// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/* xfrm_iptfs: IPTFS encapsulation support
 *
 * April 21 2022, Christian Hopps <chopps@labn.net>
 *
 * Copyright (c) 2022, LabN Consulting, L.L.C.
 *
 */

#include <linux/kernel.h>
#include <linux/icmpv6.h>
#include <linux/skbuff_ref.h>
#include <net/gro.h>
#include <net/icmp.h>
#include <net/ip6_route.h>
#include <net/inet_ecn.h>
#include <net/xfrm.h>

#include <crypto/aead.h>

#include "xfrm_inout.h"
#include "trace_iptfs.h"

/* IPTFS encap (header) values. */
#define IPTFS_SUBTYPE_BASIC 0
#define IPTFS_SUBTYPE_CC 1

/* ----------------------------------------------- */
/* IP-TFS default SA values (tunnel egress/dir-in) */
/* ----------------------------------------------- */

/**
 * define IPTFS_DEFAULT_DROP_TIME_USECS - default drop time
 *
 * The default IPTFS drop time in microseconds. The drop time is the amount of
 * time before a missing out-of-order IPTFS tunnel packet is considered lost.
 * See also the reorder window.
 *
 * Default 1s.
 */
#define IPTFS_DEFAULT_DROP_TIME_USECS 1000000

/**
 * define IPTFS_DEFAULT_REORDER_WINDOW - default reorder window size
 *
 * The default IPTFS reorder window size. The reorder window size dictates the
 * maximum number of IPTFS tunnel packets in a sequence that may arrive out of
 * order.
 *
 * Default 3. (tcp folks suggested)
 */
#define IPTFS_DEFAULT_REORDER_WINDOW 3

/* ------------------------------------------------ */
/* IPTFS default SA values (tunnel ingress/dir-out) */
/* ------------------------------------------------ */

/**
 * define IPTFS_DEFAULT_INIT_DELAY_USECS - default initial output delay
 *
 * The initial output delay is the amount of time prior to servicing the output
 * queue after queueing the first packet on said queue. This applies anytime the
 * output queue was previously empty.
 *
 * Default 0.
 */
#define IPTFS_DEFAULT_INIT_DELAY_USECS 0

/**
 * define IPTFS_DEFAULT_MAX_QUEUE_SIZE - default max output queue size.
 *
 * The default IPTFS max output queue size in octets. The output queue is where
 * received packets destined for output over an IPTFS tunnel are stored prior to
 * being output in aggregated/fragmented form over the IPTFS tunnel.
 *
 * Default 1M.
 */
#define IPTFS_DEFAULT_MAX_QUEUE_SIZE (1024 * 10240)

/* Assumed: skb->head is cache aligned.
 *
 * L2 Header resv: Arrange for cacheline to start at skb->data - 16 to keep the
 * to-be-pushed L2 header in the same cacheline as resulting `skb->data` (i.e.,
 * the L3 header). If cacheline size is > 64 then skb->data + pushed L2 will all
 * be in a single cacheline if we simply reserve 64 bytes.
 *
 * L3 Header resv: For L3+L2 headers (i.e., skb->data points at the IPTFS payload)
 * we want `skb->data` to be cacheline aligned and all pushed L2L3 headers will
 * be in their own cacheline[s]. 128 works for cachelins up to 128 bytes, for
 * any larger cacheline sizes the pushed headers will simply share the cacheline
 * with the start of the IPTFS payload (skb->data).
 */
#define XFRM_IPTFS_MIN_L3HEADROOM 128
#define XFRM_IPTFS_MIN_L2HEADROOM (L1_CACHE_BYTES > 64 ? 64 : 64 + 16)

/* Min to try to share outer iptfs skb data vs copying into new skb */
#define IPTFS_PKT_SHARE_MIN 129

#define NSECS_IN_USEC 1000

#define IPTFS_HRTIMER_MODE HRTIMER_MODE_REL_SOFT

/**
 * struct xfrm_iptfs_config - configuration for the IPTFS tunnel.
 * @pkt_size: size of the outer IP packet. 0 to use interface and MTU discovery,
 * otherwise the user specified value.
 * @max_queue_size: The maximum number of octets allowed to be queued to be sent
 * over the IPTFS SA. The queue size is measured as the size of all the
 * packets enqueued.
 * @reorder_win_size: the number slots in the reorder window, thus the number of
 * packets that may arrive out of order.
 * @dont_frag: true to inhibit fragmenting across IPTFS outer packets.
 */
struct xfrm_iptfs_config {
 u32 pkt_size;     /* outer_packet_size or 0 */
 u32 max_queue_size; /* octets */
 u16 reorder_win_size;
 u8 dont_frag : 1;
};

struct skb_wseq {
 struct sk_buff *skb;
 u64 drop_time;
};

/**
 * struct xfrm_iptfs_data - mode specific xfrm state.
 * @cfg: IPTFS tunnel config.
 * @x: owning SA (xfrm_state).
 * @queue: queued user packets to send.
 * @queue_size: number of octets on queue (sum of packet sizes).
 * @ecn_queue_size: octets above with ECN mark.
 * @init_delay_ns: nanoseconds to wait to send initial IPTFS packet.
 * @iptfs_timer: output timer.
 * @iptfs_settime: time the output timer was set.
 * @payload_mtu: max payload size.
 * @w_seq_set: true after first seq received.
 * @w_wantseq: waiting for this seq number as next to process (in order).
 * @w_saved: the saved buf array (reorder window).
 * @w_savedlen: the saved len (not size).
 * @drop_lock: lock to protect reorder queue.
 * @drop_timer: timer for considering next packet lost.
 * @drop_time_ns: timer intervan in nanoseconds.
 * @ra_newskb: new pkt being reassembled.
 * @ra_wantseq: expected next sequence for reassembly.
 * @ra_runt: last pkt bytes from very end of last skb.
 * @ra_runtlen: size of ra_runt.
 */
struct xfrm_iptfs_data {
 struct xfrm_iptfs_config cfg;

 /* Ingress User Input */
 struct xfrm_state *x;    /* owning state */
 struct sk_buff_head queue; /* output queue */

 u32 queue_size;      /* octets */
 u32 ecn_queue_size;     /* octets above which ECN mark */
 u64 init_delay_ns;     /* nanoseconds */
 struct hrtimer iptfs_timer; /* output timer */
 time64_t iptfs_settime;     /* time timer was set */
 u32 payload_mtu;     /* max payload size */

 /* Tunnel input reordering */
 bool w_seq_set;    /* true after first seq received */
 u64 w_wantseq;    /* expected next sequence */
 struct skb_wseq *w_saved; /* the saved buf array */
 u32 w_savedlen;    /* the saved len (not size) */
 spinlock_t drop_lock;
 struct hrtimer drop_timer;
 u64 drop_time_ns;

 /* Tunnel input reassembly */
 struct sk_buff *ra_newskb; /* new pkt being reassembled */
 u64 ra_wantseq;     /* expected next sequence */
 u8 ra_runt[6];     /* last pkt bytes from last skb */
 u8 ra_runtlen;     /* count of ra_runt */
};

static u32 __iptfs_get_inner_mtu(struct xfrm_state *x, int outer_mtu);
static enum hrtimer_restart iptfs_delay_timer(struct hrtimer *me);
static enum hrtimer_restart iptfs_drop_timer(struct hrtimer *me);

/* ================= */
/* Utility Functions */
/* ================= */

#ifdef TRACEPOINTS_ENABLED
static u32 __trace_ip_proto(struct iphdr *iph)
{
 if (iph->version == 4)
  return iph->protocol;
 return ((struct ipv6hdr *)iph)->nexthdr;
}

static u32 __trace_ip_proto_seq(struct iphdr *iph)
{
 void *nexthdr;
 u32 protocol = 0;

 if (iph->version == 4) {
  nexthdr = (void *)(iph + 1);
  protocol = iph->protocol;
 } else if (iph->version == 6) {
  nexthdr = (void *)(((struct ipv6hdr *)(iph)) + 1);
  protocol = ((struct ipv6hdr *)(iph))->nexthdr;
 }
 switch (protocol) {
 case IPPROTO_ICMP:
  return ntohs(((struct icmphdr *)nexthdr)->un.echo.sequence);
 case IPPROTO_ICMPV6:
  return ntohs(((struct icmp6hdr *)nexthdr)->icmp6_sequence);
 case IPPROTO_TCP:
  return ntohl(((struct tcphdr *)nexthdr)->seq);
 case IPPROTO_UDP:
  return ntohs(((struct udphdr *)nexthdr)->source);
 default:
  return 0;
 }
}
#endif /*TRACEPOINTS_ENABLED*/

static u64 __esp_seq(struct sk_buff *skb)
{
 u64 seq = ntohl(XFRM_SKB_CB(skb)->seq.input.low);

 return seq | (u64)ntohl(XFRM_SKB_CB(skb)->seq.input.hi) << 32;
}

/* ======================= */
/* IPTFS SK_BUFF Functions */
/* ======================= */

/**
 * iptfs_alloc_skb() - Allocate a new `skb`.
 * @tpl: the skb to copy required meta-data from.
 * @len: the linear length of the head data, zero is fine.
 * @l3resv: true if skb reserve needs to support pushing L3 headers
 *
 * A new `skb` is allocated and required meta-data is copied from `tpl`, the
 * head data is sized to `len` + reserved space set according to the @l3resv
 * boolean.
 *
 * When @l3resv is false, resv is XFRM_IPTFS_MIN_L2HEADROOM which arranges for
 * `skb->data - 16`  which is a good guess for good cache alignment (placing the
 * to be pushed L2 header at the start of a cacheline.
 *
 * Otherwise, @l3resv is true and resv is set to the correct reserved space for
 * dst->dev plus the calculated L3 overhead for the xfrm dst or
 * XFRM_IPTFS_MIN_L3HEADROOM whichever is larger. This is then cache aligned so
 * that all the headers will commonly fall in a cacheline when possible.
 *
 * l3resv=true is used on tunnel ingress (tx), because we need to reserve for
 * the new IPTFS packet (i.e., L2+L3 headers). On tunnel egress (rx) the data
 * being copied into the skb includes the user L3 headers already so we only
 * need to reserve for L2.
 *
 * Return: the new skb or NULL.
 */
static struct sk_buff *iptfs_alloc_skb(struct sk_buff *tpl, u32 len, bool l3resv)
{
 struct sk_buff *skb;
 u32 resv;

 if (!l3resv) {
  resv = XFRM_IPTFS_MIN_L2HEADROOM;
 } else {
  struct dst_entry *dst = skb_dst(tpl);

  resv = LL_RESERVED_SPACE(dst->dev) + dst->header_len;
  resv = max(resv, XFRM_IPTFS_MIN_L3HEADROOM);
  resv = L1_CACHE_ALIGN(resv);
 }

 skb = alloc_skb(len + resv, GFP_ATOMIC | __GFP_NOWARN);
 if (!skb)
  return NULL;

 skb_reserve(skb, resv);

 if (!l3resv) {
  /* xfrm_input resume needs dev and xfrm ext from tunnel pkt */
  skb->dev = tpl->dev;
  __skb_ext_copy(skb, tpl);
 }

 /* dropped by xfrm_input, used by xfrm_output */
 skb_dst_copy(skb, tpl);

 return skb;
}

/**
 * iptfs_skb_head_to_frag() - initialize a skb_frag_t based on skb head data
 * @skb: skb with the head data
 * @frag: frag to initialize
 */
static void iptfs_skb_head_to_frag(const struct sk_buff *skb, skb_frag_t *frag)
{
 struct page *page = virt_to_head_page(skb->data);
 unsigned char *addr = (unsigned char *)page_address(page);

 skb_frag_fill_page_desc(frag, page, skb->data - addr, skb_headlen(skb));
}

/**
 * struct iptfs_skb_frag_walk - use to track a walk through fragments
 * @fragi: current fragment index
 * @past: length of data in fragments before @fragi
 * @total: length of data in all fragments
 * @nr_frags: number of fragments present in array
 * @initial_offset: the value passed in to skb_prepare_frag_walk()
 * @frags: the page fragments inc. room for head page
 * @pp_recycle: copy of skb->pp_recycle
 */
struct iptfs_skb_frag_walk {
 u32 fragi;
 u32 past;
 u32 total;
 u32 nr_frags;
 u32 initial_offset;
 skb_frag_t frags[MAX_SKB_FRAGS + 1];
 bool pp_recycle;
};

