/*
 * Driver giving user-space access to the kernel's xenbus connection
 * to xenstore.
 *
 * Copyright (c) 2005, Christian Limpach
 * Copyright (c) 2005, Rusty Russell, IBM Corporation
 *
 * This program is free software; you can redistribute it and/or
 * modify it under the terms of the GNU General Public License version 2
 * as published by the Free Software Foundation; or, when distributed
 * separately from the Linux kernel or incorporated into other
 * software packages, subject to the following license:
 *
 * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
 * of this source file (the "Software"), to deal in the Software without
 * restriction, including without limitation the rights to use, copy, modify,
 * merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell copies of the Software,
 * and to permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to
 * the following conditions:
 *
 * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
 * all copies or substantial portions of the Software.
 *
 * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
 * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
 * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
 * AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
 * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING
 * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS
 * IN THE SOFTWARE.
 *
 * Changes:
 * 2008-10-07  Alex Zeffertt    Replaced /proc/xen/xenbus with xenfs filesystem
 *                              and /proc/xen compatibility mount point.
 *                              Turned xenfs into a loadable module.
 */

#define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/uio.h>
#include <linux/notifier.h>
#include <linux/wait.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/poll.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/sched.h>
#include <linux/spinlock.h>
#include <linux/mount.h>
#include <linux/pagemap.h>
#include <linux/uaccess.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/namei.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/workqueue.h>

#include <xen/xenbus.h>
#include <xen/xen.h>
#include <asm/xen/hypervisor.h>

#include "xenbus.h"

unsigned int xb_dev_generation_id;

/*
 * An element of a list of outstanding transactions, for which we're
 * still waiting a reply.
 */
struct xenbus_transaction_holder {
 struct list_head list;
 struct xenbus_transaction handle;
 unsigned int generation_id;
};

/*
 * A buffer of data on the queue.
 */
struct read_buffer {
 struct list_head list;
 unsigned int cons;
 unsigned int len;
 char msg[] __counted_by(len);
};

struct xenbus_file_priv {
 /*
  * msgbuffer_mutex is held while partial requests are built up
  * and complete requests are acted on.  It therefore protects
  * the "transactions" and "watches" lists, and the partial
  * request length and buffer.
  *
  * reply_mutex protects the reply being built up to return to
  * usermode.  It nests inside msgbuffer_mutex but may be held
  * alone during a watch callback.
  */
 struct mutex msgbuffer_mutex;

 /* In-progress transactions */
 struct list_head transactions;

 /* Active watches. */
 struct list_head watches;

 /* Partial request. */
 unsigned int len;
 union {
  struct xsd_sockmsg msg;
  char buffer[XENSTORE_PAYLOAD_MAX];
 } u;

 /* Response queue. */
 struct mutex reply_mutex;
 struct list_head read_buffers;
 wait_queue_head_t read_waitq;

 struct kref kref;

 struct work_struct wq;
};

/* Read out any raw xenbus messages queued up. */
static ssize_t xenbus_file_read(struct file *filp,
          char __user *ubuf,
          size_t len, loff_t *ppos)
{
 struct xenbus_file_priv *u = filp->private_data;
 struct read_buffer *rb;
 ssize_t i;
 int ret;

 mutex_lock(&u->reply_mutex);
again:
 while (list_empty(&u->read_buffers)) {
  mutex_unlock(&u->reply_mutex);
  if (filp->f_flags & O_NONBLOCK)
   return -EAGAIN;

  ret = wait_event_interruptible(u->read_waitq,
            !list_empty(&u->read_buffers));
  if (ret)
   return ret;
  mutex_lock(&u->reply_mutex);
 }

 rb = list_entry(u->read_buffers.next, struct read_buffer, list);
 i = 0;
 while (i < len) {
  size_t sz = min_t(size_t, len - i, rb->len - rb->cons);

  ret = copy_to_user(ubuf + i, &rb->msg[rb->cons], sz);

  i += sz - ret;
  rb->cons += sz - ret;

