// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/* Copyright (c) 2021 Facebook */
#include <linux/bpf.h>
#include <time.h>
#include <stdbool.h>
#include <errno.h>
#include <bpf/bpf_helpers.h>
#include <bpf/bpf_tracing.h>

char _license[] SEC("license") = "GPL";
struct hmap_elem {
 int counter;
 struct bpf_timer timer;
 struct bpf_spin_lock lock; /* unused */
};

struct {
 __uint(type, BPF_MAP_TYPE_HASH);
 __uint(max_entries, 1000);
 __type(key, int);
 __type(value, struct hmap_elem);
} hmap SEC(".maps");

struct {
 __uint(type, BPF_MAP_TYPE_HASH);
 __uint(map_flags, BPF_F_NO_PREALLOC);
 __uint(max_entries, 1000);
 __type(key, int);
 __type(value, struct hmap_elem);
} hmap_malloc SEC(".maps");

struct elem {
 struct bpf_timer t;
};

struct {
 __uint(type, BPF_MAP_TYPE_ARRAY);
 __uint(max_entries, 2);
 __type(key, int);
 __type(value, struct elem);
} array SEC(".maps");

struct {
 __uint(type, BPF_MAP_TYPE_LRU_HASH);
 __uint(max_entries, 4);
 __type(key, int);
 __type(value, struct elem);
} lru SEC(".maps");

struct {
 __uint(type, BPF_MAP_TYPE_ARRAY);
 __uint(max_entries, 1);
 __type(key, int);
 __type(value, struct elem);
} abs_timer SEC(".maps"), soft_timer_pinned SEC(".maps"), abs_timer_pinned SEC(".maps"),
 race_array SEC(".maps");

__u64 bss_data;
__u64 abs_data;
__u64 err;
__u64 ok;
__u64 callback_check = 52;
__u64 callback2_check = 52;
__u64 pinned_callback_check;
__s32 pinned_cpu;

#define ARRAY 1
#define HTAB 2
#define HTAB_MALLOC 3
#define LRU 4

/* callback for array and lru timers */
static int timer_cb1(void *map, int *key, struct bpf_timer *timer)
{
 /* increment bss variable twice.
  * Once via array timer callback and once via lru timer callback
 */
 bss_data += 5;

 /* *key == 0 - the callback was called for array timer.
  * *key == 4 - the callback was called from lru timer.
 */
 if (*key == ARRAY) {
  struct bpf_timer *lru_timer;
  int lru_key = LRU;

  /* rearm array timer to be called again in ~35 seconds */
  if (bpf_timer_start(timer, 1ull << 35, 0) != 0)
   err |= 1;

  lru_timer = bpf_map_lookup_elem(&lru, &lru_key);
  if (!lru_timer)
   return 0;
  bpf_timer_set_callback(lru_timer, timer_cb1);
  if (bpf_timer_start(lru_timer, 0, 0) != 0)
   err |= 2;
 } else if (*key == LRU) {
  int lru_key, i;

  for (i = LRU + 1;
       i <= 100  /* for current LRU eviction algorithm this number
    * should be larger than ~ lru->max_entries * 2
*/;
       i++) {
   struct elem init = {};

   /* lru_key cannot be used as loop induction variable
    * otherwise the loop will be unbounded.
 */
   lru_key = i;

   /* add more elements into lru map to push out current
    * element and force deletion of this timer
 */
   bpf_map_update_elem(map, &lru_key, &init, 0);
   /* look it up to bump it into active list */
   bpf_map_lookup_elem(map, &lru_key);

   /* keep adding until *key changes underneath,
    * which means that key/timer memory was reused
 */
   if (*key != LRU)
    break;
  }

  /* check that the timer was removed */
  if (bpf_timer_cancel(timer) != -EINVAL)
   err |= 4;
  ok |= 1;
 }
 return 0;
}

SEC("fentry/bpf_fentry_test1")
int BPF_PROG2(test1, int, a)
{
 struct bpf_timer *arr_timer, *lru_timer;
 struct elem init = {};
 int lru_key = LRU;
 int array_key = ARRAY;

 arr_timer = bpf_map_lookup_elem(&array, &array_key);
 if (!arr_timer)
  return 0;
 bpf_timer_init(arr_timer, &array, CLOCK_MONOTONIC);

 bpf_map_update_elem(&lru, &lru_key, &init, 0);
 lru_timer = bpf_map_lookup_elem(&lru, &lru_key);
 if (!lru_timer)
  return 0;
 bpf_timer_init(lru_timer, &lru, CLOCK_MONOTONIC);

 bpf_timer_set_callback(arr_timer, timer_cb1);
 bpf_timer_start(arr_timer, 0 /* call timer_cb1 asap */, 0);

