// SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
/*
 * Copyright (c) 2009-2012,2016,2023 Microsoft Corp.
 * Copyright (c) 2012 NetApp Inc.
 * Copyright (c) 2012 Citrix Inc.
 * All rights reserved.
 */

#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <emmintrin.h>
#include <linux/limits.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/uio.h>
#include <unistd.h>
#include "vmbus_bufring.h"

/**
 * Compiler barrier.
 *
 * Guarantees that operation reordering does not occur at compile time
 * for operations directly before and after the barrier.
 */
#define rte_compiler_barrier()  ({ asm volatile ("" : : : "memory"); })

#define VMBUS_RQST_ERROR 0xFFFFFFFFFFFFFFFF
#define ALIGN(val, align) ((typeof(val))((val) & (~((typeof(val))((align) - 1)))))

void *vmbus_uio_map(int *fd, int size)
{
 void *map;

 map = mmap(NULL, 2 * size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, *fd, 0);
 if (map == MAP_FAILED)
  return NULL;

 return map;
}

/* Increase bufring index by inc with wraparound */
static inline uint32_t vmbus_br_idxinc(uint32_t idx, uint32_t inc, uint32_t sz)
{
 idx += inc;
 if (idx >= sz)
  idx -= sz;

 return idx;
}

void vmbus_br_setup(struct vmbus_br *br, void *buf, unsigned int blen)
{
 br->vbr = buf;
 br->windex = br->vbr->windex;
 br->dsize = blen - sizeof(struct vmbus_bufring);
}

static inline __always_inline void
rte_smp_mb(void)
{
 asm volatile("lock addl $0, -128(%%rsp); " ::: "memory");
}

static inline int
rte_atomic32_cmpset(volatile uint32_t *dst, uint32_t exp, uint32_t src)
{
 uint8_t res;

 asm volatile("lock ; "
       "cmpxchgl %[src], %[dst];"
       "sete %[res];"
       : [res] "=a" (res),     /* output */
       [dst] "=m" (*dst)
       : [src] "r" (src),      /* input */
       "a" (exp),
       "m" (*dst)
       : "memory");            /* no-clobber list */
 return res;
}

static inline uint32_t
vmbus_txbr_copyto(const struct vmbus_br *tbr, uint32_t windex,
    const void *src0, uint32_t cplen)
{
 uint8_t *br_data = tbr->vbr->data;
 uint32_t br_dsize = tbr->dsize;
 const uint8_t *src = src0;

 /* XXX use double mapping like Linux kernel? */
 if (cplen > br_dsize - windex) {
  uint32_t fraglen = br_dsize - windex;

  /* Wrap-around detected */
  memcpy(br_data + windex, src, fraglen);
  memcpy(br_data, src + fraglen, cplen - fraglen);
 } else {
  memcpy(br_data + windex, src, cplen);
 }

 return vmbus_br_idxinc(windex, cplen, br_dsize);
}

/*
 * Write scattered channel packet to TX bufring.
 *
 * The offset of this channel packet is written as a 64bits value
 * immediately after this channel packet.
 *
 * The write goes through three stages:
 *  1. Reserve space in ring buffer for the new data.
 *     Writer atomically moves priv_write_index.
 *  2. Copy the new data into the ring.
 *  3. Update the tail of the ring (visible to host) that indicates
 *     next read location. Writer updates write_index
 */
static int
vmbus_txbr_write(struct vmbus_br *tbr, const struct iovec iov[], int iovlen)
{
 struct vmbus_bufring *vbr = tbr->vbr;
 uint32_t ring_size = tbr->dsize;
 uint32_t old_windex, next_windex, windex, total;
 uint64_t save_windex;
 int i;

 total = 0;
 for (i = 0; i < iovlen; i++)
  total += iov[i].iov_len;
 total += sizeof(save_windex);

 /* Reserve space in ring */
 do {
  uint32_t avail;

  /* Get current free location */
  old_windex = tbr->windex;

  /* Prevent compiler reordering this with calculation */
  rte_compiler_barrier();

  avail = vmbus_br_availwrite(tbr, old_windex);

  /* If not enough space in ring, then tell caller. */
  if (avail <= total)
   return -EAGAIN;

  next_windex = vmbus_br_idxinc(old_windex, total, ring_size);

  /* Atomic update of next write_index for other threads */
 } while (!rte_atomic32_cmpset(&tbr->windex, old_windex, next_windex));

 /* Space from old..new is now reserved */
 windex = old_windex;
 for (i = 0; i < iovlen; i++)
  windex = vmbus_txbr_copyto(tbr, windex, iov[i].iov_base, iov[i].iov_len);

 /* Set the offset of the current channel packet. */
 save_windex = ((uint64_t)old_windex) << 32;
 windex = vmbus_txbr_copyto(tbr, windex, &save_windex,
       sizeof(save_windex));

 /* The region reserved should match region used */
 if (windex != next_windex)
  return -EINVAL;

 /* Ensure that data is available before updating host index */
 rte_compiler_barrier();