/**
 * iptfs_skb_prepare_frag_walk() - initialize a frag walk over an skb.
 * @skb: the skb to walk.
 * @initial_offset: start the walk @initial_offset into the skb.
 * @walk: the walk to initialize
 *
 * Future calls to skb_add_frags() will expect the @offset value to be at
 * least @initial_offset large.
 */
static void iptfs_skb_prepare_frag_walk(struct sk_buff *skb, u32 initial_offset,
     struct iptfs_skb_frag_walk *walk)
{
 struct skb_shared_info *shinfo = skb_shinfo(skb);
 skb_frag_t *frag, *from;
 u32 i;

 walk->initial_offset = initial_offset;
 walk->fragi = 0;
 walk->past = 0;
 walk->total = 0;
 walk->nr_frags = 0;
 walk->pp_recycle = skb->pp_recycle;

 if (skb->head_frag) {
  if (initial_offset >= skb_headlen(skb)) {
   initial_offset -= skb_headlen(skb);
  } else {
   frag = &walk->frags[walk->nr_frags++];
   iptfs_skb_head_to_frag(skb, frag);
   frag->offset += initial_offset;
   frag->len -= initial_offset;
   walk->total += frag->len;
   initial_offset = 0;
  }
 } else {
  initial_offset -= skb_headlen(skb);
 }

 for (i = 0; i < shinfo->nr_frags; i++) {
  from = &shinfo->frags[i];
  if (initial_offset >= from->len) {
   initial_offset -= from->len;
   continue;
  }
  frag = &walk->frags[walk->nr_frags++];
  *frag = *from;
  if (initial_offset) {
   frag->offset += initial_offset;
   frag->len -= initial_offset;
   initial_offset = 0;
  }
  walk->total += frag->len;
 }
}

static u32 iptfs_skb_reset_frag_walk(struct iptfs_skb_frag_walk *walk,
         u32 offset)
{
 /* Adjust offset to refer to internal walk values */
 offset -= walk->initial_offset;

 /* Get to the correct fragment for offset */
 while (offset < walk->past) {
  walk->past -= walk->frags[--walk->fragi].len;
  if (offset >= walk->past)
   break;
 }
 while (offset >= walk->past + walk->frags[walk->fragi].len)
  walk->past += walk->frags[walk->fragi++].len;

 /* offset now relative to this current frag */
 offset -= walk->past;
 return offset;
}

/**
 * iptfs_skb_can_add_frags() - check if ok to add frags from walk to skb
 * @skb: skb to check for adding frags to
 * @walk: the walk that will be used as source for frags.
 * @offset: offset from beginning of original skb to start from.
 * @len: amount of data to add frag references to in @skb.
 *
 * Return: true if ok to add frags.
 */
static bool iptfs_skb_can_add_frags(const struct sk_buff *skb,
        struct iptfs_skb_frag_walk *walk,
        u32 offset, u32 len)
{
 struct skb_shared_info *shinfo = skb_shinfo(skb);
 u32 fragi, nr_frags, fraglen;

 if (skb_has_frag_list(skb) || skb->pp_recycle != walk->pp_recycle)
  return false;

 /* Make offset relative to current frag after setting that */
 offset = iptfs_skb_reset_frag_walk(walk, offset);

 /* Verify we have array space for the fragments we need to add */
 fragi = walk->fragi;
 nr_frags = shinfo->nr_frags;
 while (len && fragi < walk->nr_frags) {
  skb_frag_t *frag = &walk->frags[fragi];

  fraglen = frag->len;
  if (offset) {
   fraglen -= offset;
   offset = 0;
  }
  if (++nr_frags > MAX_SKB_FRAGS)
   return false;
  if (len <= fraglen)
   return true;
  len -= fraglen;
  fragi++;
 }
 /* We may not copy all @len but what we have will fit. */
 return true;
}

/**
 * iptfs_skb_add_frags() - add a range of fragment references into an skb
 * @skb: skb to add references into
 * @walk: the walk to add referenced fragments from.
 * @offset: offset from beginning of original skb to start from.
 * @len: amount of data to add frag references to in @skb.
 *
 * iptfs_skb_can_add_frags() should be called before this function to verify
 * that the destination @skb is compatible with the walk and has space in the
 * array for the to be added frag references.
 *
 * Return: The number of bytes not added to @skb b/c we reached the end of the
 * walk before adding all of @len.
 */
static int iptfs_skb_add_frags(struct sk_buff *skb,
          struct iptfs_skb_frag_walk *walk, u32 offset,
          u32 len)
{
 struct skb_shared_info *shinfo = skb_shinfo(skb);
 u32 fraglen;

 if (!walk->nr_frags || offset >= walk->total + walk->initial_offset)
  return len;

 /* make offset relative to current frag after setting that */
 offset = iptfs_skb_reset_frag_walk(walk, offset);

 while (len && walk->fragi < walk->nr_frags) {
  skb_frag_t *frag = &walk->frags[walk->fragi];
  skb_frag_t *tofrag = &shinfo->frags[shinfo->nr_frags];

  *tofrag = *frag;
  if (offset) {
   tofrag->offset += offset;
   tofrag->len -= offset;
   offset = 0;
  }
  __skb_frag_ref(tofrag);
  shinfo->nr_frags++;

  /* see if we are done */
  fraglen = tofrag->len;
  if (len < fraglen) {
   tofrag->len = len;
   skb->len += len;
   skb->data_len += len;
   return 0;
  }
  /* advance to next source fragment */
  len -= fraglen;   /* careful, use dst bv_len */
  skb->len += fraglen;  /* careful, "   "    "     */
  skb->data_len += fraglen; /* careful, "   "    "     */
  walk->past += frag->len; /* careful, use src bv_len */
  walk->fragi++;
 }
 return len;
}

/* ================================== */
/* IPTFS Trace Event Definitions      */
/* ================================== */

#define CREATE_TRACE_POINTS
#include "trace_iptfs.h"

/* ================================== */
/* IPTFS Receiving (egress) Functions */
/* ================================== */

/**
 * iptfs_pskb_add_frags() - Create and add frags into a new sk_buff.
 * @tpl: template to create new skb from.
 * @walk: The source for fragments to add.
 * @off: The offset into @walk to add frags from, also used with @st and
 *       @copy_len.
 * @len: The length of data to add covering frags from @walk into @skb.
 *       This must be <= @skblen.
 * @st: The sequence state to copy from into the new head skb.
 * @copy_len: Copy @copy_len bytes from @st at offset @off into the new skb
 *            linear space.
 *
 * Create a new sk_buff `skb` using the template @tpl. Copy @copy_len bytes from
 * @st into the new skb linear space, and then add shared fragments from the
 * frag walk for the remaining @len of data (i.e., @len - @copy_len bytes).
 *
 * Return: The newly allocated sk_buff `skb` or NULL if an error occurs.
 */
static struct sk_buff *
iptfs_pskb_add_frags(struct sk_buff *tpl, struct iptfs_skb_frag_walk *walk,
       u32 off, u32 len, struct skb_seq_state *st, u32 copy_len)
{
 struct sk_buff *skb;

 skb = iptfs_alloc_skb(tpl, copy_len, false);
 if (!skb)
  return NULL;

 /* this should not normally be happening */
 if (!iptfs_skb_can_add_frags(skb, walk, off + copy_len,
         len - copy_len)) {
  kfree_skb(skb);
  return NULL;
 }

 if (copy_len &&
     skb_copy_seq_read(st, off, skb_put(skb, copy_len), copy_len)) {
  XFRM_INC_STATS(dev_net(st->root_skb->dev),
          LINUX_MIB_XFRMINERROR);
  kfree_skb(skb);
  return NULL;
 }

 iptfs_skb_add_frags(skb, walk, off + copy_len, len - copy_len);
 return skb;
}

/**
 * iptfs_pskb_extract_seq() - Create and load data into a new sk_buff.
 * @skblen: the total data size for `skb`.
 * @st: The source for the rest of the data to copy into `skb`.
 * @off: The offset into @st to copy data from.
 * @len: The length of data to copy from @st into `skb`. This must be <=
 *       @skblen.
 *
 * Create a new sk_buff `skb` with @skblen of packet data space. If non-zero,
 * copy @rlen bytes of @runt into `skb`. Then using seq functions copy @len
 * bytes from @st into `skb` starting from @off.
 *
 * It is an error for @len to be greater than the amount of data left in @st.
 *
 * Return: The newly allocated sk_buff `skb` or NULL if an error occurs.
 */
static struct sk_buff *
iptfs_pskb_extract_seq(u32 skblen, struct skb_seq_state *st, u32 off, int len)
{
 struct sk_buff *skb = iptfs_alloc_skb(st->root_skb, skblen, false);

 if (!skb)
  return NULL;
 if (skb_copy_seq_read(st, off, skb_put(skb, len), len)) {
  XFRM_INC_STATS(dev_net(st->root_skb->dev), LINUX_MIB_XFRMINERROR);
  kfree_skb(skb);
  return NULL;
 }
 return skb;
}

/**
 * iptfs_input_save_runt() - save data in xtfs runt space.
 * @xtfs: xtfs state
 * @seq: the current sequence
 * @buf: packet data
 * @len: length of packet data
 *
 * Save the small (`len`) start of a fragmented packet in `buf` in the xtfs data
 * runt space.
 */
static void iptfs_input_save_runt(struct xfrm_iptfs_data *xtfs, u64 seq,
      u8 *buf, int len)
{
 memcpy(xtfs->ra_runt, buf, len);

 xtfs->ra_runtlen = len;
 xtfs->ra_wantseq = seq + 1;
}

/**
 * __iptfs_iphlen() - return the v4/v6 header length using packet data.
 * @data: pointer at octet with version nibble
 *
 * The version data has been checked to be valid (i.e., either 4 or 6).
 *
 * Return: the IP header size based on the IP version.
 */
static u32 __iptfs_iphlen(u8 *data)
{
 struct iphdr *iph = (struct iphdr *)data;

 if (iph->version == 0x4)
  return sizeof(*iph);
 return sizeof(struct ipv6hdr);
}

/**
 * __iptfs_iplen() - return the v4/v6 length using packet data.
 * @data: pointer to ip (v4/v6) packet header
 *
 * Grab the IPv4 or IPv6 length value in the start of the inner packet header
 * pointed to by `data`. Assumes data len is enough for the length field only.
 *
 * The version data has been checked to be valid (i.e., either 4 or 6).
 *
 * Return: the length value.
 */
static u32 __iptfs_iplen(u8 *data)
{
 struct iphdr *iph = (struct iphdr *)data;

 if (iph->version == 0x4)
  return ntohs(iph->tot_len);
 return ntohs(((struct ipv6hdr *)iph)->payload_len) +
  sizeof(struct ipv6hdr);
}

/**
 * iptfs_complete_inner_skb() - finish preparing the inner packet for gro recv.
 * @x: xfrm state
 * @skb: the inner packet
 *
 * Finish the standard xfrm processing on the inner packet prior to sending back
 * through gro_cells_receive. We do this separately b/c we are building a list
 * of packets in the hopes that one day a list will be taken by
 * xfrm_input.
 */
static void iptfs_complete_inner_skb(struct xfrm_state *x, struct sk_buff *skb)
{
 skb_reset_network_header(skb);

 /* The packet is going back through gro_cells_receive no need to
  * set this.
 */
 skb_reset_transport_header(skb);

 /* Packet already has checksum value set. */
 skb->ip_summed = CHECKSUM_NONE;

