// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <dirent.h>
#include <inttypes.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <linux/userfaultfd.h>
#include <linux/fs.h>
#include <sys/syscall.h>
#include <unistd.h>
#include "../kselftest.h"
#include "vm_util.h"

#define PMD_SIZE_FILE_PATH "/sys/kernel/mm/transparent_hugepage/hpage_pmd_size"
#define SMAP_FILE_PATH "/proc/self/smaps"
#define STATUS_FILE_PATH "/proc/self/status"
#define MAX_LINE_LENGTH 500

unsigned int __page_size;
unsigned int __page_shift;

uint64_t pagemap_get_entry(int fd, char *start)
{
 const unsigned long pfn = (unsigned long)start / getpagesize();
 uint64_t entry;
 int ret;

 ret = pread(fd, &entry, sizeof(entry), pfn * sizeof(entry));
 if (ret != sizeof(entry))
  ksft_exit_fail_msg("reading pagemap failed\n");
 return entry;
}

static uint64_t __pagemap_scan_get_categories(int fd, char *start, struct page_region *r)
{
 struct pm_scan_arg arg;

 arg.start = (uintptr_t)start;
 arg.end = (uintptr_t)(start + psize());
 arg.vec = (uintptr_t)r;
 arg.vec_len = 1;
 arg.flags = 0;
 arg.size = sizeof(struct pm_scan_arg);
 arg.max_pages = 0;
 arg.category_inverted = 0;
 arg.category_mask = 0;
 arg.category_anyof_mask = PAGE_IS_WPALLOWED | PAGE_IS_WRITTEN | PAGE_IS_FILE |
      PAGE_IS_PRESENT | PAGE_IS_SWAPPED | PAGE_IS_PFNZERO |
      PAGE_IS_HUGE | PAGE_IS_SOFT_DIRTY;
 arg.return_mask = arg.category_anyof_mask;

 return ioctl(fd, PAGEMAP_SCAN, &arg);
}

static uint64_t pagemap_scan_get_categories(int fd, char *start)
{
 struct page_region r;
 long ret;

 ret = __pagemap_scan_get_categories(fd, start, &r);
 if (ret < 0)
  ksft_exit_fail_msg("PAGEMAP_SCAN failed: %s\n", strerror(errno));
 if (ret == 0)
  return 0;
 return r.categories;
}

/* `start` is any valid address. */
static bool pagemap_scan_supported(int fd, char *start)
{
 static int supported = -1;
 int ret;

 if (supported != -1)
  return supported;

 /* Provide an invalid address in order to trigger EFAULT. */
 ret = __pagemap_scan_get_categories(fd, start, (struct page_region *) ~0UL);
 if (ret == 0)
  ksft_exit_fail_msg("PAGEMAP_SCAN succeeded unexpectedly\n");

 supported = errno == EFAULT;

 return supported;
}

static bool page_entry_is(int fd, char *start, char *desc,
     uint64_t pagemap_flags, uint64_t pagescan_flags)
{
 bool m = pagemap_get_entry(fd, start) & pagemap_flags;

 if (pagemap_scan_supported(fd, start)) {
  bool s = pagemap_scan_get_categories(fd, start) & pagescan_flags;

  if (m == s)
   return m;

  ksft_exit_fail_msg(
   "read and ioctl return unmatched results for %s: %d %d", desc, m, s);
 }
 return m;
}

bool pagemap_is_softdirty(int fd, char *start)
{
 return page_entry_is(fd, start, "soft-dirty",
    PM_SOFT_DIRTY, PAGE_IS_SOFT_DIRTY);
}

bool pagemap_is_swapped(int fd, char *start)
{
 return page_entry_is(fd, start, "swap", PM_SWAP, PAGE_IS_SWAPPED);
}

bool pagemap_is_populated(int fd, char *start)
{
 return page_entry_is(fd, start, "populated",
    PM_PRESENT | PM_SWAP,
    PAGE_IS_PRESENT | PAGE_IS_SWAPPED);
}

unsigned long pagemap_get_pfn(int fd, char *start)
{
 uint64_t entry = pagemap_get_entry(fd, start);

