// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * (C) 2001 Clemson University and The University of Chicago
 *
 * See COPYING in top-level directory.
 */
#include "protocol.h"
#include "orangefs-kernel.h"
#include "orangefs-bufmap.h"

struct slot_map {
 int c;
 wait_queue_head_t q;
 int count;
 unsigned long *map;
};

static struct slot_map rw_map = {
 .c = -1,
 .q = __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(rw_map.q)
};
static struct slot_map readdir_map = {
 .c = -1,
 .q = __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(readdir_map.q)
};


static void install(struct slot_map *m, int count, unsigned long *map)
{
 spin_lock(&m->q.lock);
 m->c = m->count = count;
 m->map = map;
 wake_up_all_locked(&m->q);
 spin_unlock(&m->q.lock);
}

static void mark_killed(struct slot_map *m)
{
 spin_lock(&m->q.lock);
 m->c -= m->count + 1;
 spin_unlock(&m->q.lock);
}

static void run_down(struct slot_map *m)
{
 DEFINE_WAIT(wait);
 spin_lock(&m->q.lock);
 if (m->c != -1) {
  for (;;) {
   if (likely(list_empty(&wait.entry)))
    __add_wait_queue_entry_tail(&m->q, &wait);
   set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);

   if (m->c == -1)
    break;

   spin_unlock(&m->q.lock);
   schedule();
   spin_lock(&m->q.lock);
  }
  __remove_wait_queue(&m->q, &wait);
  __set_current_state(TASK_RUNNING);
 }
 m->map = NULL;
 spin_unlock(&m->q.lock);
}

static void put(struct slot_map *m, int slot)
{
 int v;
 spin_lock(&m->q.lock);
 __clear_bit(slot, m->map);
 v = ++m->c;
 if (v > 0)
  wake_up_locked(&m->q);
 if (unlikely(v == -1))     /* finished dying */
  wake_up_all_locked(&m->q);
 spin_unlock(&m->q.lock);
}

static int wait_for_free(struct slot_map *m)
{
 long left = slot_timeout_secs * HZ;
 DEFINE_WAIT(wait);

 do {
  long n = left, t;
  if (likely(list_empty(&wait.entry)))
   __add_wait_queue_entry_tail_exclusive(&m->q, &wait);
  set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);

  if (m->c > 0)
   break;

  if (m->c < 0) {
   /* we are waiting for map to be installed */
   /* it would better be there soon, or we go away */
   if (n > ORANGEFS_BUFMAP_WAIT_TIMEOUT_SECS * HZ)
    n = ORANGEFS_BUFMAP_WAIT_TIMEOUT_SECS * HZ;
  }
  spin_unlock(&m->q.lock);
  t = schedule_timeout(n);
  spin_lock(&m->q.lock);
  if (unlikely(!t) && n != left && m->c < 0)
   left = t;
  else
   left = t + (left - n);
  if (signal_pending(current))
   left = -EINTR;
 } while (left > 0);

 if (!list_empty(&wait.entry))
  list_del(&wait.entry);
 else if (left <= 0 && waitqueue_active(&m->q))
  __wake_up_locked_key(&m->q, TASK_INTERRUPTIBLE, NULL);
 __set_current_state(TASK_RUNNING);

 if (likely(left > 0))
  return 0;

 return left < 0 ? -EINTR : -ETIMEDOUT;
}

static int get(struct slot_map *m)
{
 int res = 0;
 spin_lock(&m->q.lock);
 if (unlikely(m->c <= 0))
  res = wait_for_free(m);
 if (likely(!res)) {
  m->c--;
  res = find_first_zero_bit(m->map, m->count);
  __set_bit(res, m->map);
 }
 spin_unlock(&m->q.lock);
 return res;
}