 /* Our skb will contain the header data copied when this outer packet
  * which contained the start of this inner packet. This is true
  * when we allocate a new skb as well as when we reuse the existing skb.
 */
 if (ip_hdr(skb)->version == 0x4) {
  struct iphdr *iph = ip_hdr(skb);

  if (x->props.flags & XFRM_STATE_DECAP_DSCP)
   ipv4_copy_dscp(XFRM_MODE_SKB_CB(skb)->tos, iph);
  if (!(x->props.flags & XFRM_STATE_NOECN))
   if (INET_ECN_is_ce(XFRM_MODE_SKB_CB(skb)->tos))
    IP_ECN_set_ce(iph);

  skb->protocol = htons(ETH_P_IP);
 } else {
  struct ipv6hdr *iph = ipv6_hdr(skb);

  if (x->props.flags & XFRM_STATE_DECAP_DSCP)
   ipv6_copy_dscp(XFRM_MODE_SKB_CB(skb)->tos, iph);
  if (!(x->props.flags & XFRM_STATE_NOECN))
   if (INET_ECN_is_ce(XFRM_MODE_SKB_CB(skb)->tos))
    IP6_ECN_set_ce(skb, iph);

  skb->protocol = htons(ETH_P_IPV6);
 }
}

static void __iptfs_reassem_done(struct xfrm_iptfs_data *xtfs, bool free)
{
 assert_spin_locked(&xtfs->drop_lock);

 /* We don't care if it works locking takes care of things */
 hrtimer_try_to_cancel(&xtfs->drop_timer);
 if (free)
  kfree_skb(xtfs->ra_newskb);
 xtfs->ra_newskb = NULL;
}

/**
 * iptfs_reassem_abort() - In-progress packet is aborted free the state.
 * @xtfs: xtfs state
 */
static void iptfs_reassem_abort(struct xfrm_iptfs_data *xtfs)
{
 __iptfs_reassem_done(xtfs, true);
}

/**
 * iptfs_reassem_done() - In-progress packet is complete, clear the state.
 * @xtfs: xtfs state
 */
static void iptfs_reassem_done(struct xfrm_iptfs_data *xtfs)
{
 __iptfs_reassem_done(xtfs, false);
}

/**
 * iptfs_reassem_cont() - Continue the reassembly of an inner packets.
 * @xtfs: xtfs state
 * @seq: sequence of current packet
 * @st: seq read stat for current packet
 * @skb: current packet
 * @data: offset into sequential packet data
 * @blkoff: packet blkoff value
 * @list: list of skbs to enqueue completed packet on
 *
 * Process an IPTFS payload that has a non-zero `blkoff` or when we are
 * expecting the continuation b/c we have a runt or in-progress packet.
 *
 * Return: the new data offset to continue processing from.
 */
static u32 iptfs_reassem_cont(struct xfrm_iptfs_data *xtfs, u64 seq,
         struct skb_seq_state *st, struct sk_buff *skb,
         u32 data, u32 blkoff, struct list_head *list)
{
 struct iptfs_skb_frag_walk _fragwalk;
 struct iptfs_skb_frag_walk *fragwalk = NULL;
 struct sk_buff *newskb = xtfs->ra_newskb;
 u32 remaining = skb->len - data;
 u32 runtlen = xtfs->ra_runtlen;
 u32 copylen, fraglen, ipremain, iphlen, iphremain, rrem;

 /* Handle packet fragment we aren't expecting */
 if (!runtlen && !xtfs->ra_newskb)
  return data + min(blkoff, remaining);

 /* Important to remember that input to this function is an ordered
  * packet stream (unless the user disabled the reorder window). Thus if
  * we are waiting for, and expecting the next packet so we can continue
  * assembly, a newer sequence number indicates older ones are not coming
  * (or if they do should be ignored). Technically we can receive older
  * ones when the reorder window is disabled; however, the user should
  * have disabled fragmentation in this case, and regardless we don't
  * deal with it.
  *
  * blkoff could be zero if the stream is messed up (or it's an all pad
  * insertion) be careful to handle that case in each of the below
 */

 /* Too old case: This can happen when the reorder window is disabled so
  * ordering isn't actually guaranteed.
 */
 if (seq < xtfs->ra_wantseq)
  return data + remaining;

 /* Too new case: We missed what we wanted cleanup. */
 if (seq > xtfs->ra_wantseq) {
  XFRM_INC_STATS(xs_net(xtfs->x), LINUX_MIB_XFRMINIPTFSERROR);
  goto abandon;
 }

 if (blkoff == 0) {
  if ((*skb->data & 0xF0) != 0) {
   XFRM_INC_STATS(xs_net(xtfs->x),
           LINUX_MIB_XFRMINIPTFSERROR);
   goto abandon;
  }
  /* Handle all pad case, advance expected sequence number.
   * (RFC 9347 S2.2.3)
 */
  xtfs->ra_wantseq++;
  /* will end parsing */
  return data + remaining;
 }

 if (runtlen) {
  /* Regardless of what happens we're done with the runt */
  xtfs->ra_runtlen = 0;

  /* The start of this inner packet was at the very end of the last
   * iptfs payload which didn't include enough for the ip header
   * length field. We must have *at least* that now.
 */
  rrem = sizeof(xtfs->ra_runt) - runtlen;
  if (remaining < rrem || blkoff < rrem) {
   XFRM_INC_STATS(xs_net(xtfs->x),
           LINUX_MIB_XFRMINIPTFSERROR);
   goto abandon;
  }

  /* fill in the runt data */
  if (skb_copy_seq_read(st, data, &xtfs->ra_runt[runtlen],
          rrem)) {
   XFRM_INC_STATS(xs_net(xtfs->x),
           LINUX_MIB_XFRMINBUFFERERROR);
   goto abandon;
  }

  /* We have enough data to get the ip length value now,
   * allocate an in progress skb
 */
  ipremain = __iptfs_iplen(xtfs->ra_runt);
  if (ipremain < sizeof(xtfs->ra_runt)) {
   /* length has to be at least runtsize large */
   XFRM_INC_STATS(xs_net(xtfs->x),
           LINUX_MIB_XFRMINIPTFSERROR);
   goto abandon;
  }

  /* For the runt case we don't attempt sharing currently. NOTE:
   * Currently, this IPTFS implementation will not create runts.
 */

  newskb = iptfs_alloc_skb(skb, ipremain, false);
  if (!newskb) {
   XFRM_INC_STATS(xs_net(xtfs->x), LINUX_MIB_XFRMINERROR);
   goto abandon;
  }
  xtfs->ra_newskb = newskb;

  /* Copy the runt data into the buffer, but leave data
   * pointers the same as normal non-runt case. The extra `rrem`
   * recopied bytes are basically cacheline free. Allows using
   * same logic below to complete.
 */
  memcpy(skb_put(newskb, runtlen), xtfs->ra_runt,
         sizeof(xtfs->ra_runt));
 }

 /* Continue reassembling the packet */
 ipremain = __iptfs_iplen(newskb->data);
 iphlen = __iptfs_iphlen(newskb->data);

 ipremain -= newskb->len;
 if (blkoff < ipremain) {
  /* Corrupt data, we don't have enough to complete the packet */
  XFRM_INC_STATS(xs_net(xtfs->x), LINUX_MIB_XFRMINIPTFSERROR);
  goto abandon;
 }

 /* We want the IP header in linear space */
 if (newskb->len < iphlen) {
  iphremain = iphlen - newskb->len;
  if (blkoff < iphremain) {
   XFRM_INC_STATS(xs_net(xtfs->x),
           LINUX_MIB_XFRMINIPTFSERROR);
   goto abandon;
  }
  fraglen = min(blkoff, remaining);
  copylen = min(fraglen, iphremain);
  if (skb_copy_seq_read(st, data, skb_put(newskb, copylen),
          copylen)) {
   XFRM_INC_STATS(xs_net(xtfs->x),
           LINUX_MIB_XFRMINBUFFERERROR);
   goto abandon;
  }
  /* this is a silly condition that might occur anyway */
  if (copylen < iphremain) {
   xtfs->ra_wantseq++;
   return data + fraglen;
  }
  /* update data and things derived from it */
  data += copylen;
  blkoff -= copylen;
  remaining -= copylen;
  ipremain -= copylen;
 }

 fraglen = min(blkoff, remaining);
 copylen = min(fraglen, ipremain);

 /* If we may have the opportunity to share prepare a fragwalk. */
 if (!skb_has_frag_list(skb) && !skb_has_frag_list(newskb) &&
     (skb->head_frag || skb->len == skb->data_len) &&
     skb->pp_recycle == newskb->pp_recycle) {
  fragwalk = &_fragwalk;
  iptfs_skb_prepare_frag_walk(skb, data, fragwalk);
 }

 /* Try share then copy. */
 if (fragwalk &&
     iptfs_skb_can_add_frags(newskb, fragwalk, data, copylen)) {
  iptfs_skb_add_frags(newskb, fragwalk, data, copylen);
 } else {
  /* copy fragment data into newskb */
  if (skb_copy_seq_read(st, data, skb_put(newskb, copylen),
          copylen)) {
   XFRM_INC_STATS(xs_net(xtfs->x),
           LINUX_MIB_XFRMINBUFFERERROR);
   goto abandon;
  }
 }

 if (copylen < ipremain) {
  xtfs->ra_wantseq++;
 } else {
  /* We are done with packet reassembly! */
  iptfs_reassem_done(xtfs);
  iptfs_complete_inner_skb(xtfs->x, newskb);
  list_add_tail(&newskb->list, list);
 }

 /* will continue on to new data block or end */
 return data + fraglen;

abandon:
 if (xtfs->ra_newskb) {
  iptfs_reassem_abort(xtfs);
 } else {
  xtfs->ra_runtlen = 0;
  xtfs->ra_wantseq = 0;
 }
 /* skip past fragment, maybe to end */
 return data + min(blkoff, remaining);
}

static bool __input_process_payload(struct xfrm_state *x, u32 data,
        struct skb_seq_state *skbseq,
        struct list_head *sublist)
{
 u8 hbytes[sizeof(struct ipv6hdr)];
 struct iptfs_skb_frag_walk _fragwalk;
 struct iptfs_skb_frag_walk *fragwalk = NULL;
 struct sk_buff *defer, *first_skb, *next, *skb;
 const unsigned char *old_mac;
 struct xfrm_iptfs_data *xtfs;
 struct iphdr *iph;
 struct net *net;
 u32 first_iplen, iphlen, iplen, remaining, tail;
 u32 capturelen;
 u64 seq;

 xtfs = x->mode_data;
 net = xs_net(x);
 skb = skbseq->root_skb;
 first_skb = NULL;
 defer = NULL;

 seq = __esp_seq(skb);

 /* Save the old mac header if set */
 old_mac = skb_mac_header_was_set(skb) ? skb_mac_header(skb) : NULL;

 /* New packets */

 tail = skb->len;
 while (data < tail) {
  __be16 protocol = 0;

  /* Gather information on the next data block.
   * `data` points to the start of the data block.
 */
  remaining = tail - data;

  /* try and copy enough bytes to read length from ipv4/ipv6 */
  iphlen = min_t(u32, remaining, 6);
  if (skb_copy_seq_read(skbseq, data, hbytes, iphlen)) {
   XFRM_INC_STATS(net, LINUX_MIB_XFRMINBUFFERERROR);
   goto done;
  }

  iph = (struct iphdr *)hbytes;
  if (iph->version == 0x4) {
   /* must have at least tot_len field present */
   if (remaining < 4) {
    /* save the bytes we have, advance data and exit */
    iptfs_input_save_runt(xtfs, seq, hbytes,
            remaining);
    data += remaining;
    break;
   }

   iplen = be16_to_cpu(iph->tot_len);
   iphlen = iph->ihl << 2;
   protocol = cpu_to_be16(ETH_P_IP);
   XFRM_MODE_SKB_CB(skbseq->root_skb)->tos = iph->tos;
  } else if (iph->version == 0x6) {
   /* must have at least payload_len field present */
   if (remaining < 6) {
    /* save the bytes we have, advance data and exit */
    iptfs_input_save_runt(xtfs, seq, hbytes,
            remaining);
    data += remaining;
    break;
   }

   iplen = be16_to_cpu(((struct ipv6hdr *)hbytes)->payload_len);
   iplen += sizeof(struct ipv6hdr);
   iphlen = sizeof(struct ipv6hdr);
   protocol = cpu_to_be16(ETH_P_IPV6);
   XFRM_MODE_SKB_CB(skbseq->root_skb)->tos =
    ipv6_get_dsfield((struct ipv6hdr *)iph);
  } else if (iph->version == 0x0) {
   /* pad */
   data = tail;
   break;
  } else {
   XFRM_INC_STATS(net, LINUX_MIB_XFRMINBUFFERERROR);
   goto done;
  }

  if (unlikely(skbseq->stepped_offset)) {
   /* We need to reset our seq read, it can't backup at
    * this point.
 */
   struct sk_buff *save = skbseq->root_skb;

   skb_abort_seq_read(skbseq);
   skb_prepare_seq_read(save, data, tail, skbseq);
  }

  if (first_skb) {
   skb = NULL;
  } else {
   first_skb = skb;
   first_iplen = iplen;
   fragwalk = NULL;