 /* If present (63th bit), PFN is at bit 0 -- 54. */
 if (entry & PM_PRESENT)
  return entry & 0x007fffffffffffffull;
 return -1ul;
}

void clear_softdirty(void)
{
 int ret;
 const char *ctrl = "4";
 int fd = open("/proc/self/clear_refs", O_WRONLY);

 if (fd < 0)
  ksft_exit_fail_msg("opening clear_refs failed\n");
 ret = write(fd, ctrl, strlen(ctrl));
 close(fd);
 if (ret != (signed int)strlen(ctrl))
  ksft_exit_fail_msg("writing clear_refs failed\n");
}

bool check_for_pattern(FILE *fp, const char *pattern, char *buf, size_t len)
{
 while (fgets(buf, len, fp)) {
  if (!strncmp(buf, pattern, strlen(pattern)))
   return true;
 }
 return false;
}

uint64_t read_pmd_pagesize(void)
{
 int fd;
 char buf[20];
 ssize_t num_read;

 fd = open(PMD_SIZE_FILE_PATH, O_RDONLY);
 if (fd == -1)
  return 0;

 num_read = read(fd, buf, 19);
 if (num_read < 1) {
  close(fd);
  return 0;
 }
 buf[num_read] = '\0';
 close(fd);

 return strtoul(buf, NULL, 10);
}

unsigned long rss_anon(void)
{
 unsigned long rss_anon = 0;
 FILE *fp;
 char buffer[MAX_LINE_LENGTH];

 fp = fopen(STATUS_FILE_PATH, "r");
 if (!fp)
  ksft_exit_fail_msg("%s: Failed to open file %s\n", __func__, STATUS_FILE_PATH);

 if (!check_for_pattern(fp, "RssAnon:", buffer, sizeof(buffer)))
  goto err_out;

 if (sscanf(buffer, "RssAnon:%10lu kB", &rss_anon) != 1)
  ksft_exit_fail_msg("Reading status error\n");

err_out:
 fclose(fp);
 return rss_anon;
}

char *__get_smap_entry(void *addr, const char *pattern, char *buf, size_t len)
{
 int ret;
 FILE *fp;
 char *entry = NULL;
 char addr_pattern[MAX_LINE_LENGTH];

 ret = snprintf(addr_pattern, MAX_LINE_LENGTH, "%08lx-",
         (unsigned long) addr);
 if (ret >= MAX_LINE_LENGTH)
  ksft_exit_fail_msg("%s: Pattern is too long\n", __func__);

 fp = fopen(SMAP_FILE_PATH, "r");
 if (!fp)
  ksft_exit_fail_msg("%s: Failed to open file %s\n", __func__, SMAP_FILE_PATH);

 if (!check_for_pattern(fp, addr_pattern, buf, len))
  goto err_out;

 /* Fetch the pattern in the same block */
 if (!check_for_pattern(fp, pattern, buf, len))
  goto err_out;

 /* Trim trailing newline */
 entry = strchr(buf, '\n');
 if (entry)
  *entry = '\0';

 entry = buf + strlen(pattern);

err_out:
 fclose(fp);
 return entry;
}

bool __check_huge(void *addr, char *pattern, int nr_hpages,
    uint64_t hpage_size)
{
 char buffer[MAX_LINE_LENGTH];
 uint64_t thp = -1;
 char *entry;

 entry = __get_smap_entry(addr, pattern, buffer, sizeof(buffer));
 if (!entry)
  goto err_out;

 if (sscanf(entry, "%9" SCNu64 " kB", &thp) != 1)
  ksft_exit_fail_msg("Reading smap error\n");

err_out:
 return thp == (nr_hpages * (hpage_size >> 10));
}

bool check_huge_anon(void *addr, int nr_hpages, uint64_t hpage_size)
{
 return __check_huge(addr, "AnonHugePages: ", nr_hpages, hpage_size);
}

bool check_huge_file(void *addr, int nr_hpages, uint64_t hpage_size)
{
 return __check_huge(addr, "FilePmdMapped:", nr_hpages, hpage_size);
}

bool check_huge_shmem(void *addr, int nr_hpages, uint64_t hpage_size)
{
 return __check_huge(addr, "ShmemPmdMapped:", nr_hpages, hpage_size);
}

int64_t allocate_transhuge(void *ptr, int pagemap_fd)
{
 uint64_t ent[2];

