// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * Copyright 2020-2021 Amazon.com, Inc. or its affiliates. All Rights Reserved.
 */

/**
 * DOC: Nitro Enclaves (NE) PCI device driver.
 */

#include <linux/delay.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/list.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/nitro_enclaves.h>
#include <linux/pci.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/wait.h>

#include "ne_misc_dev.h"
#include "ne_pci_dev.h"

/**
 * NE_DEFAULT_TIMEOUT_MSECS - Default timeout to wait for a reply from
 *         the NE PCI device.
 */
#define NE_DEFAULT_TIMEOUT_MSECS (120000) /* 120 sec */

static const struct pci_device_id ne_pci_ids[] = {
 { PCI_DEVICE(PCI_VENDOR_ID_AMAZON, PCI_DEVICE_ID_NE) },
 { 0, }
};

MODULE_DEVICE_TABLE(pci, ne_pci_ids);

/**
 * ne_submit_request() - Submit command request to the PCI device based on the
 *    command type.
 * @pdev:  PCI device to send the command to.
 * @cmd_type:  Command type of the request sent to the PCI device.
 * @cmd_request: Command request payload.
 * @cmd_request_size: Size of the command request payload.
 *
 * Context: Process context. This function is called with the ne_pci_dev mutex held.
 */
static void ne_submit_request(struct pci_dev *pdev, enum ne_pci_dev_cmd_type cmd_type,
         void *cmd_request, size_t cmd_request_size)
{
 struct ne_pci_dev *ne_pci_dev = pci_get_drvdata(pdev);

 memcpy_toio(ne_pci_dev->iomem_base + NE_SEND_DATA, cmd_request, cmd_request_size);

 iowrite32(cmd_type, ne_pci_dev->iomem_base + NE_COMMAND);
}

/**
 * ne_retrieve_reply() - Retrieve reply from the PCI device.
 * @pdev:  PCI device to receive the reply from.
 * @cmd_reply:  Command reply payload.
 * @cmd_reply_size: Size of the command reply payload.
 *
 * Context: Process context. This function is called with the ne_pci_dev mutex held.
 */
static void ne_retrieve_reply(struct pci_dev *pdev, struct ne_pci_dev_cmd_reply *cmd_reply,
         size_t cmd_reply_size)
{
 struct ne_pci_dev *ne_pci_dev = pci_get_drvdata(pdev);

 memcpy_fromio(cmd_reply, ne_pci_dev->iomem_base + NE_RECV_DATA, cmd_reply_size);
}

/**
 * ne_wait_for_reply() - Wait for a reply of a PCI device command.
 * @pdev: PCI device for which a reply is waited.
 *
 * Context: Process context. This function is called with the ne_pci_dev mutex held.
 * Return:
 * * 0 on success.
 * * Negative return value on failure.
 */
static int ne_wait_for_reply(struct pci_dev *pdev)
{
 struct ne_pci_dev *ne_pci_dev = pci_get_drvdata(pdev);
 int rc = -EINVAL;

 /*
  * TODO: Update to _interruptible and handle interrupted wait event
  * e.g. -ERESTARTSYS, incoming signals + update timeout, if needed.
 */
 rc = wait_event_timeout(ne_pci_dev->cmd_reply_wait_q,
    atomic_read(&ne_pci_dev->cmd_reply_avail) != 0,
    msecs_to_jiffies(NE_DEFAULT_TIMEOUT_MSECS));
 if (!rc)
  return -ETIMEDOUT;

 return 0;
}

int ne_do_request(struct pci_dev *pdev, enum ne_pci_dev_cmd_type cmd_type,
    void *cmd_request, size_t cmd_request_size,
    struct ne_pci_dev_cmd_reply *cmd_reply, size_t cmd_reply_size)
{
 struct ne_pci_dev *ne_pci_dev = pci_get_drvdata(pdev);
 int rc = -EINVAL;

 if (cmd_type <= INVALID_CMD || cmd_type >= MAX_CMD) {
  dev_err_ratelimited(&pdev->dev, "Invalid cmd type=%u\n", cmd_type);

  return -EINVAL;
 }

 if (!cmd_request) {
  dev_err_ratelimited(&pdev->dev, "Null cmd request for cmd type=%u\n",
        cmd_type);

