/*
 * Copyright (c) 2016 Oracle.  All rights reserved.
 *
 * This software is available to you under a choice of one of two
 * licenses.  You may choose to be licensed under the terms of the GNU
 * General Public License (GPL) Version 2, available from the file
 * COPYING in the main directory of this source tree, or the
 * OpenIB.org BSD license below:
 *
 *     Redistribution and use in source and binary forms, with or
 *     without modification, are permitted provided that the following
 *     conditions are met:
 *
 *      - Redistributions of source code must retain the above
 *        copyright notice, this list of conditions and the following
 *        disclaimer.
 *
 *      - Redistributions in binary form must reproduce the above
 *        copyright notice, this list of conditions and the following
 *        disclaimer in the documentation and/or other materials
 *        provided with the distribution.
 *
 * 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.
 */

#include "ib_mr.h"

static inline void
rds_transition_frwr_state(struct rds_ib_mr *ibmr,
     enum rds_ib_fr_state old_state,
     enum rds_ib_fr_state new_state)
{
 if (cmpxchg(&ibmr->u.frmr.fr_state,
      old_state, new_state) == old_state &&
     old_state == FRMR_IS_INUSE) {
  /* enforce order of ibmr->u.frmr.fr_state update
   * before decrementing i_fastreg_inuse_count
 */
  smp_mb__before_atomic();
  atomic_dec(&ibmr->ic->i_fastreg_inuse_count);
  if (waitqueue_active(&rds_ib_ring_empty_wait))
   wake_up(&rds_ib_ring_empty_wait);
 }
}

static struct rds_ib_mr *rds_ib_alloc_frmr(struct rds_ib_device *rds_ibdev,
        int npages)
{
 struct rds_ib_mr_pool *pool;
 struct rds_ib_mr *ibmr = NULL;
 struct rds_ib_frmr *frmr;
 int err = 0;

 if (npages <= RDS_MR_8K_MSG_SIZE)
  pool = rds_ibdev->mr_8k_pool;
 else
  pool = rds_ibdev->mr_1m_pool;

 ibmr = rds_ib_try_reuse_ibmr(pool);
 if (ibmr)
  return ibmr;

 ibmr = kzalloc_node(sizeof(*ibmr), GFP_KERNEL,
       rdsibdev_to_node(rds_ibdev));
 if (!ibmr) {
  err = -ENOMEM;
  goto out_no_cigar;
 }

 frmr = &ibmr->u.frmr;
 frmr->mr = ib_alloc_mr(rds_ibdev->pd, IB_MR_TYPE_MEM_REG,
    pool->max_pages);
 if (IS_ERR(frmr->mr)) {
  pr_warn("RDS/IB: %s failed to allocate MR", __func__);
  err = PTR_ERR(frmr->mr);
  goto out_no_cigar;
 }

 ibmr->pool = pool;
 if (pool->pool_type == RDS_IB_MR_8K_POOL)
  rds_ib_stats_inc(s_ib_rdma_mr_8k_alloc);
 else
  rds_ib_stats_inc(s_ib_rdma_mr_1m_alloc);

 if (atomic_read(&pool->item_count) > pool->max_items_soft)
  pool->max_items_soft = pool->max_items;

 frmr->fr_state = FRMR_IS_FREE;
 init_waitqueue_head(&frmr->fr_inv_done);
 init_waitqueue_head(&frmr->fr_reg_done);
 return ibmr;

out_no_cigar:
 kfree(ibmr);
 atomic_dec(&pool->item_count);
 return ERR_PTR(err);
}

static void rds_ib_free_frmr(struct rds_ib_mr *ibmr, bool drop)
{
 struct rds_ib_mr_pool *pool = ibmr->pool;

 if (drop)
  llist_add(&ibmr->llnode, &pool->drop_list);
 else
  llist_add(&ibmr->llnode, &pool->free_list);
 atomic_add(ibmr->sg_len, &pool->free_pinned);
 atomic_inc(&pool->dirty_count);