 /* drop pmd */
 if (mmap(ptr, HPAGE_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE,
   MAP_FIXED | MAP_ANONYMOUS |
   MAP_NORESERVE | MAP_PRIVATE, -1, 0) != ptr)
  ksft_exit_fail_msg("mmap transhuge\n");

 if (madvise(ptr, HPAGE_SIZE, MADV_HUGEPAGE))
  ksft_exit_fail_msg("MADV_HUGEPAGE\n");

 /* allocate transparent huge page */
 *(volatile void **)ptr = ptr;

 if (pread(pagemap_fd, ent, sizeof(ent),
    (uintptr_t)ptr >> (pshift() - 3)) != sizeof(ent))
  ksft_exit_fail_msg("read pagemap\n");

 if (PAGEMAP_PRESENT(ent[0]) && PAGEMAP_PRESENT(ent[1]) &&
     PAGEMAP_PFN(ent[0]) + 1 == PAGEMAP_PFN(ent[1]) &&
     !(PAGEMAP_PFN(ent[0]) & ((1 << (HPAGE_SHIFT - pshift())) - 1)))
  return PAGEMAP_PFN(ent[0]);

 return -1;
}

unsigned long default_huge_page_size(void)
{
 unsigned long hps = 0;
 char *line = NULL;
 size_t linelen = 0;
 FILE *f = fopen("/proc/meminfo", "r");

 if (!f)
  return 0;
 while (getline(&line, &linelen, f) > 0) {
  if (sscanf(line, "Hugepagesize:       %lu kB", &hps) == 1) {
   hps <<= 10;
   break;
  }
 }

 free(line);
 fclose(f);
 return hps;
}

int detect_hugetlb_page_sizes(size_t sizes[], int max)
{
 DIR *dir = opendir("/sys/kernel/mm/hugepages/");
 int count = 0;

 if (!dir)
  return 0;

 while (count < max) {
  struct dirent *entry = readdir(dir);
  size_t kb;

  if (!entry)
   break;
  if (entry->d_type != DT_DIR)
   continue;
  if (sscanf(entry->d_name, "hugepages-%zukB", &kb) != 1)
   continue;
  sizes[count++] = kb * 1024;
  ksft_print_msg("[INFO] detected hugetlb page size: %zu KiB\n",
          kb);
 }
 closedir(dir);
 return count;
}

/* If `ioctls' non-NULL, the allowed ioctls will be returned into the var */
int uffd_register_with_ioctls(int uffd, void *addr, uint64_t len,
         bool miss, bool wp, bool minor, uint64_t *ioctls)
{
 struct uffdio_register uffdio_register = { 0 };
 uint64_t mode = 0;
 int ret = 0;

 if (miss)
  mode |= UFFDIO_REGISTER_MODE_MISSING;
 if (wp)
  mode |= UFFDIO_REGISTER_MODE_WP;
 if (minor)
  mode |= UFFDIO_REGISTER_MODE_MINOR;

 uffdio_register.range.start = (unsigned long)addr;
 uffdio_register.range.len = len;
 uffdio_register.mode = mode;

 if (ioctl(uffd, UFFDIO_REGISTER, &uffdio_register) == -1)
  ret = -errno;
 else if (ioctls)
  *ioctls = uffdio_register.ioctls;

 return ret;
}

int uffd_register(int uffd, void *addr, uint64_t len,
    bool miss, bool wp, bool minor)
{
 return uffd_register_with_ioctls(uffd, addr, len,
      miss, wp, minor, NULL);
}

int uffd_unregister(int uffd, void *addr, uint64_t len)
{
 struct uffdio_range range = { .start = (uintptr_t)addr, .len = len };
 int ret = 0;

 if (ioctl(uffd, UFFDIO_UNREGISTER, &range) == -1)
  ret = -errno;

 return ret;
}

unsigned long get_free_hugepages(void)
{
 unsigned long fhp = 0;
 char *line = NULL;
 size_t linelen = 0;
 FILE *f = fopen("/proc/meminfo", "r");

 if (!f)
  return fhp;
 while (getline(&line, &linelen, f) > 0) {
  if (sscanf(line, "HugePages_Free:      %lu", &fhp) == 1)
   break;
 }

 free(line);
 fclose(f);
 return fhp;
}

bool check_vmflag_io(void *addr)
{
 char buffer[MAX_LINE_LENGTH];
 const char *flags;
 size_t flaglen;

 flags = __get_smap_entry(addr, "VmFlags:", buffer, sizeof(buffer));
 if (!flags)
  ksft_exit_fail_msg("%s: No VmFlags for %p\n", __func__, addr);

 while (true) {
  flags += strspn(flags, " ");

  flaglen = strcspn(flags, " ");
  if (!flaglen)
   return false;

  if (flaglen == strlen("io") && !memcmp(flags, "io", flaglen))
   return true;

  flags += flaglen;
 }
}

bool softdirty_supported(void)
{
 char *addr;
 bool supported = false;
 const size_t pagesize = getpagesize();

