// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/* Copyright (c) 2020 Facebook */

#include <stddef.h>
#include <errno.h>
#include <stdbool.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <linux/tcp.h>
#include <linux/socket.h>
#include <linux/bpf.h>
#include <linux/types.h>
#include <bpf/bpf_helpers.h>
#include <bpf/bpf_endian.h>
#define BPF_PROG_TEST_TCP_HDR_OPTIONS
#include "test_tcp_hdr_options.h"

#ifndef sizeof_field
#define sizeof_field(TYPE, MEMBER) sizeof((((TYPE *)0)->MEMBER))
#endif

__u8 test_kind = TCPOPT_EXP;
__u16 test_magic = 0xeB9F;
__u32 inherit_cb_flags = 0;

struct bpf_test_option passive_synack_out = {};
struct bpf_test_option passive_fin_out = {};

struct bpf_test_option passive_estab_in = {};
struct bpf_test_option passive_fin_in = {};

struct bpf_test_option active_syn_out = {};
struct bpf_test_option active_fin_out = {};

struct bpf_test_option active_estab_in = {};
struct bpf_test_option active_fin_in = {};

struct {
 __uint(type, BPF_MAP_TYPE_SK_STORAGE);
 __uint(map_flags, BPF_F_NO_PREALLOC);
 __type(key, int);
 __type(value, struct hdr_stg);
} hdr_stg_map SEC(".maps");

static bool skops_want_cookie(const struct bpf_sock_ops *skops)
{
 return skops->args[0] == BPF_WRITE_HDR_TCP_SYNACK_COOKIE;
}

static bool skops_current_mss(const struct bpf_sock_ops *skops)
{
 return skops->args[0] == BPF_WRITE_HDR_TCP_CURRENT_MSS;
}

static __u8 option_total_len(__u8 flags)
{
 __u8 i, len = 1; /* +1 for flags */

 if (!flags)
  return 0;

 /* RESEND bit does not use a byte */
 for (i = OPTION_RESEND + 1; i < __NR_OPTION_FLAGS; i++)
  len += !!TEST_OPTION_FLAGS(flags, i);

 if (test_kind == TCPOPT_EXP)
  return len + TCP_BPF_EXPOPT_BASE_LEN;
 else
  return len + 2; /* +1 kind, +1 kind-len */
}

static void write_test_option(const struct bpf_test_option *test_opt,
         __u8 *data)
{
 __u8 offset = 0;

 data[offset++] = test_opt->flags;
 if (TEST_OPTION_FLAGS(test_opt->flags, OPTION_MAX_DELACK_MS))
  data[offset++] = test_opt->max_delack_ms;

 if (TEST_OPTION_FLAGS(test_opt->flags, OPTION_RAND))
  data[offset++] = test_opt->rand;
}

static int store_option(struct bpf_sock_ops *skops,
   const struct bpf_test_option *test_opt)
{
 union {
  struct tcp_exprm_opt exprm;
  struct tcp_opt regular;
 } write_opt;
 int err;

 if (test_kind == TCPOPT_EXP) {
  write_opt.exprm.kind = TCPOPT_EXP;
  write_opt.exprm.len = option_total_len(test_opt->flags);
  write_opt.exprm.magic = __bpf_htons(test_magic);
  write_opt.exprm.data32 = 0;
  write_test_option(test_opt, write_opt.exprm.data);
  err = bpf_store_hdr_opt(skops, &write_opt.exprm,
     sizeof(write_opt.exprm), 0);
 } else {
  write_opt.regular.kind = test_kind;
  write_opt.regular.len = option_total_len(test_opt->flags);
  write_opt.regular.data32 = 0;
  write_test_option(test_opt, write_opt.regular.data);
  err = bpf_store_hdr_opt(skops, &write_opt.regular,
     sizeof(write_opt.regular), 0);
 }

 if (err)
  RET_CG_ERR(err);

 return CG_OK;
}

static int parse_test_option(struct bpf_test_option *opt, const __u8 *start)
{
 opt->flags = *start++;

 if (TEST_OPTION_FLAGS(opt->flags, OPTION_MAX_DELACK_MS))
  opt->max_delack_ms = *start++;

 if (TEST_OPTION_FLAGS(opt->flags, OPTION_RAND))
  opt->rand = *start++;

 return 0;
}

static int load_option(struct bpf_sock_ops *skops,
         struct bpf_test_option *test_opt, bool from_syn)
{
 union {
  struct tcp_exprm_opt exprm;
  struct tcp_opt regular;
 } search_opt;
 int ret, load_flags = from_syn ? BPF_LOAD_HDR_OPT_TCP_SYN : 0;