 /* Checkin for our reservation. wait for our turn to update host */
 while (!rte_atomic32_cmpset(&vbr->windex, old_windex, next_windex))
  _mm_pause();

 return 0;
}

int rte_vmbus_chan_send(struct vmbus_br *txbr, uint16_t type, void *data,
   uint32_t dlen, uint32_t flags)
{
 struct vmbus_chanpkt pkt;
 unsigned int pktlen, pad_pktlen;
 const uint32_t hlen = sizeof(pkt);
 uint64_t pad = 0;
 struct iovec iov[3];
 int error;

 pktlen = hlen + dlen;
 pad_pktlen = ALIGN(pktlen, sizeof(uint64_t));

 pkt.hdr.type = type;
 pkt.hdr.flags = flags;
 pkt.hdr.hlen = hlen >> VMBUS_CHANPKT_SIZE_SHIFT;
 pkt.hdr.tlen = pad_pktlen >> VMBUS_CHANPKT_SIZE_SHIFT;
 pkt.hdr.xactid = VMBUS_RQST_ERROR;

 iov[0].iov_base = &pkt;
 iov[0].iov_len = hlen;
 iov[1].iov_base = data;
 iov[1].iov_len = dlen;
 iov[2].iov_base = &pad;
 iov[2].iov_len = pad_pktlen - pktlen;

 error = vmbus_txbr_write(txbr, iov, 3);

 return error;
}

static inline uint32_t
vmbus_rxbr_copyfrom(const struct vmbus_br *rbr, uint32_t rindex,
      void *dst0, size_t cplen)
{
 const uint8_t *br_data = rbr->vbr->data;
 uint32_t br_dsize = rbr->dsize;
 uint8_t *dst = dst0;

 if (cplen > br_dsize - rindex) {
  uint32_t fraglen = br_dsize - rindex;

  /* Wrap-around detected. */
  memcpy(dst, br_data + rindex, fraglen);
  memcpy(dst + fraglen, br_data, cplen - fraglen);
 } else {
  memcpy(dst, br_data + rindex, cplen);
 }

 return vmbus_br_idxinc(rindex, cplen, br_dsize);
}

/* Copy data from receive ring but don't change index */
static int
vmbus_rxbr_peek(const struct vmbus_br *rbr, void *data, size_t dlen)
{
 uint32_t avail;

 /*
  * The requested data and the 64bits channel packet
  * offset should be there at least.
 */
 avail = vmbus_br_availread(rbr);
 if (avail < dlen + sizeof(uint64_t))
  return -EAGAIN;

 vmbus_rxbr_copyfrom(rbr, rbr->vbr->rindex, data, dlen);
 return 0;
}

/*
 * Copy data from receive ring and change index
 * NOTE:
 * We assume (dlen + skip) == sizeof(channel packet).
 */
static int
vmbus_rxbr_read(struct vmbus_br *rbr, void *data, size_t dlen, size_t skip)
{
 struct vmbus_bufring *vbr = rbr->vbr;
 uint32_t br_dsize = rbr->dsize;
 uint32_t rindex;

 if (vmbus_br_availread(rbr) < dlen + skip + sizeof(uint64_t))
  return -EAGAIN;

 /* Record where host was when we started read (for debug) */
 rbr->windex = rbr->vbr->windex;

 /*
  * Copy channel packet from RX bufring.
 */
 rindex = vmbus_br_idxinc(rbr->vbr->rindex, skip, br_dsize);
 rindex = vmbus_rxbr_copyfrom(rbr, rindex, data, dlen);

 /*
  * Discard this channel packet's 64bits offset, which is useless to us.
 */
 rindex = vmbus_br_idxinc(rindex, sizeof(uint64_t), br_dsize);

 /* Update the read index _after_ the channel packet is fetched.  */
 rte_compiler_barrier();

 vbr->rindex = rindex;

 return 0;
}

int rte_vmbus_chan_recv_raw(struct vmbus_br *rxbr,
       void *data, uint32_t *len)
{
 struct vmbus_chanpkt_hdr pkt;
 uint32_t dlen, bufferlen = *len;
 int error;

 error = vmbus_rxbr_peek(rxbr, &pkt, sizeof(pkt));
 if (error)
  return error;

 if (unlikely(pkt.hlen < VMBUS_CHANPKT_HLEN_MIN))
  /* XXX this channel is dead actually. */
  return -EIO;

 if (unlikely(pkt.hlen > pkt.tlen))
  return -EIO;

 /* Length are in quad words */
 dlen = pkt.tlen << VMBUS_CHANPKT_SIZE_SHIFT;
 *len = dlen;

 /* If caller buffer is not large enough */
 if (unlikely(dlen > bufferlen))
  return -ENOBUFS;

 /* Read data and skip packet header */
 error = vmbus_rxbr_read(rxbr, data, dlen, 0);
 if (error)
  return error;

 /* Return the number of bytes read */
 return dlen + sizeof(uint64_t);
}