   /* We are going to skip over `data` bytes to reach the
    * start of the IP header of `iphlen` len for `iplen`
    * inner packet.
 */

   if (skb_has_frag_list(skb)) {
    defer = skb;
    skb = NULL;
   } else if (data + iphlen <= skb_headlen(skb) &&
       /* make sure our header is 32-bit aligned? */
       /* ((uintptr_t)(skb->data + data) & 0x3) == 0 && */
       skb_tailroom(skb) + tail - data >= iplen) {
    /* Reuse the received skb.
     *
     * We have enough headlen to pull past any
     * initial fragment data, leaving at least the
     * IP header in the linear buffer space.
     *
     * For linear buffer space we only require that
     * linear buffer space is large enough to
     * eventually hold the entire reassembled
     * packet (by including tailroom in the check).
     *
     * For non-linear tailroom is 0 and so we only
     * re-use if the entire packet is present
     * already.
     *
     * NOTE: there are many more options for
     * sharing, KISS for now. Also, this can produce
     * skb's with the IP header unaligned to 32
     * bits. If that ends up being a problem then a
     * check should be added to the conditional
     * above that the header lies on a 32-bit
     * boundary as well.
 */
    skb_pull(skb, data);

    /* our range just changed */
    data = 0;
    tail = skb->len;
    remaining = skb->len;

    skb->protocol = protocol;
    skb_mac_header_rebuild(skb);
    if (skb->mac_len)
     eth_hdr(skb)->h_proto = skb->protocol;

    /* all pointers could be changed now reset walk */
    skb_abort_seq_read(skbseq);
    skb_prepare_seq_read(skb, data, tail, skbseq);
   } else if (skb->head_frag &&
       /* We have the IP header right now */
       remaining >= iphlen) {
    fragwalk = &_fragwalk;
    iptfs_skb_prepare_frag_walk(skb, data, fragwalk);
    defer = skb;
    skb = NULL;
   } else {
    /* We couldn't reuse the input skb so allocate a
     * new one.
 */
    defer = skb;
    skb = NULL;
   }

   /* Don't trim `first_skb` until the end as we are
    * walking that data now.
 */
  }

  capturelen = min(iplen, remaining);
  if (!skb) {
   if (!fragwalk ||
       /* Large enough to be worth sharing */
       iplen < IPTFS_PKT_SHARE_MIN ||
       /* Have IP header + some data to share. */
       capturelen <= iphlen ||
       /* Try creating skb and adding frags */
       !(skb = iptfs_pskb_add_frags(first_skb, fragwalk,
        data, capturelen,
        skbseq, iphlen))) {
    skb = iptfs_pskb_extract_seq(iplen, skbseq, data, capturelen);
   }
   if (!skb) {
    /* skip to next packet or done */
    data += capturelen;
    continue;
   }

   skb->protocol = protocol;
   if (old_mac) {
    /* rebuild the mac header */
    skb_set_mac_header(skb, -first_skb->mac_len);
    memcpy(skb_mac_header(skb), old_mac, first_skb->mac_len);
    eth_hdr(skb)->h_proto = skb->protocol;
   }
  }

  data += capturelen;

  if (skb->len < iplen) {
   /* Start reassembly */
   spin_lock(&xtfs->drop_lock);

   xtfs->ra_newskb = skb;
   xtfs->ra_wantseq = seq + 1;
   if (!hrtimer_is_queued(&xtfs->drop_timer)) {
    /* softirq blocked lest the timer fire and interrupt us */
    hrtimer_start(&xtfs->drop_timer,
           xtfs->drop_time_ns,
           IPTFS_HRTIMER_MODE);
   }

   spin_unlock(&xtfs->drop_lock);

   break;
  }

  iptfs_complete_inner_skb(x, skb);
  list_add_tail(&skb->list, sublist);
 }

 if (data != tail)
  /* this should not happen from the above code */
  XFRM_INC_STATS(net, LINUX_MIB_XFRMINIPTFSERROR);

 if (first_skb && first_iplen && !defer && first_skb != xtfs->ra_newskb) {
  /* first_skb is queued b/c !defer and not partial */
  if (pskb_trim(first_skb, first_iplen)) {
   /* error trimming */
   list_del(&first_skb->list);
   defer = first_skb;
  }
  first_skb->ip_summed = CHECKSUM_NONE;
 }

 /* Send the packets! */
 list_for_each_entry_safe(skb, next, sublist, list) {
  skb_list_del_init(skb);
  if (xfrm_input(skb, 0, 0, -2))
   kfree_skb(skb);
 }
done:
 skb = skbseq->root_skb;
 skb_abort_seq_read(skbseq);

 if (defer) {
  consume_skb(defer);
 } else if (!first_skb) {
  /* skb is the original passed in skb, but we didn't get far
   * enough to process it as the first_skb, if we had it would
   * either be save in ra_newskb, trimmed and sent on as an skb or
   * placed in defer to be freed.
 */
  kfree_skb(skb);
 }
 return true;
}

/**
 * iptfs_input_ordered() - handle next in order IPTFS payload.
 * @x: xfrm state
 * @skb: current packet
 *
 * Process the IPTFS payload in `skb` and consume it afterwards.
 */
static void iptfs_input_ordered(struct xfrm_state *x, struct sk_buff *skb)
{
 struct ip_iptfs_cc_hdr iptcch;
 struct skb_seq_state skbseq;
 struct list_head sublist; /* rename this it's just a list */
 struct xfrm_iptfs_data *xtfs;
 struct ip_iptfs_hdr *ipth;
 struct net *net;
 u32 blkoff, data, remaining;
 bool consumed = false;
 u64 seq;

 xtfs = x->mode_data;
 net = xs_net(x);

 seq = __esp_seq(skb);

 /* Large enough to hold both types of header */
 ipth = (struct ip_iptfs_hdr *)&iptcch;

 skb_prepare_seq_read(skb, 0, skb->len, &skbseq);

 /* Get the IPTFS header and validate it */

 if (skb_copy_seq_read(&skbseq, 0, ipth, sizeof(*ipth))) {
  XFRM_INC_STATS(net, LINUX_MIB_XFRMINBUFFERERROR);
  goto done;
 }
 data = sizeof(*ipth);

 trace_iptfs_egress_recv(skb, xtfs, be16_to_cpu(ipth->block_offset));

 /* Set data past the basic header */
 if (ipth->subtype == IPTFS_SUBTYPE_CC) {
  /* Copy the rest of the CC header */
  remaining = sizeof(iptcch) - sizeof(*ipth);
  if (skb_copy_seq_read(&skbseq, data, ipth + 1, remaining)) {
   XFRM_INC_STATS(net, LINUX_MIB_XFRMINBUFFERERROR);
   goto done;
  }
  data += remaining;
 } else if (ipth->subtype != IPTFS_SUBTYPE_BASIC) {
  XFRM_INC_STATS(net, LINUX_MIB_XFRMINHDRERROR);
  goto done;
 }

 if (ipth->flags != 0) {
  XFRM_INC_STATS(net, LINUX_MIB_XFRMINHDRERROR);
  goto done;
 }

 INIT_LIST_HEAD(&sublist);

 /* Handle fragment at start of payload, and/or waiting reassembly. */

 blkoff = ntohs(ipth->block_offset);
 /* check before locking i.e., maybe */
 if (blkoff || xtfs->ra_runtlen || xtfs->ra_newskb) {
  spin_lock(&xtfs->drop_lock);

  /* check again after lock */
  if (blkoff || xtfs->ra_runtlen || xtfs->ra_newskb) {
   data = iptfs_reassem_cont(xtfs, seq, &skbseq, skb, data,
        blkoff, &sublist);
  }

  spin_unlock(&xtfs->drop_lock);
 }

 /* New packets */
 consumed = __input_process_payload(x, data, &skbseq, &sublist);
done:
 if (!consumed) {
  skb = skbseq.root_skb;
  skb_abort_seq_read(&skbseq);
  kfree_skb(skb);
 }
}

/* ------------------------------- */
/* Input (Egress) Re-ordering Code */
/* ------------------------------- */

static void __vec_shift(struct xfrm_iptfs_data *xtfs, u32 shift)
{
 u32 savedlen = xtfs->w_savedlen;

 if (shift > savedlen)
  shift = savedlen;
 if (shift != savedlen)
  memcpy(xtfs->w_saved, xtfs->w_saved + shift,
         (savedlen - shift) * sizeof(*xtfs->w_saved));
 memset(xtfs->w_saved + savedlen - shift, 0,
        shift * sizeof(*xtfs->w_saved));
 xtfs->w_savedlen -= shift;
}

static void __reorder_past(struct xfrm_iptfs_data *xtfs, struct sk_buff *inskb,
      struct list_head *freelist)
{
 list_add_tail(&inskb->list, freelist);
}

static u32 __reorder_drop(struct xfrm_iptfs_data *xtfs, struct list_head *list)

{
 struct skb_wseq *s, *se;
 const u32 savedlen = xtfs->w_savedlen;
 time64_t now = ktime_get_raw_fast_ns();
 u32 count = 0;
 u32 scount = 0;

 if (xtfs->w_saved[0].drop_time > now)
  goto set_timer;

 ++xtfs->w_wantseq;

 /* Keep flushing packets until we reach a drop time greater than now. */
 s = xtfs->w_saved;
 se = s + savedlen;
 do {
  /* Walking past empty slots until we reach a packet */
  for (; s < se && !s->skb; s++) {
   if (s->drop_time > now)
    goto outerdone;
  }
  /* Sending packets until we hit another empty slot. */
  for (; s < se && s->skb; scount++, s++)
   list_add_tail(&s->skb->list, list);
 } while (s < se);
outerdone:

 count = s - xtfs->w_saved;
 if (count) {
  xtfs->w_wantseq += count;

  /* Shift handled slots plus final empty slot into slot 0. */
  __vec_shift(xtfs, count);
 }

 if (xtfs->w_savedlen) {
set_timer:
  /* Drifting is OK */
  hrtimer_start(&xtfs->drop_timer,
         xtfs->w_saved[0].drop_time - now,
         IPTFS_HRTIMER_MODE);
 }
 return scount;
}

static void __reorder_this(struct xfrm_iptfs_data *xtfs, struct sk_buff *inskb,
      struct list_head *list)
{
 struct skb_wseq *s, *se;
 const u32 savedlen = xtfs->w_savedlen;
 u32 count = 0;

 /* Got what we wanted. */
 list_add_tail(&inskb->list, list);
 ++xtfs->w_wantseq;
 if (!savedlen)
  return;

 /* Flush remaining consecutive packets. */

 /* Keep sending until we hit another missed pkt. */
 for (s = xtfs->w_saved, se = s + savedlen; s < se && s->skb; s++)
  list_add_tail(&s->skb->list, list);
 count = s - xtfs->w_saved;
 if (count)
  xtfs->w_wantseq += count;

 /* Shift handled slots plus final empty slot into slot 0. */
 __vec_shift(xtfs, count + 1);
}

/* Set the slot's drop time and all the empty slots below it until reaching a
 * filled slot which will already be set.
 */
static void iptfs_set_window_drop_times(struct xfrm_iptfs_data *xtfs, int index)
{
 const u32 savedlen = xtfs->w_savedlen;
 struct skb_wseq *s = xtfs->w_saved;
 time64_t drop_time;

 assert_spin_locked(&xtfs->drop_lock);

 if (savedlen > index + 1) {
  /* we are below another, our drop time and the timer are already set */
  return;
 }
 /* we are the most future so get a new drop time. */
 drop_time = ktime_get_raw_fast_ns();
 drop_time += xtfs->drop_time_ns;