 if (test_kind == TCPOPT_EXP) {
  search_opt.exprm.kind = TCPOPT_EXP;
  search_opt.exprm.len = 4;
  search_opt.exprm.magic = __bpf_htons(test_magic);
  search_opt.exprm.data32 = 0;
  ret = bpf_load_hdr_opt(skops, &search_opt.exprm,
           sizeof(search_opt.exprm), load_flags);
  if (ret < 0)
   return ret;
  return parse_test_option(test_opt, search_opt.exprm.data);
 } else {
  search_opt.regular.kind = test_kind;
  search_opt.regular.len = 0;
  search_opt.regular.data32 = 0;
  ret = bpf_load_hdr_opt(skops, &search_opt.regular,
           sizeof(search_opt.regular), load_flags);
  if (ret < 0)
   return ret;
  return parse_test_option(test_opt, search_opt.regular.data);
 }
}

static int synack_opt_len(struct bpf_sock_ops *skops)
{
 struct bpf_test_option test_opt = {};
 __u8 optlen;
 int err;

 if (!passive_synack_out.flags)
  return CG_OK;

 err = load_option(skops, &test_opt, true);

 /* bpf_test_option is not found */
 if (err == -ENOMSG)
  return CG_OK;

 if (err)
  RET_CG_ERR(err);

 optlen = option_total_len(passive_synack_out.flags);
 if (optlen) {
  err = bpf_reserve_hdr_opt(skops, optlen, 0);
  if (err)
   RET_CG_ERR(err);
 }

 return CG_OK;
}

static int write_synack_opt(struct bpf_sock_ops *skops)
{
 struct bpf_test_option opt;

 if (!passive_synack_out.flags)
  /* We should not even be called since no header
   * space has been reserved.
 */
  RET_CG_ERR(0);

 opt = passive_synack_out;
 if (skops_want_cookie(skops))
  SET_OPTION_FLAGS(opt.flags, OPTION_RESEND);

 return store_option(skops, &opt);
}

static int syn_opt_len(struct bpf_sock_ops *skops)
{
 __u8 optlen;
 int err;

 if (!active_syn_out.flags)
  return CG_OK;

 optlen = option_total_len(active_syn_out.flags);
 if (optlen) {
  err = bpf_reserve_hdr_opt(skops, optlen, 0);
  if (err)
   RET_CG_ERR(err);
 }

 return CG_OK;
}

static int write_syn_opt(struct bpf_sock_ops *skops)
{
 if (!active_syn_out.flags)
  RET_CG_ERR(0);

 return store_option(skops, &active_syn_out);
}

static int fin_opt_len(struct bpf_sock_ops *skops)
{
 struct bpf_test_option *opt;
 struct hdr_stg *hdr_stg;
 __u8 optlen;
 int err;

 if (!skops->sk)
  RET_CG_ERR(0);

 hdr_stg = bpf_sk_storage_get(&hdr_stg_map, skops->sk, NULL, 0);
 if (!hdr_stg)
  RET_CG_ERR(0);

 if (hdr_stg->active)
  opt = &active_fin_out;
 else
  opt = &passive_fin_out;

 optlen = option_total_len(opt->flags);
 if (optlen) {
  err = bpf_reserve_hdr_opt(skops, optlen, 0);
  if (err)
   RET_CG_ERR(err);
 }

 return CG_OK;
}

static int write_fin_opt(struct bpf_sock_ops *skops)
{
 struct bpf_test_option *opt;
 struct hdr_stg *hdr_stg;

 if (!skops->sk)
  RET_CG_ERR(0);

 hdr_stg = bpf_sk_storage_get(&hdr_stg_map, skops->sk, NULL, 0);
 if (!hdr_stg)
  RET_CG_ERR(0);

 if (hdr_stg->active)
  opt = &active_fin_out;
 else
  opt = &passive_fin_out;

 if (!opt->flags)
  RET_CG_ERR(0);

 return store_option(skops, opt);
}

static int resend_in_ack(struct bpf_sock_ops *skops)
{
 struct hdr_stg *hdr_stg;

 if (!skops->sk)
  return -1;

 hdr_stg = bpf_sk_storage_get(&hdr_stg_map, skops->sk, NULL, 0);
 if (!hdr_stg)
  return -1;

 return !!hdr_stg->resend_syn;
}

static int nodata_opt_len(struct bpf_sock_ops *skops)
{
 int resend;

 resend = resend_in_ack(skops);
 if (resend < 0)
  RET_CG_ERR(0);

 if (resend)
  return syn_opt_len(skops);

 return CG_OK;
}

static int write_nodata_opt(struct bpf_sock_ops *skops)
{
 int resend;

 resend = resend_in_ack(skops);
 if (resend < 0)
  RET_CG_ERR(0);

 if (resend)
  return write_syn_opt(skops);

 return CG_OK;
}

static int data_opt_len(struct bpf_sock_ops *skops)
{
 /* Same as the nodata version.  Mostly to show
  * an example usage on skops->skb_len.
 */
 return nodata_opt_len(skops);
}