 /* If we've pinned too many pages, request a flush */
 if (atomic_read(&pool->free_pinned) >= pool->max_free_pinned ||
     atomic_read(&pool->dirty_count) >= pool->max_items / 5)
  queue_delayed_work(rds_ib_mr_wq, &pool->flush_worker, 10);
}

static int rds_ib_post_reg_frmr(struct rds_ib_mr *ibmr)
{
 struct rds_ib_frmr *frmr = &ibmr->u.frmr;
 struct ib_reg_wr reg_wr;
 int ret, off = 0;

 while (atomic_dec_return(&ibmr->ic->i_fastreg_wrs) <= 0) {
  atomic_inc(&ibmr->ic->i_fastreg_wrs);
  cpu_relax();
 }

 ret = ib_map_mr_sg_zbva(frmr->mr, ibmr->sg, ibmr->sg_dma_len,
    &off, PAGE_SIZE);
 if (unlikely(ret != ibmr->sg_dma_len)) {
  ret = ret < 0 ? ret : -EINVAL;
  goto out_inc;
 }

 if (cmpxchg(&frmr->fr_state, FRMR_IS_FREE, FRMR_IS_INUSE) != FRMR_IS_FREE) {
  ret = -EBUSY;
  goto out_inc;
 }

 atomic_inc(&ibmr->ic->i_fastreg_inuse_count);

 /* Perform a WR for the fast_reg_mr. Each individual page
  * in the sg list is added to the fast reg page list and placed
  * inside the fast_reg_mr WR.  The key used is a rolling 8bit
  * counter, which should guarantee uniqueness.
 */
 ib_update_fast_reg_key(frmr->mr, ibmr->remap_count++);
 frmr->fr_reg = true;

 memset(®_wr, 0, sizeof(reg_wr));
 reg_wr.wr.wr_id = (unsigned long)(void *)ibmr;
 reg_wr.wr.opcode = IB_WR_REG_MR;
 reg_wr.wr.num_sge = 0;
 reg_wr.mr = frmr->mr;
 reg_wr.key = frmr->mr->rkey;
 reg_wr.access = IB_ACCESS_LOCAL_WRITE |
   IB_ACCESS_REMOTE_READ |
   IB_ACCESS_REMOTE_WRITE;
 reg_wr.wr.send_flags = IB_SEND_SIGNALED;

 ret = ib_post_send(ibmr->ic->i_cm_id->qp, ®_wr.wr, NULL);
 if (unlikely(ret)) {
  /* Failure here can be because of -ENOMEM as well */
  rds_transition_frwr_state(ibmr, FRMR_IS_INUSE, FRMR_IS_STALE);

  if (printk_ratelimit())
   pr_warn("RDS/IB: %s returned error(%d)\n",
    __func__, ret);
  goto out_inc;
 }

 /* Wait for the registration to complete in order to prevent an invalid
  * access error resulting from a race between the memory region already
  * being accessed while registration is still pending.
 */
 wait_event(frmr->fr_reg_done, !frmr->fr_reg);

 return ret;

out_inc:
 atomic_inc(&ibmr->ic->i_fastreg_wrs);
 return ret;
}

static int rds_ib_map_frmr(struct rds_ib_device *rds_ibdev,
      struct rds_ib_mr_pool *pool,
      struct rds_ib_mr *ibmr,
      struct scatterlist *sg, unsigned int sg_len)
{
 struct ib_device *dev = rds_ibdev->dev;
 struct rds_ib_frmr *frmr = &ibmr->u.frmr;
 int i;
 u32 len;
 int ret = 0;

 /* We want to teardown old ibmr values here and fill it up with
  * new sg values
 */
 rds_ib_teardown_mr(ibmr);

 ibmr->sg = sg;
 ibmr->sg_len = sg_len;
 ibmr->sg_dma_len = 0;
 frmr->sg_byte_len = 0;
 WARN_ON(ibmr->sg_dma_len);
 ibmr->sg_dma_len = ib_dma_map_sg(dev, ibmr->sg, ibmr->sg_len,
      DMA_BIDIRECTIONAL);
 if (unlikely(!ibmr->sg_dma_len)) {
  pr_warn("RDS/IB: %s failed!\n", __func__);
  return -EBUSY;
 }

 frmr->sg_byte_len = 0;
 frmr->dma_npages = 0;
 len = 0;

 ret = -EINVAL;
 for (i = 0; i < ibmr->sg_dma_len; ++i) {
  unsigned int dma_len = sg_dma_len(&ibmr->sg[i]);
  u64 dma_addr = sg_dma_address(&ibmr->sg[i]);