 /* Walk back through the array setting drop times as we go */
 s[index].drop_time = drop_time;
 while (index-- > 0 && !s[index].skb)
  s[index].drop_time = drop_time;

 /* If we walked all the way back, schedule the drop timer if needed */
 if (index == -1 && !hrtimer_is_queued(&xtfs->drop_timer))
  hrtimer_start(&xtfs->drop_timer, xtfs->drop_time_ns,
         IPTFS_HRTIMER_MODE);
}

static void __reorder_future_fits(struct xfrm_iptfs_data *xtfs,
      struct sk_buff *inskb,
      struct list_head *freelist)
{
 const u64 inseq = __esp_seq(inskb);
 const u64 wantseq = xtfs->w_wantseq;
 const u64 distance = inseq - wantseq;
 const u32 savedlen = xtfs->w_savedlen;
 const u32 index = distance - 1;

 /* Handle future sequence number received which fits in the window.
  *
  * We know we don't have the seq we want so we won't be able to flush
  * anything.
 */

 /* slot count is 4, saved size is 3 savedlen is 2
  *
  * "window boundary" is based on the fixed window size
  * distance is also slot number
  * index is an array index (i.e., - 1 of slot)
  * : : - implicit NULL after array len
  *
  *          +--------- used length (savedlen == 2)
  *          |   +----- array size (nslots - 1 == 3)
  *          |   |   + window boundary (nslots == 4)
  *          V   V | V
  *                |
  *  0   1   2   3 |   slot number
  * ---  0   1   2 |   array index
  *     [-] [b] : :|   array
  *
  * "2" "3" "4" *5*|   seq numbers
  *
  * We receive seq number 5
  * distance == 3 [inseq(5) - w_wantseq(2)]
  * index == 2 [distance(6) - 1]
 */

 if (xtfs->w_saved[index].skb) {
  /* a dup of a future */
  list_add_tail(&inskb->list, freelist);
  return;
 }

 xtfs->w_saved[index].skb = inskb;
 xtfs->w_savedlen = max(savedlen, index + 1);
 iptfs_set_window_drop_times(xtfs, index);
}

static void __reorder_future_shifts(struct xfrm_iptfs_data *xtfs,
        struct sk_buff *inskb,
        struct list_head *list)
{
 const u32 nslots = xtfs->cfg.reorder_win_size + 1;
 const u64 inseq = __esp_seq(inskb);
 u32 savedlen = xtfs->w_savedlen;
 u64 wantseq = xtfs->w_wantseq;
 struct skb_wseq *wnext;
 struct sk_buff *slot0;
 u32 beyond, shifting, slot;
 u64 distance;

 /* Handle future sequence number received.
  *
  * IMPORTANT: we are at least advancing w_wantseq (i.e., wantseq) by 1
  * b/c we are beyond the window boundary.
  *
  * We know we don't have the wantseq so that counts as a drop.
 */

 /* example: slot count is 4, array size is 3 savedlen is 2, slot 0 is
  * the missing sequence number.
  *
  * the final slot at savedlen (index savedlen - 1) is always occupied.
  *
  * beyond is "beyond array size" not savedlen.
  *
  *          +--------- array length (savedlen == 2)
  *          |   +----- array size (nslots - 1 == 3)
  *          |   | +- window boundary (nslots == 4)
  *          V   V |
  *                |
  *  0   1   2   3 |   slot number
  * ---  0   1   2 |   array index
  *     [b] [c] : :|   array
  *                |
  * "2" "3" "4" "5"|*6*  seq numbers
  *
  * We receive seq number 6
  * distance == 4 [inseq(6) - w_wantseq(2)]
  * newslot == distance
  * index == 3 [distance(4) - 1]
  * beyond == 1 [newslot(4) - lastslot((nslots(4) - 1))]
  * shifting == 1 [min(savedlen(2), beyond(1)]
  * slot0_skb == [b], and should match w_wantseq
  *
  *                +--- window boundary (nslots == 4)
  *  0   1   2   3 | 4   slot number
  * ---  0   1   2 | 3   array index
  *     [b] : : : :|     array
  * "2" "3" "4" "5" *6*  seq numbers
  *
  * We receive seq number 6
  * distance == 4 [inseq(6) - w_wantseq(2)]
  * newslot == distance
  * index == 3 [distance(4) - 1]
  * beyond == 1 [newslot(4) - lastslot((nslots(4) - 1))]
  * shifting == 1 [min(savedlen(1), beyond(1)]
  * slot0_skb == [b] and should match w_wantseq
  *
  *                +-- window boundary (nslots == 4)
  *  0   1   2   3 | 4   5   6   slot number
  * ---  0   1   2 | 3   4   5   array index
  *     [-] [c] : :|             array
  * "2" "3" "4" "5" "6" "7" *8*  seq numbers
  *
  * savedlen = 2, beyond = 3
  * iter 1: slot0 == NULL, missed++, lastdrop = 2 (2+1-1), slot0 = [-]
  * iter 2: slot0 == NULL, missed++, lastdrop = 3 (2+2-1), slot0 = [c]
  * 2 < 3, extra = 1 (3-2), missed += extra, lastdrop = 4 (2+2+1-1)
  *
  * We receive seq number 8
  * distance == 6 [inseq(8) - w_wantseq(2)]
  * newslot == distance
  * index == 5 [distance(6) - 1]
  * beyond == 3 [newslot(6) - lastslot((nslots(4) - 1))]
  * shifting == 2 [min(savedlen(2), beyond(3)]
  *
  * slot0_skb == NULL changed from [b] when "savedlen < beyond" is true.
 */

 /* Now send any packets that are being shifted out of saved, and account
  * for missing packets that are exiting the window as we shift it.
 */

 distance = inseq - wantseq;
 beyond = distance - (nslots - 1);

 /* If savedlen > beyond we are shifting some, else all. */
 shifting = min(savedlen, beyond);

 /* slot0 is the buf that just shifted out and into slot0 */
 slot0 = NULL;
 wnext = xtfs->w_saved;
 for (slot = 1; slot <= shifting; slot++, wnext++) {
  /* handle what was in slot0 before we occupy it */
  if (slot0)
   list_add_tail(&slot0->list, list);
  slot0 = wnext->skb;
  wnext->skb = NULL;
 }

 /* slot0 is now either NULL (in which case it's what we now are waiting
  * for, or a buf in which case we need to handle it like we received it;
  * however, we may be advancing past that buffer as well..
 */

 /* Handle case where we need to shift more than we had saved, slot0 will
  * be NULL iff savedlen is 0, otherwise slot0 will always be
  * non-NULL b/c we shifted the final element, which is always set if
  * there is any saved, into slot0.
 */
 if (savedlen < beyond) {
  if (savedlen != 0)
   list_add_tail(&slot0->list, list);
  slot0 = NULL;
  /* slot0 has had an empty slot pushed into it */
 }

 /* Remove the entries */
 __vec_shift(xtfs, beyond);

 /* Advance want seq */
 xtfs->w_wantseq += beyond;

 /* Process drops here when implementing congestion control */

 /* We've shifted. plug the packet in at the end. */
 xtfs->w_savedlen = nslots - 1;
 xtfs->w_saved[xtfs->w_savedlen - 1].skb = inskb;
 iptfs_set_window_drop_times(xtfs, xtfs->w_savedlen - 1);

 /* if we don't have a slot0 then we must wait for it */
 if (!slot0)
  return;

 /* If slot0, seq must match new want seq */

 /* slot0 is valid, treat like we received expected. */
 __reorder_this(xtfs, slot0, list);
}

/* Receive a new packet into the reorder window. Return a list of ordered
 * packets from the window.
 */
static void iptfs_input_reorder(struct xfrm_iptfs_data *xtfs,
    struct sk_buff *inskb, struct list_head *list,
    struct list_head *freelist)
{
 const u32 nslots = xtfs->cfg.reorder_win_size + 1;
 u64 inseq = __esp_seq(inskb);
 u64 wantseq;

 assert_spin_locked(&xtfs->drop_lock);

 if (unlikely(!xtfs->w_seq_set)) {
  xtfs->w_seq_set = true;
  xtfs->w_wantseq = inseq;
 }
 wantseq = xtfs->w_wantseq;

 if (likely(inseq == wantseq))
  __reorder_this(xtfs, inskb, list);
 else if (inseq < wantseq)
  __reorder_past(xtfs, inskb, freelist);
 else if ((inseq - wantseq) < nslots)
  __reorder_future_fits(xtfs, inskb, freelist);
 else
  __reorder_future_shifts(xtfs, inskb, list);
}

/**
 * iptfs_drop_timer() - Handle drop timer expiry.
 * @me: the timer
 *
 * This is similar to our input function.
 *
 * The drop timer is set when we start an in progress reassembly, and also when
 * we save a future packet in the window saved array.
 *
 * NOTE packets in the save window are always newer WRT drop times as
 * they get further in the future. i.e. for:
 *
 *    if slots (S0, S1, ... Sn) and `Dn` is the drop time for slot `Sn`,
 *    then D(n-1) <= D(n).
 *
 * So, regardless of why the timer is firing we can always discard any inprogress
 * fragment; either it's the reassembly timer, or slot 0 is going to be
 * dropped as S0 must have the most recent drop time, and slot 0 holds the
 * continuation fragment of the in progress packet.
 *
 * Returns HRTIMER_NORESTART.
 */
static enum hrtimer_restart iptfs_drop_timer(struct hrtimer *me)
{
 struct sk_buff *skb, *next;
 struct list_head list;
 struct xfrm_iptfs_data *xtfs;
 struct xfrm_state *x;
 u32 count;

 xtfs = container_of(me, typeof(*xtfs), drop_timer);
 x = xtfs->x;

 INIT_LIST_HEAD(&list);

 spin_lock(&xtfs->drop_lock);

 /* Drop any in progress packet */
 skb = xtfs->ra_newskb;
 xtfs->ra_newskb = NULL;

 /* Now drop as many packets as we should from the reordering window
  * saved array
 */
 count = xtfs->w_savedlen ? __reorder_drop(xtfs, &list) : 0;

 spin_unlock(&xtfs->drop_lock);

 if (skb)
  kfree_skb_reason(skb, SKB_DROP_REASON_FRAG_REASM_TIMEOUT);

 if (count) {
  list_for_each_entry_safe(skb, next, &list, list) {
   skb_list_del_init(skb);
   iptfs_input_ordered(x, skb);
  }
 }

 return HRTIMER_NORESTART;
}

/**
 * iptfs_input() - handle receipt of iptfs payload
 * @x: xfrm state
 * @skb: the packet
 *
 * We have an IPTFS payload order it if needed, then process newly in order
 * packets.
 *
 * Return: -EINPROGRESS to inform xfrm_input to stop processing the skb.
 */
static int iptfs_input(struct xfrm_state *x, struct sk_buff *skb)
{
 struct list_head freelist, list;
 struct xfrm_iptfs_data *xtfs = x->mode_data;
 struct sk_buff *next;

 /* Fast path for no reorder window. */
 if (xtfs->cfg.reorder_win_size == 0) {
  iptfs_input_ordered(x, skb);
  goto done;
 }

 /* Fetch list of in-order packets from the reordering window as well as
  * a list of buffers we need to now free.
 */
 INIT_LIST_HEAD(&list);
 INIT_LIST_HEAD(&freelist);

 spin_lock(&xtfs->drop_lock);
 iptfs_input_reorder(xtfs, skb, &list, &freelist);
 spin_unlock(&xtfs->drop_lock);

 list_for_each_entry_safe(skb, next, &list, list) {
  skb_list_del_init(skb);
  iptfs_input_ordered(x, skb);
 }

 list_for_each_entry_safe(skb, next, &freelist, list) {
  skb_list_del_init(skb);
  kfree_skb(skb);
 }
done:
 /* We always have dealt with the input SKB, either we are re-using it,
  * or we have freed it. Return EINPROGRESS so that xfrm_input stops
  * processing it.
 */
 return -EINPROGRESS;
}

/* ================================= */
/* IPTFS Sending (ingress) Functions */
/* ================================= */

/* ------------------------- */
/* Enqueue to send functions */
/* ------------------------- */