  return -EINVAL;
 }

 if (cmd_request_size > NE_SEND_DATA_SIZE) {
  dev_err_ratelimited(&pdev->dev, "Invalid req size=%zu for cmd type=%u\n",
        cmd_request_size, cmd_type);

  return -EINVAL;
 }

 if (!cmd_reply) {
  dev_err_ratelimited(&pdev->dev, "Null cmd reply for cmd type=%u\n",
        cmd_type);

  return -EINVAL;
 }

 if (cmd_reply_size > NE_RECV_DATA_SIZE) {
  dev_err_ratelimited(&pdev->dev, "Invalid reply size=%zu for cmd type=%u\n",
        cmd_reply_size, cmd_type);

  return -EINVAL;
 }

 /*
  * Use this mutex so that the PCI device handles one command request at
  * a time.
 */
 mutex_lock(&ne_pci_dev->pci_dev_mutex);

 atomic_set(&ne_pci_dev->cmd_reply_avail, 0);

 ne_submit_request(pdev, cmd_type, cmd_request, cmd_request_size);

 rc = ne_wait_for_reply(pdev);
 if (rc < 0) {
  dev_err_ratelimited(&pdev->dev, "Error in wait for reply for cmd type=%u [rc=%d]\n",
        cmd_type, rc);

  goto unlock_mutex;
 }

 ne_retrieve_reply(pdev, cmd_reply, cmd_reply_size);

 atomic_set(&ne_pci_dev->cmd_reply_avail, 0);

 if (cmd_reply->rc < 0) {
  rc = cmd_reply->rc;

  dev_err_ratelimited(&pdev->dev, "Error in cmd process logic, cmd type=%u [rc=%d]\n",
        cmd_type, rc);

  goto unlock_mutex;
 }

 rc = 0;

unlock_mutex:
 mutex_unlock(&ne_pci_dev->pci_dev_mutex);

 return rc;
}

/**
 * ne_reply_handler() - Interrupt handler for retrieving a reply matching a
 *   request sent to the PCI device for enclave lifetime
 *   management.
 * @irq: Received interrupt for a reply sent by the PCI device.
 * @args: PCI device private data structure.
 *
 * Context: Interrupt context.
 * Return:
 * * IRQ_HANDLED on handled interrupt.
 */
static irqreturn_t ne_reply_handler(int irq, void *args)
{
 struct ne_pci_dev *ne_pci_dev = (struct ne_pci_dev *)args;

 atomic_set(&ne_pci_dev->cmd_reply_avail, 1);

 /* TODO: Update to _interruptible. */
 wake_up(&ne_pci_dev->cmd_reply_wait_q);

 return IRQ_HANDLED;
}

/**
 * ne_event_work_handler() - Work queue handler for notifying enclaves on a
 *        state change received by the event interrupt
 *        handler.
 * @work: Item containing the NE PCI device for which an out-of-band event
 *  was issued.
 *
 * An out-of-band event is being issued by the Nitro Hypervisor when at least
 * one enclave is changing state without client interaction.
 *
 * Context: Work queue context.
 */
static void ne_event_work_handler(struct work_struct *work)
{
 struct ne_pci_dev_cmd_reply cmd_reply = {};
 struct ne_enclave *ne_enclave = NULL;
 struct ne_pci_dev *ne_pci_dev =
  container_of(work, struct ne_pci_dev, notify_work);
 struct pci_dev *pdev = ne_pci_dev->pdev;
 int rc = -EINVAL;
 struct slot_info_req slot_info_req = {};

 mutex_lock(&ne_pci_dev->enclaves_list_mutex);

 /*
  * Iterate over all enclaves registered for the Nitro Enclaves
  * PCI device and determine for which enclave(s) the out-of-band event
  * is corresponding to.
 */
 list_for_each_entry(ne_enclave, &ne_pci_dev->enclaves_list, enclave_list_entry) {
  mutex_lock(&ne_enclave->enclave_info_mutex);

  /*
   * Enclaves that were never started cannot receive out-of-band
   * events.
 */
  if (ne_enclave->state != NE_STATE_RUNNING)
   goto unlock;

  slot_info_req.slot_uid = ne_enclave->slot_uid;

  rc = ne_do_request(pdev, SLOT_INFO,
       &slot_info_req, sizeof(slot_info_req),
       &cmd_reply, sizeof(cmd_reply));
  if (rc < 0)
   dev_err(&pdev->dev, "Error in slot info [rc=%d]\n", rc);