static int write_data_opt(struct bpf_sock_ops *skops)
{
 return write_nodata_opt(skops);
}

static int current_mss_opt_len(struct bpf_sock_ops *skops)
{
 /* Reserve maximum that may be needed */
 int err;

 err = bpf_reserve_hdr_opt(skops, option_total_len(OPTION_MASK), 0);
 if (err)
  RET_CG_ERR(err);

 return CG_OK;
}

static int handle_hdr_opt_len(struct bpf_sock_ops *skops)
{
 __u8 tcp_flags = skops_tcp_flags(skops);

 if ((tcp_flags & TCPHDR_SYNACK) == TCPHDR_SYNACK)
  return synack_opt_len(skops);

 if (tcp_flags & TCPHDR_SYN)
  return syn_opt_len(skops);

 if (tcp_flags & TCPHDR_FIN)
  return fin_opt_len(skops);

 if (skops_current_mss(skops))
  /* The kernel is calculating the MSS */
  return current_mss_opt_len(skops);

 if (skops->skb_len)
  return data_opt_len(skops);

 return nodata_opt_len(skops);
}

static int handle_write_hdr_opt(struct bpf_sock_ops *skops)
{
 __u8 tcp_flags = skops_tcp_flags(skops);
 struct tcphdr *th;

 if ((tcp_flags & TCPHDR_SYNACK) == TCPHDR_SYNACK)
  return write_synack_opt(skops);

 if (tcp_flags & TCPHDR_SYN)
  return write_syn_opt(skops);

 if (tcp_flags & TCPHDR_FIN)
  return write_fin_opt(skops);

 th = skops->skb_data;
 if (th + 1 > skops->skb_data_end)
  RET_CG_ERR(0);

 if (skops->skb_len > tcp_hdrlen(th))
  return write_data_opt(skops);

 return write_nodata_opt(skops);
}

static int set_delack_max(struct bpf_sock_ops *skops, __u8 max_delack_ms)
{
 __u32 max_delack_us = max_delack_ms * 1000;

 return bpf_setsockopt(skops, SOL_TCP, TCP_BPF_DELACK_MAX,
         &max_delack_us, sizeof(max_delack_us));
}

static int set_rto_min(struct bpf_sock_ops *skops, __u8 peer_max_delack_ms)
{
 __u32 min_rto_us = peer_max_delack_ms * 1000;

 return bpf_setsockopt(skops, SOL_TCP, TCP_BPF_RTO_MIN, &min_rto_us,
         sizeof(min_rto_us));
}

static int handle_active_estab(struct bpf_sock_ops *skops)
{
 struct hdr_stg init_stg = {
  .active = true,
 };
 int err;

 err = load_option(skops, &active_estab_in, false);
 if (err && err != -ENOMSG)
  RET_CG_ERR(err);

 init_stg.resend_syn = TEST_OPTION_FLAGS(active_estab_in.flags,
      OPTION_RESEND);
 if (!skops->sk || !bpf_sk_storage_get(&hdr_stg_map, skops->sk,
           &init_stg,
           BPF_SK_STORAGE_GET_F_CREATE))
  RET_CG_ERR(0);

 if (init_stg.resend_syn)
  /* Don't clear the write_hdr cb now because
   * the ACK may get lost and retransmit may
   * be needed.
   *
   * PARSE_ALL_HDR cb flag is set to learn if this
   * resend_syn option has received by the peer.
   *
   * The header option will be resent until a valid
   * packet is received at handle_parse_hdr()
   * and all hdr cb flags will be cleared in
   * handle_parse_hdr().
 */
  set_parse_all_hdr_cb_flags(skops);
 else if (!active_fin_out.flags)
  /* No options will be written from now */
  clear_hdr_cb_flags(skops);

 if (active_syn_out.max_delack_ms) {
  err = set_delack_max(skops, active_syn_out.max_delack_ms);
  if (err)
   RET_CG_ERR(err);
 }

 if (active_estab_in.max_delack_ms) {
  err = set_rto_min(skops, active_estab_in.max_delack_ms);
  if (err)
   RET_CG_ERR(err);
 }

 return CG_OK;
}

static int handle_passive_estab(struct bpf_sock_ops *skops)
{
 struct hdr_stg init_stg = {};
 struct tcphdr *th;
 int err;

 inherit_cb_flags = skops->bpf_sock_ops_cb_flags;

 err = load_option(skops, &passive_estab_in, true);
 if (err == -ENOENT) {
  /* saved_syn is not found. It was in syncookie mode.
   * We have asked the active side to resend the options
   * in ACK, so try to find the bpf_test_option from ACK now.
 */
  err = load_option(skops, &passive_estab_in, false);
  init_stg.syncookie = true;
 }