 /* init more timers to check that array destruction
  * doesn't leak timer memory.
 */
 array_key = 0;
 arr_timer = bpf_map_lookup_elem(&array, &array_key);
 if (!arr_timer)
  return 0;
 bpf_timer_init(arr_timer, &array, CLOCK_MONOTONIC);
 return 0;
}

/* callback for prealloc and non-prealloca hashtab timers */
static int timer_cb2(void *map, int *key, struct hmap_elem *val)
{
 if (*key == HTAB)
  callback_check--;
 else
  callback2_check--;
 if (val->counter > 0 && --val->counter) {
  /* re-arm the timer again to execute after 1 usec */
  bpf_timer_start(&val->timer, 1000, 0);
 } else if (*key == HTAB) {
  struct bpf_timer *arr_timer;
  int array_key = ARRAY;

  /* cancel arr_timer otherwise bpf_fentry_test1 prog
   * will stay alive forever.
 */
  arr_timer = bpf_map_lookup_elem(&array, &array_key);
  if (!arr_timer)
   return 0;
  if (bpf_timer_cancel(arr_timer) != 1)
   /* bpf_timer_cancel should return 1 to indicate
    * that arr_timer was active at this time
 */
   err |= 8;

  /* try to cancel ourself. It shouldn't deadlock. */
  if (bpf_timer_cancel(&val->timer) != -EDEADLK)
   err |= 16;

  /* delete this key and this timer anyway.
   * It shouldn't deadlock either.
 */
  bpf_map_delete_elem(map, key);

  /* in preallocated hashmap both 'key' and 'val' could have been
   * reused to store another map element (like in LRU above),
   * but in controlled test environment the below test works.
   * It's not a use-after-free. The memory is owned by the map.
 */
  if (bpf_timer_start(&val->timer, 1000, 0) != -EINVAL)
   err |= 32;
  ok |= 2;
 } else {
  if (*key != HTAB_MALLOC)
   err |= 64;

  /* try to cancel ourself. It shouldn't deadlock. */
  if (bpf_timer_cancel(&val->timer) != -EDEADLK)
   err |= 128;

  /* delete this key and this timer anyway.
   * It shouldn't deadlock either.
 */
  bpf_map_delete_elem(map, key);

  ok |= 4;
 }
 return 0;
}

int bpf_timer_test(void)
{
 struct hmap_elem *val;
 int key = HTAB, key_malloc = HTAB_MALLOC;

 val = bpf_map_lookup_elem(&hmap, &key);
 if (val) {
  if (bpf_timer_init(&val->timer, &hmap, CLOCK_BOOTTIME) != 0)
   err |= 512;
  bpf_timer_set_callback(&val->timer, timer_cb2);
  bpf_timer_start(&val->timer, 1000, 0);
 }
 val = bpf_map_lookup_elem(&hmap_malloc, &key_malloc);
 if (val) {
  if (bpf_timer_init(&val->timer, &hmap_malloc, CLOCK_BOOTTIME) != 0)
   err |= 1024;
  bpf_timer_set_callback(&val->timer, timer_cb2);
  bpf_timer_start(&val->timer, 1000, 0);
 }
 return 0;
}

SEC("fentry/bpf_fentry_test2")
int BPF_PROG2(test2, int, a, int, b)
{
 struct hmap_elem init = {}, *val;
 int key = HTAB, key_malloc = HTAB_MALLOC;

 init.counter = 10; /* number of times to trigger timer_cb2 */
 bpf_map_update_elem(&hmap, &key, &init, 0);
 val = bpf_map_lookup_elem(&hmap, &key);
 if (val)
  bpf_timer_init(&val->timer, &hmap, CLOCK_BOOTTIME);
 /* update the same key to free the timer */
 bpf_map_update_elem(&hmap, &key, &init, 0);

 bpf_map_update_elem(&hmap_malloc, &key_malloc, &init, 0);
 val = bpf_map_lookup_elem(&hmap_malloc, &key_malloc);
 if (val)
  bpf_timer_init(&val->timer, &hmap_malloc, CLOCK_BOOTTIME);
 /* update the same key to free the timer */
 bpf_map_update_elem(&hmap_malloc, &key_malloc, &init, 0);

 /* init more timers to check that htab operations
  * don't leak timer memory.
 */
 key = 0;
 bpf_map_update_elem(&hmap, &key, &init, 0);
 val = bpf_map_lookup_elem(&hmap, &key);
 if (val)
  bpf_timer_init(&val->timer, &hmap, CLOCK_BOOTTIME);
 bpf_map_delete_elem(&hmap, &key);
 bpf_map_update_elem(&hmap, &key, &init, 0);
 val = bpf_map_lookup_elem(&hmap, &key);
 if (val)
  bpf_timer_init(&val->timer, &hmap, CLOCK_BOOTTIME);