  /* Notify enclave process that the enclave state changed. */
  if (ne_enclave->state != cmd_reply.state) {
   ne_enclave->state = cmd_reply.state;

   ne_enclave->has_event = true;

   wake_up_interruptible(&ne_enclave->eventq);
  }

unlock:
   mutex_unlock(&ne_enclave->enclave_info_mutex);
 }

 mutex_unlock(&ne_pci_dev->enclaves_list_mutex);
}

/**
 * ne_event_handler() - Interrupt handler for PCI device out-of-band events.
 *   This interrupt does not supply any data in the MMIO
 *   region. It notifies a change in the state of any of
 *   the launched enclaves.
 * @irq: Received interrupt for an out-of-band event.
 * @args: PCI device private data structure.
 *
 * Context: Interrupt context.
 * Return:
 * * IRQ_HANDLED on handled interrupt.
 */
static irqreturn_t ne_event_handler(int irq, void *args)
{
 struct ne_pci_dev *ne_pci_dev = (struct ne_pci_dev *)args;

 queue_work(ne_pci_dev->event_wq, &ne_pci_dev->notify_work);

 return IRQ_HANDLED;
}

/**
 * ne_setup_msix() - Setup MSI-X vectors for the PCI device.
 * @pdev: PCI device to setup the MSI-X for.
 *
 * Context: Process context.
 * Return:
 * * 0 on success.
 * * Negative return value on failure.
 */
static int ne_setup_msix(struct pci_dev *pdev)
{
 struct ne_pci_dev *ne_pci_dev = pci_get_drvdata(pdev);
 int nr_vecs = 0;
 int rc = -EINVAL;

 nr_vecs = pci_msix_vec_count(pdev);
 if (nr_vecs < 0) {
  rc = nr_vecs;

  dev_err(&pdev->dev, "Error in getting vec count [rc=%d]\n", rc);

  return rc;
 }

 rc = pci_alloc_irq_vectors(pdev, nr_vecs, nr_vecs, PCI_IRQ_MSIX);
 if (rc < 0) {
  dev_err(&pdev->dev, "Error in alloc MSI-X vecs [rc=%d]\n", rc);

  return rc;
 }

 /*
  * This IRQ gets triggered every time the PCI device responds to a
  * command request. The reply is then retrieved, reading from the MMIO
  * space of the PCI device.
 */
 rc = request_irq(pci_irq_vector(pdev, NE_VEC_REPLY), ne_reply_handler,
    0, "enclave_cmd", ne_pci_dev);
 if (rc < 0) {
  dev_err(&pdev->dev, "Error in request irq reply [rc=%d]\n", rc);

  goto free_irq_vectors;
 }

 ne_pci_dev->event_wq = create_singlethread_workqueue("ne_pci_dev_wq");
 if (!ne_pci_dev->event_wq) {
  rc = -ENOMEM;

  dev_err(&pdev->dev, "Cannot get wq for dev events [rc=%d]\n", rc);

  goto free_reply_irq_vec;
 }

 INIT_WORK(&ne_pci_dev->notify_work, ne_event_work_handler);

 /*
  * This IRQ gets triggered every time any enclave's state changes. Its
  * handler then scans for the changes and propagates them to the user
  * space.
 */
 rc = request_irq(pci_irq_vector(pdev, NE_VEC_EVENT), ne_event_handler,
    0, "enclave_evt", ne_pci_dev);
 if (rc < 0) {
  dev_err(&pdev->dev, "Error in request irq event [rc=%d]\n", rc);

  goto destroy_wq;
 }

 return 0;

destroy_wq:
 destroy_workqueue(ne_pci_dev->event_wq);
free_reply_irq_vec:
 free_irq(pci_irq_vector(pdev, NE_VEC_REPLY), ne_pci_dev);
free_irq_vectors:
 pci_free_irq_vectors(pdev);

 return rc;
}

/**
 * ne_teardown_msix() - Teardown MSI-X vectors for the PCI device.
 * @pdev: PCI device to teardown the MSI-X for.
 *
 * Context: Process context.
 */
static void ne_teardown_msix(struct pci_dev *pdev)
{
 struct ne_pci_dev *ne_pci_dev = pci_get_drvdata(pdev);