/**
 * iptfs_enqueue() - enqueue packet if ok to send.
 * @xtfs: xtfs state
 * @skb: the packet
 *
 * Return: true if packet enqueued.
 */
static bool iptfs_enqueue(struct xfrm_iptfs_data *xtfs, struct sk_buff *skb)
{
 u64 newsz = xtfs->queue_size + skb->len;
 struct iphdr *iph;

 assert_spin_locked(&xtfs->x->lock);

 if (newsz > xtfs->cfg.max_queue_size)
  return false;

 /* Set ECN CE if we are above our ECN queue threshold */
 if (newsz > xtfs->ecn_queue_size) {
  iph = ip_hdr(skb);
  if (iph->version == 4)
   IP_ECN_set_ce(iph);
  else if (iph->version == 6)
   IP6_ECN_set_ce(skb, ipv6_hdr(skb));
 }

 __skb_queue_tail(&xtfs->queue, skb);
 xtfs->queue_size += skb->len;
 return true;
}

static int iptfs_get_cur_pmtu(struct xfrm_state *x, struct xfrm_iptfs_data *xtfs,
         struct sk_buff *skb)
{
 struct xfrm_dst *xdst = (struct xfrm_dst *)skb_dst(skb);
 u32 payload_mtu = xtfs->payload_mtu;
 u32 pmtu = __iptfs_get_inner_mtu(x, xdst->child_mtu_cached);

 if (payload_mtu && payload_mtu < pmtu)
  pmtu = payload_mtu;

 return pmtu;
}

static int iptfs_is_too_big(struct sock *sk, struct sk_buff *skb, u32 pmtu)
{
 if (skb->len <= pmtu)
  return 0;

 /* We only send ICMP too big if the user has configured us as
  * dont-fragment.
 */
 if (skb->dev)
  XFRM_INC_STATS(dev_net(skb->dev), LINUX_MIB_XFRMOUTERROR);

 if (sk)
  xfrm_local_error(skb, pmtu);
 else if (ip_hdr(skb)->version == 4)
  icmp_send(skb, ICMP_DEST_UNREACH, ICMP_FRAG_NEEDED, htonl(pmtu));
 else
  icmpv6_send(skb, ICMPV6_PKT_TOOBIG, 0, pmtu);

 return 1;
}

/* IPv4/IPv6 packet ingress to IPTFS tunnel, arrange to send in IPTFS payload
 * (i.e., aggregating or fragmenting as appropriate).
 * This is set in dst->output for an SA.
 */
static int iptfs_output_collect(struct net *net, struct sock *sk, struct sk_buff *skb)
{
 struct dst_entry *dst = skb_dst(skb);
 struct xfrm_state *x = dst->xfrm;
 struct xfrm_iptfs_data *xtfs = x->mode_data;
 struct sk_buff *segs, *nskb;
 u32 pmtu = 0;
 bool ok = true;
 bool was_gso;

 /* We have hooked into dst_entry->output which means we have skipped the
  * protocol specific netfilter (see xfrm4_output, xfrm6_output).
  * when our timer runs we will end up calling xfrm_output directly on
  * the encapsulated traffic.
  *
  * For both cases this is the NF_INET_POST_ROUTING hook which allows
  * changing the skb->dst entry which then may not be xfrm based anymore
  * in which case a REROUTED flag is set. and dst_output is called.
  *
  * For IPv6 we are also skipping fragmentation handling for local
  * sockets, which may or may not be good depending on our tunnel DF
  * setting. Normally with fragmentation supported we want to skip this
  * fragmentation.
 */

 if (xtfs->cfg.dont_frag)
  pmtu = iptfs_get_cur_pmtu(x, xtfs, skb);

 /* Break apart GSO skbs. If the queue is nearing full then we want the
  * accounting and queuing to be based on the individual packets not on the
  * aggregate GSO buffer.
 */
 was_gso = skb_is_gso(skb);
 if (!was_gso) {
  segs = skb;
 } else {
  segs = skb_gso_segment(skb, 0);
  if (IS_ERR_OR_NULL(segs)) {
   XFRM_INC_STATS(net, LINUX_MIB_XFRMOUTERROR);
   kfree_skb(skb);
   if (IS_ERR(segs))
    return PTR_ERR(segs);
   return -EINVAL;
  }
  consume_skb(skb);
  skb = NULL;
 }

 /* We can be running on multiple cores and from the network softirq or
  * from user context depending on where the packet is coming from.
 */
 spin_lock_bh(&x->lock);

 skb_list_walk_safe(segs, skb, nskb) {
  skb_mark_not_on_list(skb);

  /* Once we drop due to no queue space we continue to drop the
   * rest of the packets from that GRO.
 */
  if (!ok) {
nospace:
   trace_iptfs_no_queue_space(skb, xtfs, pmtu, was_gso);
   XFRM_INC_STATS(net, LINUX_MIB_XFRMOUTNOQSPACE);
   kfree_skb_reason(skb, SKB_DROP_REASON_FULL_RING);
   continue;
  }

  /* If the user indicated no iptfs fragmenting check before
   * enqueue.
 */
  if (xtfs->cfg.dont_frag && iptfs_is_too_big(sk, skb, pmtu)) {
   trace_iptfs_too_big(skb, xtfs, pmtu, was_gso);
   kfree_skb_reason(skb, SKB_DROP_REASON_PKT_TOO_BIG);
   continue;
  }

  /* Enqueue to send in tunnel */
  ok = iptfs_enqueue(xtfs, skb);
  if (!ok)
   goto nospace;

  trace_iptfs_enqueue(skb, xtfs, pmtu, was_gso);
 }

 /* Start a delay timer if we don't have one yet */
 if (!hrtimer_is_queued(&xtfs->iptfs_timer)) {
  hrtimer_start(&xtfs->iptfs_timer, xtfs->init_delay_ns, IPTFS_HRTIMER_MODE);
  xtfs->iptfs_settime = ktime_get_raw_fast_ns();
  trace_iptfs_timer_start(xtfs, xtfs->init_delay_ns);
 }

 spin_unlock_bh(&x->lock);
 return 0;
}

/* -------------------------- */
/* Dequeue and send functions */
/* -------------------------- */

static void iptfs_output_prepare_skb(struct sk_buff *skb, u32 blkoff)
{
 struct ip_iptfs_hdr *h;
 size_t hsz = sizeof(*h);

 /* now reset values to be pointing at the rest of the packets */
 h = skb_push(skb, hsz);
 memset(h, 0, hsz);
 if (blkoff)
  h->block_offset = htons(blkoff);

 /* network_header current points at the inner IP packet
  * move it to the iptfs header
 */
 skb->transport_header = skb->network_header;
 skb->network_header -= hsz;

 IPCB(skb)->flags |= IPSKB_XFRM_TUNNEL_SIZE;
}

/**
 * iptfs_copy_create_frag() - create an inner fragment skb.
 * @st: The source packet data.
 * @offset: offset in @st of the new fragment data.
 * @copy_len: the amount of data to copy from @st.
 *
 * Create a new skb holding a single IPTFS inner packet fragment. @copy_len must
 * not be greater than the max fragment size.
 *
 * Return: the new fragment skb or an ERR_PTR().
 */
static struct sk_buff *iptfs_copy_create_frag(struct skb_seq_state *st, u32 offset, u32 copy_len)
{
 struct sk_buff *src = st->root_skb;
 struct sk_buff *skb;
 int err;

 skb = iptfs_alloc_skb(src, copy_len, true);
 if (!skb)
  return ERR_PTR(-ENOMEM);

 /* Now copy `copy_len` data from src */
 err = skb_copy_seq_read(st, offset, skb_put(skb, copy_len), copy_len);
 if (err) {
  kfree_skb(skb);
  return ERR_PTR(err);
 }

 return skb;
}

/**
 * iptfs_copy_create_frags() - create and send N-1 fragments of a larger skb.
 * @skbp: the source packet skb (IN), skb holding the last fragment in
 *        the fragment stream (OUT).
 * @xtfs: IPTFS SA state.
 * @mtu: the max IPTFS fragment size.
 *
 * This function is responsible for fragmenting a larger inner packet into a
 * sequence of IPTFS payload packets. The last fragment is returned rather than
 * being sent so that the caller can append more inner packets (aggregation) if
 * there is room.
 *
 * Return: 0 on success or a negative error code on failure
 */
static int iptfs_copy_create_frags(struct sk_buff **skbp, struct xfrm_iptfs_data *xtfs, u32 mtu)
{
 struct skb_seq_state skbseq;
 struct list_head sublist;
 struct sk_buff *skb = *skbp;
 struct sk_buff *nskb = *skbp;
 u32 copy_len, offset;
 u32 to_copy = skb->len - mtu;
 u32 blkoff = 0;
 int err = 0;

 INIT_LIST_HEAD(&sublist);

 skb_prepare_seq_read(skb, 0, skb->len, &skbseq);

 /* A trimmed `skb` will be sent as the first fragment, later. */
 offset = mtu;
 to_copy = skb->len - offset;
 while (to_copy) {
  /* Send all but last fragment to allow agg. append */
  trace_iptfs_first_fragmenting(nskb, mtu, to_copy, NULL);
  list_add_tail(&nskb->list, &sublist);

  /* FUTURE: if the packet has an odd/non-aligning length we could
   * send less data in the penultimate fragment so that the last
   * fragment then ends on an aligned boundary.
 */
  copy_len = min(to_copy, mtu);
  nskb = iptfs_copy_create_frag(&skbseq, offset, copy_len);
  if (IS_ERR(nskb)) {
   XFRM_INC_STATS(xs_net(xtfs->x), LINUX_MIB_XFRMOUTERROR);
   skb_abort_seq_read(&skbseq);
   err = PTR_ERR(nskb);
   nskb = NULL;
   break;
  }
  iptfs_output_prepare_skb(nskb, to_copy);
  offset += copy_len;
  to_copy -= copy_len;
  blkoff = to_copy;
 }
 skb_abort_seq_read(&skbseq);

 /* return last fragment that will be unsent (or NULL) */
 *skbp = nskb;
 if (nskb)
  trace_iptfs_first_final_fragment(nskb, mtu, blkoff, NULL);

 /* trim the original skb to MTU */
 if (!err)
  err = pskb_trim(skb, mtu);

 if (err) {
  /* Free all frags. Don't bother sending a partial packet we will
   * never complete.
 */
  kfree_skb(nskb);
  list_for_each_entry_safe(skb, nskb, &sublist, list) {
   skb_list_del_init(skb);
   kfree_skb(skb);
  }
  return err;
 }

 /* prepare the initial fragment with an iptfs header */
 iptfs_output_prepare_skb(skb, 0);

 /* Send all but last fragment, if we fail to send a fragment then free
  * the rest -- no point in sending a packet that can't be reassembled.
 */
 list_for_each_entry_safe(skb, nskb, &sublist, list) {
  skb_list_del_init(skb);
  if (!err)
   err = xfrm_output(NULL, skb);
  else
   kfree_skb(skb);
 }
 if (err)
  kfree_skb(*skbp);
 return err;
}

/**
 * iptfs_first_skb() - handle the first dequeued inner packet for output
 * @skbp: the source packet skb (IN), skb holding the last fragment in
 *        the fragment stream (OUT).
 * @xtfs: IPTFS SA state.
 * @mtu: the max IPTFS fragment size.
 *
 * This function is responsible for fragmenting a larger inner packet into a
 * sequence of IPTFS payload packets.
 *
 * The last fragment is returned rather than being sent so that the caller can
 * append more inner packets (aggregation) if there is room.
 *
 * Return: 0 on success or a negative error code on failure
 */
static int iptfs_first_skb(struct sk_buff **skbp, struct xfrm_iptfs_data *xtfs, u32 mtu)
{
 struct sk_buff *skb = *skbp;
 int err;

 /* Classic ESP skips the don't fragment ICMP error if DF is clear on
  * the inner packet or ignore_df is set. Otherwise it will send an ICMP
  * or local error if the inner packet won't fit it's MTU.
  *
  * With IPTFS we do not care about the inner packet DF bit. If the
  * tunnel is configured to "don't fragment" we error back if things
  * don't fit in our max packet size. Otherwise we iptfs-fragment as
  * normal.
 */