/* used to describe mapped buffers */
struct orangefs_bufmap_desc {
 void __user *uaddr;  /* user space address pointer */
 struct page **page_array; /* array of mapped pages */
 int array_count;  /* size of above arrays */
 struct list_head list_link;
};

static struct orangefs_bufmap {
 int desc_size;
 int desc_shift;
 int desc_count;
 int total_size;
 int page_count;

 struct page **page_array;
 struct orangefs_bufmap_desc *desc_array;

 /* array to track usage of buffer descriptors */
 unsigned long *buffer_index_array;

 /* array to track usage of buffer descriptors for readdir */
#define N DIV_ROUND_UP(ORANGEFS_READDIR_DEFAULT_DESC_COUNT, BITS_PER_LONG)
 unsigned long readdir_index_array[N];
#undef N
} *__orangefs_bufmap;

static DEFINE_SPINLOCK(orangefs_bufmap_lock);

static void
orangefs_bufmap_unmap(struct orangefs_bufmap *bufmap)
{
 unpin_user_pages(bufmap->page_array, bufmap->page_count);
}

static void
orangefs_bufmap_free(struct orangefs_bufmap *bufmap)
{
 kfree(bufmap->page_array);
 kfree(bufmap->desc_array);
 bitmap_free(bufmap->buffer_index_array);
 kfree(bufmap);
}

/*
 * XXX: Can the size and shift change while the caller gives up the
 * XXX: lock between calling this and doing something useful?
 */

int orangefs_bufmap_size_query(void)
{
 struct orangefs_bufmap *bufmap;
 int size = 0;
 spin_lock(&orangefs_bufmap_lock);
 bufmap = __orangefs_bufmap;
 if (bufmap)
  size = bufmap->desc_size;
 spin_unlock(&orangefs_bufmap_lock);
 return size;
}

static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(bufmap_waitq);
static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(readdir_waitq);

static struct orangefs_bufmap *
orangefs_bufmap_alloc(struct ORANGEFS_dev_map_desc *user_desc)
{
 struct orangefs_bufmap *bufmap;

 bufmap = kzalloc(sizeof(*bufmap), GFP_KERNEL);
 if (!bufmap)
  goto out;

 bufmap->total_size = user_desc->total_size;
 bufmap->desc_count = user_desc->count;
 bufmap->desc_size = user_desc->size;
 bufmap->desc_shift = ilog2(bufmap->desc_size);

 bufmap->buffer_index_array = bitmap_zalloc(bufmap->desc_count, GFP_KERNEL);
 if (!bufmap->buffer_index_array)
  goto out_free_bufmap;

 bufmap->desc_array =
  kcalloc(bufmap->desc_count, sizeof(struct orangefs_bufmap_desc),
   GFP_KERNEL);
 if (!bufmap->desc_array)
  goto out_free_index_array;

 bufmap->page_count = bufmap->total_size / PAGE_SIZE;

 /* allocate storage to track our page mappings */
 bufmap->page_array =
  kcalloc(bufmap->page_count, sizeof(struct page *), GFP_KERNEL);
 if (!bufmap->page_array)
  goto out_free_desc_array;

 return bufmap;

out_free_desc_array:
 kfree(bufmap->desc_array);
out_free_index_array:
 bitmap_free(bufmap->buffer_index_array);
out_free_bufmap:
 kfree(bufmap);
out:
 return NULL;
}

static int
orangefs_bufmap_map(struct orangefs_bufmap *bufmap,
  struct ORANGEFS_dev_map_desc *user_desc)
{
 int pages_per_desc = bufmap->desc_size / PAGE_SIZE;
 int offset = 0, ret, i;

 /* map the pages */
 ret = pin_user_pages_fast((unsigned long)user_desc->ptr,
        bufmap->page_count, FOLL_WRITE, bufmap->page_array);

 if (ret < 0)
  return ret;

 if (ret != bufmap->page_count) {
  gossip_err("orangefs error: asked for %d pages, only got %d.\n",
    bufmap->page_count, ret);

  for (i = 0; i < ret; i++)
   unpin_user_page(bufmap->page_array[i]);
  return -ENOMEM;
 }