 free_irq(pci_irq_vector(pdev, NE_VEC_EVENT), ne_pci_dev);

 flush_work(&ne_pci_dev->notify_work);
 destroy_workqueue(ne_pci_dev->event_wq);

 free_irq(pci_irq_vector(pdev, NE_VEC_REPLY), ne_pci_dev);

 pci_free_irq_vectors(pdev);
}

/**
 * ne_pci_dev_enable() - Select the PCI device version and enable it.
 * @pdev: PCI device to select version for and then enable.
 *
 * Context: Process context.
 * Return:
 * * 0 on success.
 * * Negative return value on failure.
 */
static int ne_pci_dev_enable(struct pci_dev *pdev)
{
 u8 dev_enable_reply = 0;
 u16 dev_version_reply = 0;
 struct ne_pci_dev *ne_pci_dev = pci_get_drvdata(pdev);

 iowrite16(NE_VERSION_MAX, ne_pci_dev->iomem_base + NE_VERSION);

 dev_version_reply = ioread16(ne_pci_dev->iomem_base + NE_VERSION);
 if (dev_version_reply != NE_VERSION_MAX) {
  dev_err(&pdev->dev, "Error in pci dev version cmd\n");

  return -EIO;
 }

 iowrite8(NE_ENABLE_ON, ne_pci_dev->iomem_base + NE_ENABLE);

 dev_enable_reply = ioread8(ne_pci_dev->iomem_base + NE_ENABLE);
 if (dev_enable_reply != NE_ENABLE_ON) {
  dev_err(&pdev->dev, "Error in pci dev enable cmd\n");

  return -EIO;
 }

 return 0;
}

/**
 * ne_pci_dev_disable() - Disable the PCI device.
 * @pdev: PCI device to disable.
 *
 * Context: Process context.
 */
static void ne_pci_dev_disable(struct pci_dev *pdev)
{
 u8 dev_disable_reply = 0;
 struct ne_pci_dev *ne_pci_dev = pci_get_drvdata(pdev);
 const unsigned int sleep_time = 10; /* 10 ms */
 unsigned int sleep_time_count = 0;

 iowrite8(NE_ENABLE_OFF, ne_pci_dev->iomem_base + NE_ENABLE);

 /*
  * Check for NE_ENABLE_OFF in a loop, to handle cases when the device
  * state is not immediately set to disabled and going through a
  * transitory state of disabling.
 */
 while (sleep_time_count < NE_DEFAULT_TIMEOUT_MSECS) {
  dev_disable_reply = ioread8(ne_pci_dev->iomem_base + NE_ENABLE);
  if (dev_disable_reply == NE_ENABLE_OFF)
   return;

  msleep_interruptible(sleep_time);
  sleep_time_count += sleep_time;
 }

 dev_disable_reply = ioread8(ne_pci_dev->iomem_base + NE_ENABLE);
 if (dev_disable_reply != NE_ENABLE_OFF)
  dev_err(&pdev->dev, "Error in pci dev disable cmd\n");
}

/**
 * ne_pci_probe() - Probe function for the NE PCI device.
 * @pdev: PCI device to match with the NE PCI driver.
 * @id : PCI device id table associated with the NE PCI driver.
 *
 * Context: Process context.
 * Return:
 * * 0 on success.
 * * Negative return value on failure.
 */
static int ne_pci_probe(struct pci_dev *pdev, const struct pci_device_id *id)
{
 struct ne_pci_dev *ne_pci_dev = NULL;
 int rc = -EINVAL;

 ne_pci_dev = kzalloc(sizeof(*ne_pci_dev), GFP_KERNEL);
 if (!ne_pci_dev)
  return -ENOMEM;

 rc = pci_enable_device(pdev);
 if (rc < 0) {
  dev_err(&pdev->dev, "Error in pci dev enable [rc=%d]\n", rc);

  goto free_ne_pci_dev;
 }

 pci_set_master(pdev);

 rc = pci_request_regions_exclusive(pdev, "nitro_enclaves");
 if (rc < 0) {
  dev_err(&pdev->dev, "Error in pci request regions [rc=%d]\n", rc);