 /* and with non-prealloc htab */
 key_malloc = 0;
 bpf_map_update_elem(&hmap_malloc, &key_malloc, &init, 0);
 val = bpf_map_lookup_elem(&hmap_malloc, &key_malloc);
 if (val)
  bpf_timer_init(&val->timer, &hmap_malloc, CLOCK_BOOTTIME);
 bpf_map_delete_elem(&hmap_malloc, &key_malloc);
 bpf_map_update_elem(&hmap_malloc, &key_malloc, &init, 0);
 val = bpf_map_lookup_elem(&hmap_malloc, &key_malloc);
 if (val)
  bpf_timer_init(&val->timer, &hmap_malloc, CLOCK_BOOTTIME);

 return bpf_timer_test();
}

/* callback for absolute timer */
static int timer_cb3(void *map, int *key, struct bpf_timer *timer)
{
 abs_data += 6;

 if (abs_data < 12) {
  bpf_timer_start(timer, bpf_ktime_get_boot_ns() + 1000,
    BPF_F_TIMER_ABS);
 } else {
  /* Re-arm timer ~35 seconds in future */
  bpf_timer_start(timer, bpf_ktime_get_boot_ns() + (1ull << 35),
    BPF_F_TIMER_ABS);
 }

 return 0;
}

SEC("fentry/bpf_fentry_test3")
int BPF_PROG2(test3, int, a)
{
 int key = 0;
 struct bpf_timer *timer;

 bpf_printk("test3");

 timer = bpf_map_lookup_elem(&abs_timer, &key);
 if (timer) {
  if (bpf_timer_init(timer, &abs_timer, CLOCK_BOOTTIME) != 0)
   err |= 2048;
  bpf_timer_set_callback(timer, timer_cb3);
  bpf_timer_start(timer, bpf_ktime_get_boot_ns() + 1000,
    BPF_F_TIMER_ABS);
 }

 return 0;
}

/* callback for pinned timer */
static int timer_cb_pinned(void *map, int *key, struct bpf_timer *timer)
{
 __s32 cpu = bpf_get_smp_processor_id();

 if (cpu != pinned_cpu)
  err |= 16384;

 pinned_callback_check++;
 return 0;
}

static void test_pinned_timer(bool soft)
{
 int key = 0;
 void *map;
 struct bpf_timer *timer;
 __u64 flags = BPF_F_TIMER_CPU_PIN;
 __u64 start_time;

 if (soft) {
  map = &soft_timer_pinned;
  start_time = 0;
 } else {
  map = &abs_timer_pinned;
  start_time = bpf_ktime_get_boot_ns();
  flags |= BPF_F_TIMER_ABS;
 }

 timer = bpf_map_lookup_elem(map, &key);
 if (timer) {
  if (bpf_timer_init(timer, map, CLOCK_BOOTTIME) != 0)
   err |= 4096;
  bpf_timer_set_callback(timer, timer_cb_pinned);
  pinned_cpu = bpf_get_smp_processor_id();
  bpf_timer_start(timer, start_time + 1000, flags);
 } else {
  err |= 8192;
 }
}

SEC("fentry/bpf_fentry_test4")
int BPF_PROG2(test4, int, a)
{
 bpf_printk("test4");
 test_pinned_timer(true);

 return 0;
}

SEC("fentry/bpf_fentry_test5")
int BPF_PROG2(test5, int, a)
{
 bpf_printk("test5");
 test_pinned_timer(false);

 return 0;
}

static int race_timer_callback(void *race_array, int *race_key, struct bpf_timer *timer)
{
 bpf_timer_start(timer, 1000000, 0);
 return 0;
}

SEC("syscall")
int race(void *ctx)
{
 struct bpf_timer *timer;
 int err, race_key = 0;
 struct elem init;

 __builtin_memset(&init, 0, sizeof(struct elem));
 bpf_map_update_elem(&race_array, &race_key, &init, BPF_ANY);

 timer = bpf_map_lookup_elem(&race_array, &race_key);
 if (!timer)
  return 1;

 err = bpf_timer_init(timer, &race_array, CLOCK_MONOTONIC);
 if (err && err != -EBUSY)
  return 1;

 bpf_timer_set_callback(timer, race_timer_callback);
 bpf_timer_start(timer, 0, 0);
 bpf_timer_cancel(timer);

 return 0;
}