 /*
  * ideally we want to get kernel space pointers for each page, but
  * we can't kmap that many pages at once if highmem is being used.
  * so instead, we just kmap/kunmap the page address each time the
  * kaddr is needed.
 */
 for (i = 0; i < bufmap->page_count; i++)
  flush_dcache_page(bufmap->page_array[i]);

 /* build a list of available descriptors */
 for (offset = 0, i = 0; i < bufmap->desc_count; i++) {
  bufmap->desc_array[i].page_array = &bufmap->page_array[offset];
  bufmap->desc_array[i].array_count = pages_per_desc;
  bufmap->desc_array[i].uaddr =
      (user_desc->ptr + (i * pages_per_desc * PAGE_SIZE));
  offset += pages_per_desc;
 }

 return 0;
}

/*
 * orangefs_bufmap_initialize()
 *
 * initializes the mapped buffer interface
 *
 * returns 0 on success, -errno on failure
 */
int orangefs_bufmap_initialize(struct ORANGEFS_dev_map_desc *user_desc)
{
 struct orangefs_bufmap *bufmap;
 int ret = -EINVAL;

 gossip_debug(GOSSIP_BUFMAP_DEBUG,
       "orangefs_bufmap_initialize: called (ptr ("
       "%p) sz (%d) cnt(%d).\n",
       user_desc->ptr,
       user_desc->size,
       user_desc->count);

 if (user_desc->total_size < 0 ||
     user_desc->size < 0 ||
     user_desc->count < 0)
  goto out;

 /*
  * sanity check alignment and size of buffer that caller wants to
  * work with
 */
 if (PAGE_ALIGN((unsigned long)user_desc->ptr) !=
     (unsigned long)user_desc->ptr) {
  gossip_err("orangefs error: memory alignment (front). %p\n",
      user_desc->ptr);
  goto out;
 }

 if (PAGE_ALIGN(((unsigned long)user_desc->ptr + user_desc->total_size))
     != (unsigned long)(user_desc->ptr + user_desc->total_size)) {
  gossip_err("orangefs error: memory alignment (back).(%p + %d)\n",
      user_desc->ptr,
      user_desc->total_size);
  goto out;
 }

 if (user_desc->total_size != (user_desc->size * user_desc->count)) {
  gossip_err("orangefs error: user provided an oddly sized buffer: (%d, %d, %d)\n",
      user_desc->total_size,
      user_desc->size,
      user_desc->count);
  goto out;
 }

 if ((user_desc->size % PAGE_SIZE) != 0) {
  gossip_err("orangefs error: bufmap size not page size divisible (%d).\n",
      user_desc->size);
  goto out;
 }

 ret = -ENOMEM;
 bufmap = orangefs_bufmap_alloc(user_desc);
 if (!bufmap)
  goto out;

 ret = orangefs_bufmap_map(bufmap, user_desc);
 if (ret)
  goto out_free_bufmap;


 spin_lock(&orangefs_bufmap_lock);
 if (__orangefs_bufmap) {
  spin_unlock(&orangefs_bufmap_lock);
  gossip_err("orangefs: error: bufmap already initialized.\n");
  ret = -EINVAL;
  goto out_unmap_bufmap;
 }
 __orangefs_bufmap = bufmap;
 install(&rw_map,
  bufmap->desc_count,
  bufmap->buffer_index_array);
 install(&readdir_map,
  ORANGEFS_READDIR_DEFAULT_DESC_COUNT,
  bufmap->readdir_index_array);
 spin_unlock(&orangefs_bufmap_lock);

 gossip_debug(GOSSIP_BUFMAP_DEBUG,
       "orangefs_bufmap_initialize: exiting normally\n");
 return 0;

out_unmap_bufmap:
 orangefs_bufmap_unmap(bufmap);
out_free_bufmap:
 orangefs_bufmap_free(bufmap);
out:
 return ret;
}