 /* The opportunity for HW offload has ended */
 if (skb->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
  err = skb_checksum_help(skb);
  if (err)
   return err;
 }

 /* We've split gso up before queuing */

 trace_iptfs_first_dequeue(skb, mtu, 0, ip_hdr(skb));

 /* Consider the buffer Tx'd and no longer owned */
 skb_orphan(skb);

 /* Simple case -- it fits. `mtu` accounted for all the overhead
  * including the basic IPTFS header.
 */
 if (skb->len <= mtu) {
  iptfs_output_prepare_skb(skb, 0);
  return 0;
 }

 return iptfs_copy_create_frags(skbp, xtfs, mtu);
}

static struct sk_buff **iptfs_rehome_fraglist(struct sk_buff **nextp, struct sk_buff *child)
{
 u32 fllen = 0;

 /* It might be possible to account for a frag list in addition to page
  * fragment if it's a valid state to be in. The page fragments size
  * should be kept as data_len so only the frag_list size is removed,
  * this must be done above as well.
 */
 *nextp = skb_shinfo(child)->frag_list;
 while (*nextp) {
  fllen += (*nextp)->len;
  nextp = &(*nextp)->next;
 }
 skb_frag_list_init(child);
 child->len -= fllen;
 child->data_len -= fllen;

 return nextp;
}

static void iptfs_consume_frags(struct sk_buff *to, struct sk_buff *from)
{
 struct skb_shared_info *fromi = skb_shinfo(from);
 struct skb_shared_info *toi = skb_shinfo(to);
 unsigned int new_truesize;

 /* If we have data in a head page, grab it */
 if (!skb_headlen(from)) {
  new_truesize = SKB_TRUESIZE(skb_end_offset(from));
 } else {
  iptfs_skb_head_to_frag(from, &toi->frags[toi->nr_frags]);
  skb_frag_ref(to, toi->nr_frags++);
  new_truesize = SKB_DATA_ALIGN(sizeof(struct sk_buff));
 }

 /* Move any other page fragments rather than copy */
 memcpy(&toi->frags[toi->nr_frags], fromi->frags,
        sizeof(fromi->frags[0]) * fromi->nr_frags);
 toi->nr_frags += fromi->nr_frags;
 fromi->nr_frags = 0;
 from->data_len = 0;
 from->len = 0;
 to->truesize += from->truesize - new_truesize;
 from->truesize = new_truesize;

 /* We are done with this SKB */
 consume_skb(from);
}

static void iptfs_output_queued(struct xfrm_state *x, struct sk_buff_head *list)
{
 struct xfrm_iptfs_data *xtfs = x->mode_data;
 struct sk_buff *skb, *skb2, **nextp;
 struct skb_shared_info *shi, *shi2;

 /* If we are fragmenting due to a large inner packet we will output all
  * the outer IPTFS packets required to contain the fragments of the
  * single large inner packet. These outer packets need to be sent
  * consecutively (ESP seq-wise). Since this output function is always
  * running from a timer we do not need a lock to provide this guarantee.
  * We will output our packets consecutively before the timer is allowed
  * to run again on some other CPU.
 */

 while ((skb = __skb_dequeue(list))) {
  u32 mtu = iptfs_get_cur_pmtu(x, xtfs, skb);
  bool share_ok = true;
  int remaining;

  /* protocol comes to us cleared sometimes */
  skb->protocol = x->outer_mode.family == AF_INET ? htons(ETH_P_IP) :
          htons(ETH_P_IPV6);

  if (skb->len > mtu && xtfs->cfg.dont_frag) {
   /* We handle this case before enqueueing so we are only
    * here b/c MTU changed after we enqueued before we
    * dequeued, just drop these.
 */
   XFRM_INC_STATS(xs_net(x), LINUX_MIB_XFRMOUTERROR);

   trace_iptfs_first_toobig(skb, mtu, 0, ip_hdr(skb));
   kfree_skb_reason(skb, SKB_DROP_REASON_PKT_TOO_BIG);
   continue;
  }

  /* Convert first inner packet into an outer IPTFS packet,
   * dealing with any fragmentation into multiple outer packets
   * if necessary.
 */
  if (iptfs_first_skb(&skb, xtfs, mtu))
   continue;

  /* If fragmentation was required the returned skb is the last
   * IPTFS fragment in the chain, and it's IPTFS header blkoff has
   * been set just past the end of the fragment data.
   *
   * In either case the space remaining to send more inner packet
   * data is `mtu` - (skb->len - sizeof iptfs header). This is b/c
   * the `mtu` value has the basic IPTFS header len accounted for,
   * and we added that header to the skb so it is a part of
   * skb->len, thus we subtract it from the skb length.
 */
  remaining = mtu - (skb->len - sizeof(struct ip_iptfs_hdr));

  /* Re-home (un-nest) nested fragment lists. We need to do this
   * b/c we will simply be appending any following aggregated
   * inner packets using the frag list.
 */
  shi = skb_shinfo(skb);
  nextp = &shi->frag_list;
  while (*nextp) {
   if (skb_has_frag_list(*nextp))
    nextp = iptfs_rehome_fraglist(&(*nextp)->next, *nextp);
   else
    nextp = &(*nextp)->next;
  }

  if (shi->frag_list || skb_cloned(skb) || skb_shared(skb))
   share_ok = false;

  /* See if we have enough space to simply append.
   *
   * NOTE: Maybe do not append if we will be mis-aligned,
   * SW-based endpoints will probably have to copy in this
   * case.
 */
  while ((skb2 = skb_peek(list))) {
   trace_iptfs_ingress_nth_peek(skb2, remaining);
   if (skb2->len > remaining)
    break;

   __skb_unlink(skb2, list);

   /* Consider the buffer Tx'd and no longer owned */
   skb_orphan(skb);

   /* If we don't have a cksum in the packet we need to add
    * one before encapsulation.
 */
   if (skb2->ip_summed == CHECKSUM_PARTIAL) {
    if (skb_checksum_help(skb2)) {
     XFRM_INC_STATS(xs_net(x), LINUX_MIB_XFRMOUTERROR);
     kfree_skb(skb2);
     continue;
    }
   }

   /* skb->pp_recycle is passed to __skb_flag_unref for all
    * frag pages so we can only share pages with skb's who
    * match ourselves.
 */
   shi2 = skb_shinfo(skb2);
   if (share_ok &&
       (shi2->frag_list ||
        (!skb2->head_frag && skb_headlen(skb)) ||
        skb->pp_recycle != skb2->pp_recycle ||
        skb_zcopy(skb2) ||
        (shi->nr_frags + shi2->nr_frags + 1 > MAX_SKB_FRAGS)))
    share_ok = false;

   /* Do accounting */
   skb->data_len += skb2->len;
   skb->len += skb2->len;
   remaining -= skb2->len;

   trace_iptfs_ingress_nth_add(skb2, share_ok);

   if (share_ok) {
    iptfs_consume_frags(skb, skb2);
   } else {
    /* Append to the frag_list */
    *nextp = skb2;
    nextp = &skb2->next;
    if (skb_has_frag_list(skb2))
     nextp = iptfs_rehome_fraglist(nextp,
              skb2);
    skb->truesize += skb2->truesize;
   }
  }

  xfrm_output(NULL, skb);
 }
}

static enum hrtimer_restart iptfs_delay_timer(struct hrtimer *me)
{
 struct sk_buff_head list;
 struct xfrm_iptfs_data *xtfs;
 struct xfrm_state *x;
 time64_t settime;

 xtfs = container_of(me, typeof(*xtfs), iptfs_timer);
 x = xtfs->x;

 /* Process all the queued packets
  *
  * softirq execution order: timer > tasklet > hrtimer
  *
  * Network rx will have run before us giving one last chance to queue
  * ingress packets for us to process and transmit.
 */

 spin_lock(&x->lock);
 __skb_queue_head_init(&list);
 skb_queue_splice_init(&xtfs->queue, &list);
 xtfs->queue_size = 0;
 settime = xtfs->iptfs_settime;
 spin_unlock(&x->lock);

 /* After the above unlock, packets can begin queuing again, and the
  * timer can be set again, from another CPU either in softirq or user
  * context (not from this one since we are running at softirq level
  * already).
 */

 trace_iptfs_timer_expire(xtfs, (unsigned long long)(ktime_get_raw_fast_ns() - settime));

 iptfs_output_queued(x, &list);

 return HRTIMER_NORESTART;
}

/**
 * iptfs_encap_add_ipv4() - add outer encaps
 * @x: xfrm state
 * @skb: the packet
 *
 * This was originally taken from xfrm4_tunnel_encap_add. The reason for the
 * copy is that IP-TFS/AGGFRAG can have different functionality for how to set
 * the TOS/DSCP bits. Sets the protocol to a different value and doesn't do
 * anything with inner headers as they aren't pointing into a normal IP
 * singleton inner packet.
 *
 * Return: 0 on success or a negative error code on failure
 */
static int iptfs_encap_add_ipv4(struct xfrm_state *x, struct sk_buff *skb)
{
 struct dst_entry *dst = skb_dst(skb);
 struct iphdr *top_iph;

 skb_reset_inner_network_header(skb);
 skb_reset_inner_transport_header(skb);

 skb_set_network_header(skb, -(x->props.header_len - x->props.enc_hdr_len));
 skb->mac_header = skb->network_header + offsetof(struct iphdr, protocol);
 skb->transport_header = skb->network_header + sizeof(*top_iph);

 top_iph = ip_hdr(skb);
 top_iph->ihl = 5;
 top_iph->version = 4;
 top_iph->protocol = IPPROTO_AGGFRAG;

 /* As we have 0, fractional, 1 or N inner packets there's no obviously
  * correct DSCP mapping to inherit. ECN should be cleared per RFC9347
  * 3.1.
 */
 top_iph->tos = 0;

 top_iph->frag_off = htons(IP_DF);
 top_iph->ttl = ip4_dst_hoplimit(xfrm_dst_child(dst));
 top_iph->saddr = x->props.saddr.a4;
 top_iph->daddr = x->id.daddr.a4;
 ip_select_ident(dev_net(dst->dev), skb, NULL);

 return 0;
}

#if IS_ENABLED(CONFIG_IPV6)
/**
 * iptfs_encap_add_ipv6() - add outer encaps
 * @x: xfrm state
 * @skb: the packet
 *
 * This was originally taken from xfrm6_tunnel_encap_add. The reason for the
 * copy is that IP-TFS/AGGFRAG can have different functionality for how to set
 * the flow label and TOS/DSCP bits. It also sets the protocol to a different
 * value and doesn't do anything with inner headers as they aren't pointing into
 * a normal IP singleton inner packet.
 *
 * Return: 0 on success or a negative error code on failure
 */
static int iptfs_encap_add_ipv6(struct xfrm_state *x, struct sk_buff *skb)
{
 struct dst_entry *dst = skb_dst(skb);
 struct ipv6hdr *top_iph;
 int dsfield;

 skb_reset_inner_network_header(skb);
 skb_reset_inner_transport_header(skb);

 skb_set_network_header(skb, -x->props.header_len + x->props.enc_hdr_len);
 skb->mac_header = skb->network_header + offsetof(struct ipv6hdr, nexthdr);
 skb->transport_header = skb->network_header + sizeof(*top_iph);

 top_iph = ipv6_hdr(skb);
 top_iph->version = 6;
 top_iph->priority = 0;
 memset(top_iph->flow_lbl, 0, sizeof(top_iph->flow_lbl));
 top_iph->nexthdr = IPPROTO_AGGFRAG;