 /* New mappings are expected to be marked with VM_SOFTDIRTY (sd). */
 addr = mmap(0, pagesize, PROT_READ | PROT_WRITE,
      MAP_ANONYMOUS | MAP_PRIVATE, 0, 0);
 if (!addr)
  ksft_exit_fail_msg("mmap failed\n");

 supported = check_vmflag(addr, "sd");
 munmap(addr, pagesize);
 return supported;
}

/*
 * Open an fd at /proc/$pid/maps and configure procmap_out ready for
 * PROCMAP_QUERY query. Returns 0 on success, or an error code otherwise.
 */
int open_procmap(pid_t pid, struct procmap_fd *procmap_out)
{
 char path[256];
 int ret = 0;

 memset(procmap_out, '\0', sizeof(*procmap_out));
 sprintf(path, "/proc/%d/maps", pid);
 procmap_out->query.size = sizeof(procmap_out->query);
 procmap_out->fd = open(path, O_RDONLY);
 if (procmap_out->fd < 0)
  ret = -errno;

 return ret;
}

/* Perform PROCMAP_QUERY. Returns 0 on success, or an error code otherwise. */
int query_procmap(struct procmap_fd *procmap)
{
 int ret = 0;

 if (ioctl(procmap->fd, PROCMAP_QUERY, &procmap->query) == -1)
  ret = -errno;

 return ret;
}

/*
 * Try to find the VMA at specified address, returns true if found, false if not
 * found, and the test is failed if any other error occurs.
 *
 * On success, procmap->query is populated with the results.
 */
bool find_vma_procmap(struct procmap_fd *procmap, void *address)
{
 int err;

 procmap->query.query_flags = 0;
 procmap->query.query_addr = (unsigned long)address;
 err = query_procmap(procmap);
 if (!err)
  return true;

 if (err != -ENOENT)
  ksft_exit_fail_msg("%s: Error %d on ioctl(PROCMAP_QUERY)\n",
       __func__, err);
 return false;
}

/*
 * Close fd used by PROCMAP_QUERY mechanism. Returns 0 on success, or an error
 * code otherwise.
 */
int close_procmap(struct procmap_fd *procmap)
{
 return close(procmap->fd);
}

int write_sysfs(const char *file_path, unsigned long val)
{
 FILE *f = fopen(file_path, "w");

 if (!f) {
  fprintf(stderr, "f %s\n", file_path);
  perror("fopen");
  return 1;
 }
 if (fprintf(f, "%lu", val) < 0) {
  perror("fprintf");
  fclose(f);
  return 1;
 }
 fclose(f);

 return 0;
}

int read_sysfs(const char *file_path, unsigned long *val)
{
 FILE *f = fopen(file_path, "r");

 if (!f) {
  fprintf(stderr, "f %s\n", file_path);
  perror("fopen");
  return 1;
 }
 if (fscanf(f, "%lu", val) != 1) {
  perror("fscanf");
  fclose(f);
  return 1;
 }
 fclose(f);

 return 0;
}

void *sys_mremap(void *old_address, unsigned long old_size,
   unsigned long new_size, int flags, void *new_address)
{
 return (void *)syscall(__NR_mremap, (unsigned long)old_address,
          old_size, new_size, flags,
          (unsigned long)new_address);
}

bool detect_huge_zeropage(void)
{
 int fd = open("/sys/kernel/mm/transparent_hugepage/use_zero_page",
        O_RDONLY);
 bool enabled = 0;
 char buf[15];
 int ret;

 if (fd < 0)
  return 0;

 ret = pread(fd, buf, sizeof(buf), 0);
 if (ret > 0 && ret < sizeof(buf)) {
  buf[ret] = 0;

  if (strtoul(buf, NULL, 10) == 1)
   enabled = 1;
 }

 close(fd);
 return enabled;
}