  frmr->sg_byte_len += dma_len;
  if (dma_addr & ~PAGE_MASK) {
   if (i > 0)
    goto out_unmap;
   else
    ++frmr->dma_npages;
  }

  if ((dma_addr + dma_len) & ~PAGE_MASK) {
   if (i < ibmr->sg_dma_len - 1)
    goto out_unmap;
   else
    ++frmr->dma_npages;
  }

  len += dma_len;
 }
 frmr->dma_npages += len >> PAGE_SHIFT;

 if (frmr->dma_npages > ibmr->pool->max_pages) {
  ret = -EMSGSIZE;
  goto out_unmap;
 }

 ret = rds_ib_post_reg_frmr(ibmr);
 if (ret)
  goto out_unmap;

 if (ibmr->pool->pool_type == RDS_IB_MR_8K_POOL)
  rds_ib_stats_inc(s_ib_rdma_mr_8k_used);
 else
  rds_ib_stats_inc(s_ib_rdma_mr_1m_used);

 return ret;

out_unmap:
 ib_dma_unmap_sg(rds_ibdev->dev, ibmr->sg, ibmr->sg_len,
   DMA_BIDIRECTIONAL);
 ibmr->sg_dma_len = 0;
 return ret;
}

static int rds_ib_post_inv(struct rds_ib_mr *ibmr)
{
 struct ib_send_wr *s_wr;
 struct rds_ib_frmr *frmr = &ibmr->u.frmr;
 struct rdma_cm_id *i_cm_id = ibmr->ic->i_cm_id;
 int ret = -EINVAL;

 if (!i_cm_id || !i_cm_id->qp || !frmr->mr)
  goto out;

 if (frmr->fr_state != FRMR_IS_INUSE)
  goto out;

 while (atomic_dec_return(&ibmr->ic->i_fastreg_wrs) <= 0) {
  atomic_inc(&ibmr->ic->i_fastreg_wrs);
  cpu_relax();
 }

 frmr->fr_inv = true;
 s_wr = &frmr->fr_wr;

 memset(s_wr, 0, sizeof(*s_wr));
 s_wr->wr_id = (unsigned long)(void *)ibmr;
 s_wr->opcode = IB_WR_LOCAL_INV;
 s_wr->ex.invalidate_rkey = frmr->mr->rkey;
 s_wr->send_flags = IB_SEND_SIGNALED;

 ret = ib_post_send(i_cm_id->qp, s_wr, NULL);
 if (unlikely(ret)) {
  rds_transition_frwr_state(ibmr, FRMR_IS_INUSE, FRMR_IS_STALE);
  frmr->fr_inv = false;
  /* enforce order of frmr->fr_inv update
   * before incrementing i_fastreg_wrs
 */
  smp_mb__before_atomic();
  atomic_inc(&ibmr->ic->i_fastreg_wrs);
  pr_err("RDS/IB: %s returned error(%d)\n", __func__, ret);
  goto out;
 }

 /* Wait for the FRMR_IS_FREE (or FRMR_IS_STALE) transition in order to
  * 1) avoid a silly bouncing between "clean_list" and "drop_list"
  *    triggered by function "rds_ib_reg_frmr" as it is releases frmr
  *    regions whose state is not "FRMR_IS_FREE" right away.
  * 2) prevents an invalid access error in a race
  *    from a pending "IB_WR_LOCAL_INV" operation
  *    with a teardown ("dma_unmap_sg", "put_page")
  *    and de-registration ("ib_dereg_mr") of the corresponding
  *    memory region.
 */
 wait_event(frmr->fr_inv_done, frmr->fr_state != FRMR_IS_INUSE);

out:
 return ret;
}

void rds_ib_mr_cqe_handler(struct rds_ib_connection *ic, struct ib_wc *wc)
{
 struct rds_ib_mr *ibmr = (void *)(unsigned long)wc->wr_id;
 struct rds_ib_frmr *frmr = &ibmr->u.frmr;

