr.src = VMCI_ANON_SRC_HANDLE;
 unlink_msg.hdr.payload_size = sizeof(unlink_msg) - VMCI_DG_HEADERSIZE;
 unlink_msg.handle = handle;

 return vmci_send_datagram(&unlink_msg.hdr);
}

/*
 * Calls the specified callback in a delayed context.
 */
static void dbell_delayed_dispatch(struct work_struct *work)
{
 struct dbell_entry *entry = container_of(work,
       struct dbell_entry, work);

 entry->notify_cb(entry->client_data);
 vmci_resource_put(&entry->resource);
}

/*
 * Dispatches a doorbell notification to the host context.
 */
int vmci_dbell_host_context_notify(u32 src_cid, struct vmci_handle handle)
{
 struct dbell_entry *entry;
 struct vmci_resource *resource;

 if (vmci_handle_is_invalid(handle)) {
  pr_devel("Notifying an invalid doorbell (handle=0x%x:0x%x)\n",
    handle.context, handle.resource);
  return VMCI_ERROR_INVALID_ARGS;
 }

 resource = vmci_resource_by_handle(handle,
        VMCI_RESOURCE_TYPE_DOORBELL);
 if (!resource) {
  pr_devel("Notifying an unknown doorbell (handle=0x%x:0x%x)\n",
    handle.context, handle.resource);
  return VMCI_ERROR_NOT_FOUND;
 }

 entry = container_of(resource, struct dbell_entry, resource);
 if (entry->run_delayed) {
  if (!schedule_work(&entry->work))
   vmci_resource_put(resource);
 } else {
  entry->notify_cb(entry->client_data);
  vmci_resource_put(resource);
 }

 return VMCI_SUCCESS;
}

/*
 * Register the notification bitmap with the host.
 */
bool vmci_dbell_register_notification_bitmap(u64 bitmap_ppn)
{
 int result;
 struct vmci_notify_bm_set_msg bitmap_set_msg = { };

 bitmap_set_msg.hdr.dst = vmci_make_handle(VMCI_HYPERVISOR_CONTEXT_ID,
        VMCI_SET_NOTIFY_BITMAP);
 bitmap_set_msg.hdr.src = VMCI_ANON_SRC_HANDLE;
 bitmap_set_msg.hdr.payload_size = sizeof(bitmap_set_msg) -
     VMCI_DG_HEADERSIZE;
 if (vmci_use_ppn64())
  bitmap_set_msg.bitmap_ppn64 = bitmap_ppn;
 else
  bitmap_set_msg.bitmap_ppn32 = (u32) bitmap_ppn;

 result = vmci_send_datagram(&bitmap_set_msg.hdr);
 if (result != VMCI_SUCCESS) {
  pr_devel("Failed to register (PPN=%llu) as notification bitmap (error=%d)\n",
    bitmap_ppn, result);
  return false;
 }
 return true;
}

/*
 * Executes or schedules the handlers for a given notify index.
 */
static void dbell_fire_entries(u32 notify_idx)
{
 u32 bucket = VMCI_DOORBELL_HASH(notify_idx);
 struct dbell_entry *dbell;

 spin_lock_bh(&vmci_doorbell_it.lock);

 hlist_for_each_entry(dbell, &vmci_doorbell_it.entries[bucket], node) {
  if (dbell->idx == notify_idx &&
      atomic_read(&dbell->active) == 1) {
   if (dbell->run_delayed) {
    vmci_resource_get(&dbell->resource);
    if (!schedule_work(&dbell->work))
     vmci_resource_put(&dbell->resource);
   } else {
    dbell->notify_cb(dbell->client_data);
   }
  }
 }

 spin_unlock_bh(&vmci_doorbell_it.lock);
}

/*
 * Scans the notification bitmap, collects pending notifications,
 * resets the bitmap and invokes appropriate callbacks.
 */
void vmci_dbell_scan_notification_entries(u8 *bitmap)
{
 u32 idx;

 for (idx = 0; idx < max_notify_idx; idx++) {
  if (bitmap[idx] & 0x1) {
   bitmap[idx] &= ~1;
   dbell_fire_entries(idx);
  }
 }
}

/*
 * vmci_doorbell_create() - Creates a doorbell
 * @handle:     A handle used to track the resource.  Can be invalid.
 * @flags:      Flag that determines context of callback.
 * @priv_flags: Privileges flags.
 * @notify_cb:  The callback to be ivoked when the doorbell fires.
 * @client_data:        A parameter to be passed to the callback.
 *
 * Creates a doorbell with the given callback. If the handle is
 * VMCI_INVALID_HANDLE, a free handle will be assigned, if
 * possible. The callback can be run immediately (potentially with
 * locks held - the default) or delayed (in a kernel thread) by
 * specifying the flag VMCI_FLAG_DELAYED_CB. If delayed execution
 * is selected, a given callback may not be run if the kernel is
 * unable to allocate memory for the delayed execution (highly
 * unlikely).
 */
int vmci_doorbell_create(struct vmci_handle *handle,
    u32 flags,
    u32 priv_flags,
    vmci_callback notify_cb, void *client_data)
{
 struct dbell_entry *entry;
 struct vmci_handle new_handle;
 int result;