/*
 * orangefs_bufmap_finalize()
 *
 * shuts down the mapped buffer interface and releases any resources
 * associated with it
 *
 * no return value
 */
void orangefs_bufmap_finalize(void)
{
 struct orangefs_bufmap *bufmap = __orangefs_bufmap;
 if (!bufmap)
  return;
 gossip_debug(GOSSIP_BUFMAP_DEBUG, "orangefs_bufmap_finalize: called\n");
 mark_killed(&rw_map);
 mark_killed(&readdir_map);
 gossip_debug(GOSSIP_BUFMAP_DEBUG,
       "orangefs_bufmap_finalize: exiting normally\n");
}

void orangefs_bufmap_run_down(void)
{
 struct orangefs_bufmap *bufmap = __orangefs_bufmap;
 if (!bufmap)
  return;
 run_down(&rw_map);
 run_down(&readdir_map);
 spin_lock(&orangefs_bufmap_lock);
 __orangefs_bufmap = NULL;
 spin_unlock(&orangefs_bufmap_lock);
 orangefs_bufmap_unmap(bufmap);
 orangefs_bufmap_free(bufmap);
}

/*
 * orangefs_bufmap_get()
 *
 * gets a free mapped buffer descriptor, will sleep until one becomes
 * available if necessary
 *
 * returns slot on success, -errno on failure
 */
int orangefs_bufmap_get(void)
{
 return get(&rw_map);
}

/*
 * orangefs_bufmap_put()
 *
 * returns a mapped buffer descriptor to the collection
 *
 * no return value
 */
void orangefs_bufmap_put(int buffer_index)
{
 put(&rw_map, buffer_index);
}

/*
 * orangefs_readdir_index_get()
 *
 * gets a free descriptor, will sleep until one becomes
 * available if necessary.
 * Although the readdir buffers are not mapped into kernel space
 * we could do that at a later point of time. Regardless, these
 * indices are used by the client-core.
 *
 * returns slot on success, -errno on failure
 */
int orangefs_readdir_index_get(void)
{
 return get(&readdir_map);
}

void orangefs_readdir_index_put(int buffer_index)
{
 put(&readdir_map, buffer_index);
}

/*
 * we've been handed an iovec, we need to copy it to
 * the shared memory descriptor at "buffer_index".
 */
int orangefs_bufmap_copy_from_iovec(struct iov_iter *iter,
    int buffer_index,
    size_t size)
{
 struct orangefs_bufmap_desc *to;
 int i;

 gossip_debug(GOSSIP_BUFMAP_DEBUG,
       "%s: buffer_index:%d: size:%zu:\n",
       __func__, buffer_index, size);

 to = &__orangefs_bufmap->desc_array[buffer_index];
 for (i = 0; size; i++) {
  struct page *page = to->page_array[i];
  size_t n = size;
  if (n > PAGE_SIZE)
   n = PAGE_SIZE;
  if (copy_page_from_iter(page, 0, n, iter) != n)
   return -EFAULT;
  size -= n;
 }
 return 0;
}

/*
 * we've been handed an iovec, we need to fill it from
 * the shared memory descriptor at "buffer_index".
 */
int orangefs_bufmap_copy_to_iovec(struct iov_iter *iter,
        int buffer_index,
        size_t size)
{
 struct orangefs_bufmap_desc *from;
 int i;

 from = &__orangefs_bufmap->desc_array[buffer_index];
 gossip_debug(GOSSIP_BUFMAP_DEBUG,
       "%s: buffer_index:%d: size:%zu:\n",
       __func__, buffer_index, size);


 for (i = 0; size; i++) {
  struct page *page = from->page_array[i];
  size_t n = size;
  if (n > PAGE_SIZE)
   n = PAGE_SIZE;
  n = copy_page_to_iter(page, 0, n, iter);
  if (!n)
   return -EFAULT;
  size -= n;
 }
 return 0;
}