  if (ret != 0) {
   if (i == 0)
    i = -EFAULT;
   goto out;
  }

  /* Clear out buffer if it has been consumed */
  if (rb->cons == rb->len) {
   list_del(&rb->list);
   kfree(rb);
   if (list_empty(&u->read_buffers))
    break;
   rb = list_entry(u->read_buffers.next,
     struct read_buffer, list);
  }
 }
 if (i == 0)
  goto again;

out:
 mutex_unlock(&u->reply_mutex);
 return i;
}

/*
 * Add a buffer to the queue.  Caller must hold the appropriate lock
 * if the queue is not local.  (Commonly the caller will build up
 * multiple queued buffers on a temporary local list, and then add it
 * to the appropriate list under lock once all the buffers have een
 * successfully allocated.)
 */
static int queue_reply(struct list_head *queue, const void *data, size_t len)
{
 struct read_buffer *rb;

 if (len == 0)
  return 0;
 if (len > XENSTORE_PAYLOAD_MAX)
  return -EINVAL;

 rb = kmalloc(struct_size(rb, msg, len), GFP_KERNEL);
 if (rb == NULL)
  return -ENOMEM;

 rb->cons = 0;
 rb->len = len;

 memcpy(rb->msg, data, len);

 list_add_tail(&rb->list, queue);
 return 0;
}

/*
 * Free all the read_buffer s on a list.
 * Caller must have sole reference to list.
 */
static void queue_cleanup(struct list_head *list)
{
 struct read_buffer *rb;

 while (!list_empty(list)) {
  rb = list_entry(list->next, struct read_buffer, list);
  list_del(list->next);
  kfree(rb);
 }
}

struct watch_adapter {
 struct list_head list;
 struct xenbus_watch watch;
 struct xenbus_file_priv *dev_data;
 char *token;
};

static void free_watch_adapter(struct watch_adapter *watch)
{
 kfree(watch->watch.node);
 kfree(watch->token);
 kfree(watch);
}

static struct watch_adapter *alloc_watch_adapter(const char *path,
       const char *token)
{
 struct watch_adapter *watch;

 watch = kzalloc(sizeof(*watch), GFP_KERNEL);
 if (watch == NULL)
  goto out_fail;

 watch->watch.node = kstrdup(path, GFP_KERNEL);
 if (watch->watch.node == NULL)
  goto out_free;

 watch->token = kstrdup(token, GFP_KERNEL);
 if (watch->token == NULL)
  goto out_free;

 return watch;

out_free:
 free_watch_adapter(watch);

out_fail:
 return NULL;
}

static void watch_fired(struct xenbus_watch *watch,
   const char *path,
   const char *token)
{
 struct watch_adapter *adap;
 struct xsd_sockmsg hdr;
 const char *token_caller;
 int path_len, tok_len, body_len;
 int ret;
 LIST_HEAD(staging_q);

 adap = container_of(watch, struct watch_adapter, watch);

 token_caller = adap->token;

 path_len = strlen(path) + 1;
 tok_len = strlen(token_caller) + 1;
 body_len = path_len + tok_len;

 hdr.type = XS_WATCH_EVENT;
 hdr.len = body_len;

 mutex_lock(&adap->dev_data->reply_mutex);

 ret = queue_reply(&staging_q, &hdr, sizeof(hdr));
 if (!ret)
  ret = queue_reply(&staging_q, path, path_len);
 if (!ret)
  ret = queue_reply(&staging_q, token_caller, tok_len);

 if (!ret) {
  /* success: pass reply list onto watcher */
  list_splice_tail(&staging_q, &adap->dev_data->read_buffers);
  wake_up(&adap->dev_data->read_waitq);
 } else
  queue_cleanup(&staging_q);

 mutex_unlock(&adap->dev_data->reply_mutex);
}

static void xenbus_worker(struct work_struct *wq)
{
 struct xenbus_file_priv *u;
 struct xenbus_transaction_holder *trans, *tmp;
 struct watch_adapter *watch, *tmp_watch;
 struct read_buffer *rb, *tmp_rb;

 u = container_of(wq, struct xenbus_file_priv, wq);