 /* ENOMSG: The bpf_test_option is not found which is fine.
  * Bail out now for all other errors.
 */
 if (err && err != -ENOMSG)
  RET_CG_ERR(err);

 th = skops->skb_data;
 if (th + 1 > skops->skb_data_end)
  RET_CG_ERR(0);

 if (th->syn) {
  /* Fastopen */

  /* Cannot clear cb_flags to stop write_hdr cb.
   * synack is not sent yet for fast open.
   * Even it was, the synack may need to be retransmitted.
   *
   * PARSE_ALL_HDR cb flag is set to learn
   * if synack has reached the peer.
   * All cb_flags will be cleared in handle_parse_hdr().
 */
  set_parse_all_hdr_cb_flags(skops);
  init_stg.fastopen = true;
 } else if (!passive_fin_out.flags) {
  /* No options will be written from now */
  clear_hdr_cb_flags(skops);
 }

 if (!skops->sk ||
     !bpf_sk_storage_get(&hdr_stg_map, skops->sk, &init_stg,
    BPF_SK_STORAGE_GET_F_CREATE))
  RET_CG_ERR(0);

 if (passive_synack_out.max_delack_ms) {
  err = set_delack_max(skops, passive_synack_out.max_delack_ms);
  if (err)
   RET_CG_ERR(err);
 }

 if (passive_estab_in.max_delack_ms) {
  err = set_rto_min(skops, passive_estab_in.max_delack_ms);
  if (err)
   RET_CG_ERR(err);
 }

 return CG_OK;
}

static int handle_parse_hdr(struct bpf_sock_ops *skops)
{
 struct hdr_stg *hdr_stg;
 struct tcphdr *th;

 if (!skops->sk)
  RET_CG_ERR(0);

 th = skops->skb_data;
 if (th + 1 > skops->skb_data_end)
  RET_CG_ERR(0);

 hdr_stg = bpf_sk_storage_get(&hdr_stg_map, skops->sk, NULL, 0);
 if (!hdr_stg)
  RET_CG_ERR(0);

 if (hdr_stg->resend_syn || hdr_stg->fastopen)
  /* The PARSE_ALL_HDR cb flag was turned on
   * to ensure that the previously written
   * options have reached the peer.
   * Those previously written option includes:
   *     - Active side: resend_syn in ACK during syncookie
   *      or
   *     - Passive side: SYNACK during fastopen
   *
   * A valid packet has been received here after
   * the 3WHS, so the PARSE_ALL_HDR cb flag
   * can be cleared now.
 */
  clear_parse_all_hdr_cb_flags(skops);

 if (hdr_stg->resend_syn && !active_fin_out.flags)
  /* Active side resent the syn option in ACK
   * because the server was in syncookie mode.
   * A valid packet has been received, so
   * clear header cb flags if there is no
   * more option to send.
 */
  clear_hdr_cb_flags(skops);

 if (hdr_stg->fastopen && !passive_fin_out.flags)
  /* Passive side was in fastopen.
   * A valid packet has been received, so
   * the SYNACK has reached the peer.
   * Clear header cb flags if there is no more
   * option to send.
 */
  clear_hdr_cb_flags(skops);

 if (th->fin) {
  struct bpf_test_option *fin_opt;
  int err;

  if (hdr_stg->active)
   fin_opt = &active_fin_in;
  else
   fin_opt = &passive_fin_in;

  err = load_option(skops, fin_opt, false);
  if (err && err != -ENOMSG)
   RET_CG_ERR(err);
 }

 return CG_OK;
}

SEC("sockops")
int estab(struct bpf_sock_ops *skops)
{
 int true_val = 1;

 switch (skops->op) {
 case BPF_SOCK_OPS_TCP_LISTEN_CB:
  bpf_setsockopt(skops, SOL_TCP, TCP_SAVE_SYN,
          &true_val, sizeof(true_val));
  set_hdr_cb_flags(skops, BPF_SOCK_OPS_STATE_CB_FLAG);
  break;
 case BPF_SOCK_OPS_TCP_CONNECT_CB:
  set_hdr_cb_flags(skops, 0);
  break;
 case BPF_SOCK_OPS_PARSE_HDR_OPT_CB:
  return handle_parse_hdr(skops);
 case BPF_SOCK_OPS_HDR_OPT_LEN_CB:
  return handle_hdr_opt_len(skops);
 case BPF_SOCK_OPS_WRITE_HDR_OPT_CB:
  return handle_write_hdr_opt(skops);
 case BPF_SOCK_OPS_PASSIVE_ESTABLISHED_CB:
  return handle_passive_estab(skops);
 case BPF_SOCK_OPS_ACTIVE_ESTABLISHED_CB:
  return handle_active_estab(skops);
 }

 return CG_OK;
}

char _license[] SEC("license") = "GPL";