 /* As we have 0, fractional, 1 or N inner packets there's no obviously
  * correct DSCP mapping to inherit. ECN should be cleared per RFC9347
  * 3.1.
 */
 dsfield = 0;
 ipv6_change_dsfield(top_iph, 0, dsfield);

 top_iph->hop_limit = ip6_dst_hoplimit(xfrm_dst_child(dst));
 top_iph->saddr = *(struct in6_addr *)&x->props.saddr;
 top_iph->daddr = *(struct in6_addr *)&x->id.daddr;

 return 0;
}
#endif

/**
 * iptfs_prepare_output() -  prepare the skb for output
 * @x: xfrm state
 * @skb: the packet
 *
 * Return: Error value, if 0 then skb values should be as follows:
 *    - transport_header should point at ESP header
 *    - network_header should point at Outer IP header
 *    - mac_header should point at protocol/nexthdr of the outer IP
 */
static int iptfs_prepare_output(struct xfrm_state *x, struct sk_buff *skb)
{
 if (x->outer_mode.family == AF_INET)
  return iptfs_encap_add_ipv4(x, skb);
 if (x->outer_mode.family == AF_INET6) {
#if IS_ENABLED(CONFIG_IPV6)
  return iptfs_encap_add_ipv6(x, skb);
#else
  return -EAFNOSUPPORT;
#endif
 }
 return -EOPNOTSUPP;
}

/* ========================== */
/* State Management Functions */
/* ========================== */

/**
 * __iptfs_get_inner_mtu() - return inner MTU with no fragmentation.
 * @x: xfrm state.
 * @outer_mtu: the outer mtu
 *
 * Return: Correct MTU taking in to account the encap overhead.
 */
static u32 __iptfs_get_inner_mtu(struct xfrm_state *x, int outer_mtu)
{
 struct crypto_aead *aead;
 u32 blksize;

 aead = x->data;
 blksize = ALIGN(crypto_aead_blocksize(aead), 4);
 return ((outer_mtu - x->props.header_len - crypto_aead_authsize(aead)) &
  ~(blksize - 1)) - 2;
}

/**
 * iptfs_get_inner_mtu() - return the inner MTU for an IPTFS xfrm.
 * @x: xfrm state.
 * @outer_mtu: Outer MTU for the encapsulated packet.
 *
 * Return: Correct MTU taking in to account the encap overhead.
 */
static u32 iptfs_get_inner_mtu(struct xfrm_state *x, int outer_mtu)
{
 struct xfrm_iptfs_data *xtfs = x->mode_data;

 /* If not dont-frag we have no MTU */
 if (!xtfs->cfg.dont_frag)
  return x->outer_mode.family == AF_INET ? IP_MAX_MTU : IP6_MAX_MTU;
 return __iptfs_get_inner_mtu(x, outer_mtu);
}

/**
 * iptfs_user_init() - initialize the SA with IPTFS options from netlink.
 * @net: the net data
 * @x: xfrm state
 * @attrs: netlink attributes
 * @extack: extack return data
 *
 * Return: 0 on success or a negative error code on failure
 */
static int iptfs_user_init(struct net *net, struct xfrm_state *x,
      struct nlattr **attrs,
      struct netlink_ext_ack *extack)
{
 struct xfrm_iptfs_data *xtfs = x->mode_data;
 struct xfrm_iptfs_config *xc;
 u64 q;

 xc = &xtfs->cfg;
 xc->max_queue_size = IPTFS_DEFAULT_MAX_QUEUE_SIZE;
 xc->reorder_win_size = IPTFS_DEFAULT_REORDER_WINDOW;
 xtfs->drop_time_ns = IPTFS_DEFAULT_DROP_TIME_USECS * NSECS_IN_USEC;
 xtfs->init_delay_ns = IPTFS_DEFAULT_INIT_DELAY_USECS * NSECS_IN_USEC;

 if (attrs[XFRMA_IPTFS_DONT_FRAG])
  xc->dont_frag = true;
 if (attrs[XFRMA_IPTFS_REORDER_WINDOW])
  xc->reorder_win_size =
   nla_get_u16(attrs[XFRMA_IPTFS_REORDER_WINDOW]);
 /* saved array is for saving 1..N seq nums from wantseq */
 if (xc->reorder_win_size) {
  xtfs->w_saved = kcalloc(xc->reorder_win_size,
     sizeof(*xtfs->w_saved), GFP_KERNEL);
  if (!xtfs->w_saved) {
   NL_SET_ERR_MSG(extack, "Cannot alloc reorder window");
   return -ENOMEM;
  }
 }
 if (attrs[XFRMA_IPTFS_PKT_SIZE]) {
  xc->pkt_size = nla_get_u32(attrs[XFRMA_IPTFS_PKT_SIZE]);
  if (!xc->pkt_size) {
   xtfs->payload_mtu = 0;
  } else if (xc->pkt_size > x->props.header_len) {
   xtfs->payload_mtu = xc->pkt_size - x->props.header_len;
  } else {
   NL_SET_ERR_MSG(extack,
           "Packet size must be 0 or greater than IPTFS/ESP header length");
   return -EINVAL;
  }
 }
 if (attrs[XFRMA_IPTFS_MAX_QSIZE])
  xc->max_queue_size = nla_get_u32(attrs[XFRMA_IPTFS_MAX_QSIZE]);
 if (attrs[XFRMA_IPTFS_DROP_TIME])
  xtfs->drop_time_ns =
   (u64)nla_get_u32(attrs[XFRMA_IPTFS_DROP_TIME]) *
   NSECS_IN_USEC;
 if (attrs[XFRMA_IPTFS_INIT_DELAY])
  xtfs->init_delay_ns =
   (u64)nla_get_u32(attrs[XFRMA_IPTFS_INIT_DELAY]) * NSECS_IN_USEC;

 q = (u64)xc->max_queue_size * 95;
 do_div(q, 100);
 xtfs->ecn_queue_size = (u32)q;

 return 0;
}

static unsigned int iptfs_sa_len(const struct xfrm_state *x)
{
 struct xfrm_iptfs_data *xtfs = x->mode_data;
 struct xfrm_iptfs_config *xc = &xtfs->cfg;
 unsigned int l = 0;

 if (x->dir == XFRM_SA_DIR_IN) {
  l += nla_total_size(sizeof(u32)); /* drop time usec */
  l += nla_total_size(sizeof(xc->reorder_win_size));
 } else {
  if (xc->dont_frag)
   l += nla_total_size(0);   /* dont-frag flag */
  l += nla_total_size(sizeof(u32)); /* init delay usec */
  l += nla_total_size(sizeof(xc->max_queue_size));
  l += nla_total_size(sizeof(xc->pkt_size));
 }

 return l;
}

static int iptfs_copy_to_user(struct xfrm_state *x, struct sk_buff *skb)
{
 struct xfrm_iptfs_data *xtfs = x->mode_data;
 struct xfrm_iptfs_config *xc = &xtfs->cfg;
 int ret = 0;
 u64 q;

 if (x->dir == XFRM_SA_DIR_IN) {
  q = xtfs->drop_time_ns;
  do_div(q, NSECS_IN_USEC);
  ret = nla_put_u32(skb, XFRMA_IPTFS_DROP_TIME, q);
  if (ret)
   return ret;

  ret = nla_put_u16(skb, XFRMA_IPTFS_REORDER_WINDOW,
      xc->reorder_win_size);
 } else {
  if (xc->dont_frag) {
   ret = nla_put_flag(skb, XFRMA_IPTFS_DONT_FRAG);
   if (ret)
    return ret;
  }

  q = xtfs->init_delay_ns;
  do_div(q, NSECS_IN_USEC);
  ret = nla_put_u32(skb, XFRMA_IPTFS_INIT_DELAY, q);
  if (ret)
   return ret;

  ret = nla_put_u32(skb, XFRMA_IPTFS_MAX_QSIZE, xc->max_queue_size);
  if (ret)
   return ret;

  ret = nla_put_u32(skb, XFRMA_IPTFS_PKT_SIZE, xc->pkt_size);
 }

 return ret;
}

static void __iptfs_init_state(struct xfrm_state *x,
          struct xfrm_iptfs_data *xtfs)
{
 __skb_queue_head_init(&xtfs->queue);
 hrtimer_setup(&xtfs->iptfs_timer, iptfs_delay_timer, CLOCK_MONOTONIC, IPTFS_HRTIMER_MODE);

 spin_lock_init(&xtfs->drop_lock);
 hrtimer_setup(&xtfs->drop_timer, iptfs_drop_timer, CLOCK_MONOTONIC, IPTFS_HRTIMER_MODE);

 /* Modify type (esp) adjustment values */

 if (x->props.family == AF_INET)
  x->props.header_len += sizeof(struct iphdr) + sizeof(struct ip_iptfs_hdr);
 else if (x->props.family == AF_INET6)
  x->props.header_len += sizeof(struct ipv6hdr) + sizeof(struct ip_iptfs_hdr);
 x->props.enc_hdr_len = sizeof(struct ip_iptfs_hdr);

 /* Always keep a module reference when x->mode_data is set */
 __module_get(x->mode_cbs->owner);

 x->mode_data = xtfs;
 xtfs->x = x;
}

static int iptfs_clone_state(struct xfrm_state *x, struct xfrm_state *orig)
{
 struct xfrm_iptfs_data *xtfs;

 xtfs = kmemdup(orig->mode_data, sizeof(*xtfs), GFP_KERNEL);
 if (!xtfs)
  return -ENOMEM;

 x->mode_data = xtfs;
 xtfs->x = x;

 xtfs->ra_newskb = NULL;
 if (xtfs->cfg.reorder_win_size) {
  xtfs->w_saved = kcalloc(xtfs->cfg.reorder_win_size,
     sizeof(*xtfs->w_saved), GFP_KERNEL);
  if (!xtfs->w_saved) {
   kfree_sensitive(xtfs);
   return -ENOMEM;
  }
 }

 return 0;
}

static int iptfs_init_state(struct xfrm_state *x)
{
 struct xfrm_iptfs_data *xtfs;

 if (x->mode_data) {
  /* We have arrived here from xfrm_state_clone() */
  xtfs = x->mode_data;
 } else {
  xtfs = kzalloc(sizeof(*xtfs), GFP_KERNEL);
  if (!xtfs)
   return -ENOMEM;
 }

 __iptfs_init_state(x, xtfs);

 return 0;
}

static void iptfs_destroy_state(struct xfrm_state *x)
{
 struct xfrm_iptfs_data *xtfs = x->mode_data;
 struct sk_buff_head list;
 struct skb_wseq *s, *se;
 struct sk_buff *skb;

 if (!xtfs)
  return;

 spin_lock_bh(&xtfs->x->lock);
 hrtimer_cancel(&xtfs->iptfs_timer);
 __skb_queue_head_init(&list);
 skb_queue_splice_init(&xtfs->queue, &list);
 spin_unlock_bh(&xtfs->x->lock);

 while ((skb = __skb_dequeue(&list)))
  kfree_skb(skb);

 spin_lock_bh(&xtfs->drop_lock);
 hrtimer_cancel(&xtfs->drop_timer);
 spin_unlock_bh(&xtfs->drop_lock);

 if (xtfs->ra_newskb)
  kfree_skb(xtfs->ra_newskb);

 for (s = xtfs->w_saved, se = s + xtfs->w_savedlen; s < se; s++) {
  if (s->skb)
   kfree_skb(s->skb);
 }

 kfree_sensitive(xtfs->w_saved);
 kfree_sensitive(xtfs);

 module_put(x->mode_cbs->owner);
}

static const struct xfrm_mode_cbs iptfs_mode_cbs = {
 .owner = THIS_MODULE,
 .init_state = iptfs_init_state,
 .clone_state = iptfs_clone_state,
 .destroy_state = iptfs_destroy_state,
 .user_init = iptfs_user_init,
 .copy_to_user = iptfs_copy_to_user,
 .sa_len = iptfs_sa_len,
 .get_inner_mtu = iptfs_get_inner_mtu,
 .input = iptfs_input,
 .output = iptfs_output_collect,
 .prepare_output = iptfs_prepare_output,
};

static int __init xfrm_iptfs_init(void)
{
 int err;

 pr_info("xfrm_iptfs: IPsec IP-TFS tunnel mode module\n");

 err = xfrm_register_mode_cbs(XFRM_MODE_IPTFS, &iptfs_mode_cbs);
 if (err < 0)
  pr_info("%s: can't register IP-TFS\n", __func__);

 return err;
}

static void __exit xfrm_iptfs_fini(void)
{
 xfrm_unregister_mode_cbs(XFRM_MODE_IPTFS);
}

module_init(xfrm_iptfs_init);
module_exit(xfrm_iptfs_fini);
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_DESCRIPTION("IP-TFS support for xfrm ipsec tunnels");