 /*
  * No need for locking here because there are no other users,
  * by definition.
  */

 list_for_each_entry_safe(trans, tmp, &u->transactions, list) {
  xenbus_transaction_end(trans->handle, 1);
  list_del(&trans->list);
  kfree(trans);
 }

 list_for_each_entry_safe(watch, tmp_watch, &u->watches, list) {
  unregister_xenbus_watch(&watch->watch);
  list_del(&watch->list);
  free_watch_adapter(watch);
 }

 list_for_each_entry_safe(rb, tmp_rb, &u->read_buffers, list) {
  list_del(&rb->list);
  kfree(rb);
 }
 kfree(u);
}

static void xenbus_file_free(struct kref *kref)
{
 struct xenbus_file_priv *u;

 /*
  * We might be called in xenbus_thread().
  * Use workqueue to avoid deadlock.
  */
 u = container_of(kref, struct xenbus_file_priv, kref);
 schedule_work(&u->wq);
}

static struct xenbus_transaction_holder *xenbus_get_transaction(
 struct xenbus_file_priv *u, uint32_t tx_id)
{
 struct xenbus_transaction_holder *trans;

 list_for_each_entry(trans, &u->transactions, list)
  if (trans->handle.id == tx_id)
   return trans;

 return NULL;
}

void xenbus_dev_queue_reply(struct xb_req_data *req)
{
 struct xenbus_file_priv *u = req->par;
 struct xenbus_transaction_holder *trans = NULL;
 int rc;
 LIST_HEAD(staging_q);

 xs_request_exit(req);

 mutex_lock(&u->msgbuffer_mutex);

 if (req->type == XS_TRANSACTION_START) {
  trans = xenbus_get_transaction(u, 0);
  if (WARN_ON(!trans))
   goto out;
  if (req->msg.type == XS_ERROR) {
   list_del(&trans->list);
   kfree(trans);
  } else {
   rc = kstrtou32(req->body, 10, &trans->handle.id);
   if (WARN_ON(rc))
    goto out;
  }
 } else if (req->type == XS_TRANSACTION_END) {
  trans = xenbus_get_transaction(u, req->msg.tx_id);
  if (WARN_ON(!trans))
   goto out;
  list_del(&trans->list);
  kfree(trans);
 }

 mutex_unlock(&u->msgbuffer_mutex);

 mutex_lock(&u->reply_mutex);
 rc = queue_reply(&staging_q, &req->msg, sizeof(req->msg));
 if (!rc)
  rc = queue_reply(&staging_q, req->body, req->msg.len);
 if (!rc) {
  list_splice_tail(&staging_q, &u->read_buffers);
  wake_up(&u->read_waitq);
 } else {
  queue_cleanup(&staging_q);
 }
 mutex_unlock(&u->reply_mutex);

 kfree(req->body);
 kref_put(&req->kref, xs_free_req);

 kref_put(&u->kref, xenbus_file_free);

 return;

 out:
 mutex_unlock(&u->msgbuffer_mutex);
}

static int xenbus_command_reply(struct xenbus_file_priv *u,
    unsigned int msg_type, const char *reply)
{
 struct {
  struct xsd_sockmsg hdr;
  char body[16];
 } msg;
 int rc;

 msg.hdr = u->u.msg;
 msg.hdr.type = msg_type;
 msg.hdr.len = strlen(reply) + 1;
 if (msg.hdr.len > sizeof(msg.body))
  return -E2BIG;
 memcpy(&msg.body, reply, msg.hdr.len);

 mutex_lock(&u->reply_mutex);
 rc = queue_reply(&u->read_buffers, &msg, sizeof(msg.hdr) + msg.hdr.len);
 wake_up(&u->read_waitq);
 mutex_unlock(&u->reply_mutex);

 if (!rc)
  kref_put(&u->kref, xenbus_file_free);