 if (wc->status != IB_WC_SUCCESS) {
  rds_transition_frwr_state(ibmr, FRMR_IS_INUSE, FRMR_IS_STALE);
  if (rds_conn_up(ic->conn))
   rds_ib_conn_error(ic->conn,
       "frmr completion <%pI4,%pI4> status %u(%s), vendor_err 0x%x, disconnecting and reconnecting\n",
       &ic->conn->c_laddr,
       &ic->conn->c_faddr,
       wc->status,
       ib_wc_status_msg(wc->status),
       wc->vendor_err);
 }

 if (frmr->fr_inv) {
  rds_transition_frwr_state(ibmr, FRMR_IS_INUSE, FRMR_IS_FREE);
  frmr->fr_inv = false;
  wake_up(&frmr->fr_inv_done);
 }

 if (frmr->fr_reg) {
  frmr->fr_reg = false;
  wake_up(&frmr->fr_reg_done);
 }

 /* enforce order of frmr->{fr_reg,fr_inv} update
  * before incrementing i_fastreg_wrs
 */
 smp_mb__before_atomic();
 atomic_inc(&ic->i_fastreg_wrs);
}

void rds_ib_unreg_frmr(struct list_head *list, unsigned int *nfreed,
         unsigned long *unpinned, unsigned int goal)
{
 struct rds_ib_mr *ibmr, *next;
 struct rds_ib_frmr *frmr;
 int ret = 0, ret2;
 unsigned int freed = *nfreed;

 /* String all ib_mr's onto one list and hand them to ib_unmap_fmr */
 list_for_each_entry(ibmr, list, unmap_list) {
  if (ibmr->sg_dma_len) {
   ret2 = rds_ib_post_inv(ibmr);
   if (ret2 && !ret)
    ret = ret2;
  }
 }

 if (ret)
  pr_warn("RDS/IB: %s failed (err=%d)\n", __func__, ret);

 /* Now we can destroy the DMA mapping and unpin any pages */
 list_for_each_entry_safe(ibmr, next, list, unmap_list) {
  *unpinned += ibmr->sg_len;
  frmr = &ibmr->u.frmr;
  __rds_ib_teardown_mr(ibmr);
  if (freed < goal || frmr->fr_state == FRMR_IS_STALE) {
   /* Don't de-allocate if the MR is not free yet */
   if (frmr->fr_state == FRMR_IS_INUSE)
    continue;

   if (ibmr->pool->pool_type == RDS_IB_MR_8K_POOL)
    rds_ib_stats_inc(s_ib_rdma_mr_8k_free);
   else
    rds_ib_stats_inc(s_ib_rdma_mr_1m_free);
   list_del(&ibmr->unmap_list);
   if (frmr->mr)
    ib_dereg_mr(frmr->mr);
   kfree(ibmr);
   freed++;
  }
 }
 *nfreed = freed;
}

struct rds_ib_mr *rds_ib_reg_frmr(struct rds_ib_device *rds_ibdev,
      struct rds_ib_connection *ic,
      struct scatterlist *sg,
      unsigned long nents, u32 *key)
{
 struct rds_ib_mr *ibmr = NULL;
 struct rds_ib_frmr *frmr;
 int ret;

 if (!ic) {
  /* TODO: Add FRWR support for RDS_GET_MR using proxy qp*/
  return ERR_PTR(-EOPNOTSUPP);
 }

 do {
  if (ibmr)
   rds_ib_free_frmr(ibmr, true);
  ibmr = rds_ib_alloc_frmr(rds_ibdev, nents);
  if (IS_ERR(ibmr))
   return ibmr;
  frmr = &ibmr->u.frmr;
 } while (frmr->fr_state != FRMR_IS_FREE);

 ibmr->ic = ic;
 ibmr->device = rds_ibdev;
 ret = rds_ib_map_frmr(rds_ibdev, ibmr->pool, ibmr, sg, nents);
 if (ret == 0) {
  *key = frmr->mr->rkey;
 } else {
  rds_ib_free_frmr(ibmr, false);
  ibmr = ERR_PTR(ret);
 }

 return ibmr;
}

void rds_ib_free_frmr_list(struct rds_ib_mr *ibmr)
{
 struct rds_ib_mr_pool *pool = ibmr->pool;
 struct rds_ib_frmr *frmr = &ibmr->u.frmr;

 if (frmr->fr_state == FRMR_IS_STALE)
  llist_add(&ibmr->llnode, &pool->drop_list);
 else
  llist_add(&ibmr->llnode, &pool->free_list);
}