  goto disable_pci_dev;
 }

 ne_pci_dev->iomem_base = pci_iomap(pdev, PCI_BAR_NE, 0);
 if (!ne_pci_dev->iomem_base) {
  rc = -ENOMEM;

  dev_err(&pdev->dev, "Error in pci iomap [rc=%d]\n", rc);

  goto release_pci_regions;
 }

 pci_set_drvdata(pdev, ne_pci_dev);

 rc = ne_setup_msix(pdev);
 if (rc < 0) {
  dev_err(&pdev->dev, "Error in pci dev msix setup [rc=%d]\n", rc);

  goto iounmap_pci_bar;
 }

 ne_pci_dev_disable(pdev);

 rc = ne_pci_dev_enable(pdev);
 if (rc < 0) {
  dev_err(&pdev->dev, "Error in ne_pci_dev enable [rc=%d]\n", rc);

  goto teardown_msix;
 }

 atomic_set(&ne_pci_dev->cmd_reply_avail, 0);
 init_waitqueue_head(&ne_pci_dev->cmd_reply_wait_q);
 INIT_LIST_HEAD(&ne_pci_dev->enclaves_list);
 mutex_init(&ne_pci_dev->enclaves_list_mutex);
 mutex_init(&ne_pci_dev->pci_dev_mutex);
 ne_pci_dev->pdev = pdev;

 ne_devs.ne_pci_dev = ne_pci_dev;

 rc = misc_register(ne_devs.ne_misc_dev);
 if (rc < 0) {
  dev_err(&pdev->dev, "Error in misc dev register [rc=%d]\n", rc);

  goto disable_ne_pci_dev;
 }

 return 0;

disable_ne_pci_dev:
 ne_devs.ne_pci_dev = NULL;
 ne_pci_dev_disable(pdev);
teardown_msix:
 ne_teardown_msix(pdev);
iounmap_pci_bar:
 pci_set_drvdata(pdev, NULL);
 pci_iounmap(pdev, ne_pci_dev->iomem_base);
release_pci_regions:
 pci_release_regions(pdev);
disable_pci_dev:
 pci_disable_device(pdev);
free_ne_pci_dev:
 kfree(ne_pci_dev);

 return rc;
}

/**
 * ne_pci_remove() - Remove function for the NE PCI device.
 * @pdev: PCI device associated with the NE PCI driver.
 *
 * Context: Process context.
 */
static void ne_pci_remove(struct pci_dev *pdev)
{
 struct ne_pci_dev *ne_pci_dev = pci_get_drvdata(pdev);

 misc_deregister(ne_devs.ne_misc_dev);

 ne_devs.ne_pci_dev = NULL;

 ne_pci_dev_disable(pdev);

 ne_teardown_msix(pdev);

 pci_set_drvdata(pdev, NULL);

 pci_iounmap(pdev, ne_pci_dev->iomem_base);

 pci_release_regions(pdev);

 pci_disable_device(pdev);

 kfree(ne_pci_dev);
}

/**
 * ne_pci_shutdown() - Shutdown function for the NE PCI device.
 * @pdev: PCI device associated with the NE PCI driver.
 *
 * Context: Process context.
 */
static void ne_pci_shutdown(struct pci_dev *pdev)
{
 struct ne_pci_dev *ne_pci_dev = pci_get_drvdata(pdev);

 if (!ne_pci_dev)
  return;

 misc_deregister(ne_devs.ne_misc_dev);

 ne_devs.ne_pci_dev = NULL;

 ne_pci_dev_disable(pdev);

 ne_teardown_msix(pdev);

 pci_set_drvdata(pdev, NULL);

 pci_iounmap(pdev, ne_pci_dev->iomem_base);

 pci_release_regions(pdev);

 pci_disable_device(pdev);

 kfree(ne_pci_dev);
}

/*
 * TODO: Add suspend / resume functions for power management w/ CONFIG_PM, if
 * needed.
 */
/* NE PCI device driver. */
struct pci_driver ne_pci_driver = {
 .name  = "nitro_enclaves",
 .id_table = ne_pci_ids,
 .probe  = ne_pci_probe,
 .remove  = ne_pci_remove,
 .shutdown = ne_pci_shutdown,
};