 return rc;
}

static int xenbus_write_transaction(unsigned msg_type,
        struct xenbus_file_priv *u)
{
 int rc;
 struct xenbus_transaction_holder *trans = NULL;
 struct {
  struct xsd_sockmsg hdr;
  char body[];
 } *msg = (void *)u->u.buffer;

 if (msg_type == XS_TRANSACTION_START) {
  trans = kzalloc(sizeof(*trans), GFP_KERNEL);
  if (!trans) {
   rc = -ENOMEM;
   goto out;
  }
  trans->generation_id = xb_dev_generation_id;
  list_add(&trans->list, &u->transactions);
 } else if (msg->hdr.tx_id != 0 &&
     !xenbus_get_transaction(u, msg->hdr.tx_id))
  return xenbus_command_reply(u, XS_ERROR, "ENOENT");
 else if (msg_type == XS_TRANSACTION_END &&
   !(msg->hdr.len == 2 &&
     (!strcmp(msg->body, "T") || !strcmp(msg->body, "F"))))
  return xenbus_command_reply(u, XS_ERROR, "EINVAL");
 else if (msg_type == XS_TRANSACTION_END) {
  trans = xenbus_get_transaction(u, msg->hdr.tx_id);
  if (trans && trans->generation_id != xb_dev_generation_id) {
   list_del(&trans->list);
   kfree(trans);
   if (!strcmp(msg->body, "T"))
    return xenbus_command_reply(u, XS_ERROR,
           "EAGAIN");
   else
    return xenbus_command_reply(u,
           XS_TRANSACTION_END,
           "OK");
  }
 }

 rc = xenbus_dev_request_and_reply(&msg->hdr, u);
 if (rc && trans) {
  list_del(&trans->list);
  kfree(trans);
 }

out:
 return rc;
}

static int xenbus_write_watch(unsigned msg_type, struct xenbus_file_priv *u)
{
 struct watch_adapter *watch;
 char *path, *token;
 int err, rc;

 path = u->u.buffer + sizeof(u->u.msg);
 token = memchr(path, 0, u->u.msg.len);
 if (token == NULL) {
  rc = xenbus_command_reply(u, XS_ERROR, "EINVAL");
  goto out;
 }
 token++;
 if (memchr(token, 0, u->u.msg.len - (token - path)) == NULL) {
  rc = xenbus_command_reply(u, XS_ERROR, "EINVAL");
  goto out;
 }

 if (msg_type == XS_WATCH) {
  watch = alloc_watch_adapter(path, token);
  if (watch == NULL) {
   rc = -ENOMEM;
   goto out;
  }

  watch->watch.callback = watch_fired;
  watch->dev_data = u;

  err = register_xenbus_watch(&watch->watch);
  if (err) {
   free_watch_adapter(watch);
   rc = err;
   goto out;
  }
  list_add(&watch->list, &u->watches);
 } else {
  list_for_each_entry(watch, &u->watches, list) {
   if (!strcmp(watch->token, token) &&
       !strcmp(watch->watch.node, path)) {
    unregister_xenbus_watch(&watch->watch);
    list_del(&watch->list);
    free_watch_adapter(watch);
    break;
   }
  }
 }

 /* Success.  Synthesize a reply to say all is OK. */
 rc = xenbus_command_reply(u, msg_type, "OK");

out:
 return rc;
}

static ssize_t xenbus_file_write(struct file *filp,
    const char __user *ubuf,
    size_t len, loff_t *ppos)
{
 struct xenbus_file_priv *u = filp->private_data;
 uint32_t msg_type;
 int rc = len;
 int ret;

 /*
  * We're expecting usermode to be writing properly formed
  * xenbus messages.  If they write an incomplete message we
  * buffer it up.  Once it is complete, we act on it.
  */

 /*
  * Make sure concurrent writers can't stomp all over each
  * other's messages and make a mess of our partial message
  * buffer.  We don't make any attemppt to stop multiple
  * writers from making a mess of each other's incomplete
  * messages; we're just trying to guarantee our own internal
  * consistency and make sure that single writes are handled
  * atomically.
  */
 mutex_lock(&u->msgbuffer_mutex);