 if (!handle || !notify_cb || flags & ~VMCI_FLAG_DELAYED_CB ||
     priv_flags & ~VMCI_PRIVILEGE_ALL_FLAGS)
  return VMCI_ERROR_INVALID_ARGS;

 entry = kmalloc(sizeof(*entry), GFP_KERNEL);
 if (entry == NULL) {
  pr_warn("Failed allocating memory for datagram entry\n");
  return VMCI_ERROR_NO_MEM;
 }

 if (vmci_handle_is_invalid(*handle)) {
  u32 context_id = vmci_get_context_id();

  if (context_id == VMCI_INVALID_ID) {
   pr_warn("Failed to get context ID\n");
   result = VMCI_ERROR_NO_RESOURCES;
   goto free_mem;
  }

  /* Let resource code allocate a free ID for us */
  new_handle = vmci_make_handle(context_id, VMCI_INVALID_ID);
 } else {
  bool valid_context = false;

  /*
   * Validate the handle.  We must do both of the checks below
   * because we can be acting as both a host and a guest at the
   * same time. We always allow the host context ID, since the
   * host functionality is in practice always there with the
   * unified driver.
 */
  if (handle->context == VMCI_HOST_CONTEXT_ID ||
      (vmci_guest_code_active() &&
       vmci_get_context_id() == handle->context)) {
   valid_context = true;
  }

  if (!valid_context || handle->resource == VMCI_INVALID_ID) {
   pr_devel("Invalid argument (handle=0x%x:0x%x)\n",
     handle->context, handle->resource);
   result = VMCI_ERROR_INVALID_ARGS;
   goto free_mem;
  }

  new_handle = *handle;
 }

 entry->idx = 0;
 INIT_HLIST_NODE(&entry->node);
 entry->priv_flags = priv_flags;
 INIT_WORK(&entry->work, dbell_delayed_dispatch);
 entry->run_delayed = flags & VMCI_FLAG_DELAYED_CB;
 entry->notify_cb = notify_cb;
 entry->client_data = client_data;
 atomic_set(&entry->active, 0);

 result = vmci_resource_add(&entry->resource,
       VMCI_RESOURCE_TYPE_DOORBELL,
       new_handle);
 if (result != VMCI_SUCCESS) {
  pr_warn("Failed to add new resource (handle=0x%x:0x%x), error: %d\n",
   new_handle.context, new_handle.resource, result);
  goto free_mem;
 }

 new_handle = vmci_resource_handle(&entry->resource);
 if (vmci_guest_code_active()) {
  dbell_index_table_add(entry);
  result = dbell_link(new_handle, entry->idx);
  if (VMCI_SUCCESS != result)
   goto destroy_resource;

  atomic_set(&entry->active, 1);
 }

 *handle = new_handle;

 return result;

 destroy_resource:
 dbell_index_table_remove(entry);
 vmci_resource_remove(&entry->resource);
 free_mem:
 kfree(entry);
 return result;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(vmci_doorbell_create);

/*
 * vmci_doorbell_destroy() - Destroy a doorbell.
 * @handle:     The handle tracking the resource.
 *
 * Destroys a doorbell previously created with vmcii_doorbell_create. This
 * operation may block waiting for a callback to finish.
 */
int vmci_doorbell_destroy(struct vmci_handle handle)
{
 struct dbell_entry *entry;
 struct vmci_resource *resource;

 if (vmci_handle_is_invalid(handle))
  return VMCI_ERROR_INVALID_ARGS;

 resource = vmci_resource_by_handle(handle,
        VMCI_RESOURCE_TYPE_DOORBELL);
 if (!resource) {
  pr_devel("Failed to destroy doorbell (handle=0x%x:0x%x)\n",
    handle.context, handle.resource);
  return VMCI_ERROR_NOT_FOUND;
 }

 entry = container_of(resource, struct dbell_entry, resource);

 if (!hlist_unhashed(&entry->node)) {
  int result;

  dbell_index_table_remove(entry);

  result = dbell_unlink(handle);
  if (VMCI_SUCCESS != result) {

   /*
    * The only reason this should fail would be
    * an inconsistency between guest and
    * hypervisor state, where the guest believes
    * it has an active registration whereas the
    * hypervisor doesn't. One case where this may
    * happen is if a doorbell is unregistered
    * following a hibernation at a time where the
    * doorbell state hasn't been restored on the
    * hypervisor side yet. Since the handle has
    * now been removed in the guest, we just
    * print a warning and return success.
 */
   pr_devel("Unlink of doorbell (handle=0x%x:0x%x) unknown by hypervisor (error=%d)\n",
     handle.context, handle.resource, result);
  }
 }

 /*
  * Now remove the resource from the table.  It might still be in use
  * after this, in a callback or still on the delayed work queue.
 */
 vmci_resource_put(&entry->resource);
 vmci_resource_remove(&entry->resource);

 kfree(entry);

 return VMCI_SUCCESS;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(vmci_doorbell_destroy);