 /* Get this out of the way early to avoid confusion */
 if (len == 0)
  goto out;

 /* Can't write a xenbus message larger we can buffer */
 if (len > sizeof(u->u.buffer) - u->len) {
  /* On error, dump existing buffer */
  u->len = 0;
  rc = -EINVAL;
  goto out;
 }

 ret = copy_from_user(u->u.buffer + u->len, ubuf, len);

 if (ret != 0) {
  rc = -EFAULT;
  goto out;
 }

 /* Deal with a partial copy. */
 len -= ret;
 rc = len;

 u->len += len;

 /* Return if we haven't got a full message yet */
 if (u->len < sizeof(u->u.msg))
  goto out; /* not even the header yet */

 /* If we're expecting a message that's larger than we can
    possibly send, dump what we have and return an error. */
 if ((sizeof(u->u.msg) + u->u.msg.len) > sizeof(u->u.buffer)) {
  rc = -E2BIG;
  u->len = 0;
  goto out;
 }

 if (u->len < (sizeof(u->u.msg) + u->u.msg.len))
  goto out; /* incomplete data portion */

 /*
  * OK, now we have a complete message.  Do something with it.
  */

 kref_get(&u->kref);

 msg_type = u->u.msg.type;

 switch (msg_type) {
 case XS_WATCH:
 case XS_UNWATCH:
  /* (Un)Ask for some path to be watched for changes */
  ret = xenbus_write_watch(msg_type, u);
  break;

 default:
  /* Send out a transaction */
  ret = xenbus_write_transaction(msg_type, u);
  break;
 }
 if (ret != 0) {
  rc = ret;
  kref_put(&u->kref, xenbus_file_free);
 }

 /* Buffered message consumed */
 u->len = 0;

 out:
 mutex_unlock(&u->msgbuffer_mutex);
 return rc;
}

static int xenbus_file_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
 struct xenbus_file_priv *u;

 if (xen_store_evtchn == 0)
  return -ENOENT;

 stream_open(inode, filp);

 u = kzalloc(sizeof(*u), GFP_KERNEL);
 if (u == NULL)
  return -ENOMEM;

 kref_init(&u->kref);

 INIT_LIST_HEAD(&u->transactions);
 INIT_LIST_HEAD(&u->watches);
 INIT_LIST_HEAD(&u->read_buffers);
 init_waitqueue_head(&u->read_waitq);
 INIT_WORK(&u->wq, xenbus_worker);

 mutex_init(&u->reply_mutex);
 mutex_init(&u->msgbuffer_mutex);

 filp->private_data = u;

 return 0;
}

static int xenbus_file_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
 struct xenbus_file_priv *u = filp->private_data;

 kref_put(&u->kref, xenbus_file_free);

 return 0;
}

static __poll_t xenbus_file_poll(struct file *file, poll_table *wait)
{
 struct xenbus_file_priv *u = file->private_data;

 poll_wait(file, &u->read_waitq, wait);
 if (!list_empty(&u->read_buffers))
  return EPOLLIN | EPOLLRDNORM;
 return 0;
}

const struct file_operations xen_xenbus_fops = {
 .read = xenbus_file_read,
 .write = xenbus_file_write,
 .open = xenbus_file_open,
 .release = xenbus_file_release,
 .poll = xenbus_file_poll,
};
EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_xenbus_fops);

static struct miscdevice xenbus_dev = {
 .minor = MISC_DYNAMIC_MINOR,
 .name = "xen/xenbus",
 .fops = &xen_xenbus_fops,
};

static int __init xenbus_init(void)
{
 int err;

 if (!xen_domain())
  return -ENODEV;

 err = misc_register(&xenbus_dev);
 if (err)
  pr_err("Could not register xenbus frontend device\n");
 return err;
}
device_initcall(xenbus_init);