// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
#define _GNU_SOURCE
#define __SANE_USERSPACE_TYPES__ // Use ll64

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/magic.h>
#include <linux/mman.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/shm.h>
#include <sys/syscall.h>
#include <sys/vfs.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>

#include "../kselftest.h"

#define NR_TESTS 9

static const char * const dev_files[] = {
 "/dev/zero", "/dev/null", "/dev/urandom",
 "/proc/version", "/proc"
};

void print_cachestat(struct cachestat *cs)
{
 ksft_print_msg(
 "Using cachestat: Cached: %llu, Dirty: %llu, Writeback: %llu, Evicted: %llu, Recently Evicted: %llu\n",
 cs->nr_cache, cs->nr_dirty, cs->nr_writeback,
 cs->nr_evicted, cs->nr_recently_evicted);
}

enum file_type {
 FILE_MMAP,
 FILE_SHMEM
};

bool write_exactly(int fd, size_t filesize)
{
 int random_fd = open("/dev/urandom", O_RDONLY);
 char *cursor, *data;
 int remained;
 bool ret;

 if (random_fd < 0) {
  ksft_print_msg("Unable to access urandom.\n");
  ret = false;
  goto out;
 }

 data = malloc(filesize);
 if (!data) {
  ksft_print_msg("Unable to allocate data.\n");
  ret = false;
  goto close_random_fd;
 }

 remained = filesize;
 cursor = data;

 while (remained) {
  ssize_t read_len = read(random_fd, cursor, remained);

  if (read_len <= 0) {
   ksft_print_msg("Unable to read from urandom.\n");
   ret = false;
   goto out_free_data;
  }

  remained -= read_len;
  cursor += read_len;
 }

 /* write random data to fd */
 remained = filesize;
 cursor = data;
 while (remained) {
  ssize_t write_len = write(fd, cursor, remained);

  if (write_len <= 0) {
   ksft_print_msg("Unable write random data to file.\n");
   ret = false;
   goto out_free_data;
  }

  remained -= write_len;
  cursor += write_len;
 }

 ret = true;
out_free_data:
 free(data);
close_random_fd:
 close(random_fd);
out:
 return ret;
}

/*
 * fsync() is implemented via noop_fsync() on tmpfs. This makes the fsync()
 * test fail below, so we need to check for test file living on a tmpfs.
 */
static bool is_on_tmpfs(int fd)
{
 struct statfs statfs_buf;

 if (fstatfs(fd, &statfs_buf))
  return false;

 return statfs_buf.f_type == TMPFS_MAGIC;
}

/*
 * Open/create the file at filename, (optionally) write random data to it
 * (exactly num_pages), then test the cachestat syscall on this file.
 *
 * If test_fsync == true, fsync the file, then check the number of dirty
 * pages.
 */
static int test_cachestat(const char *filename, bool write_random, bool create,
     bool test_fsync, unsigned long num_pages,
     int open_flags, mode_t open_mode)
{
 size_t PS = sysconf(_SC_PAGESIZE);
 int filesize = num_pages * PS;
 int ret = KSFT_PASS;
 long syscall_ret;
 struct cachestat cs;
 struct cachestat_range cs_range = { 0, filesize };

 int fd = open(filename, open_flags, open_mode);

 if (fd == -1) {
  ksft_print_msg("Unable to create/open file.\n");
  ret = KSFT_FAIL;
  goto out;
 } else {
  ksft_print_msg("Create/open %s\n", filename);
 }

 if (write_random) {
  if (!write_exactly(fd, filesize)) {
   ksft_print_msg("Unable to access urandom.\n");
   ret = KSFT_FAIL;
   goto out1;
  }
 }

 syscall_ret = syscall(__NR_cachestat, fd, &cs_range, &cs, 0);

 ksft_print_msg("Cachestat call returned %ld\n", syscall_ret);

 if (syscall_ret) {
  ksft_print_msg("Cachestat returned non-zero.\n");
  ret = KSFT_FAIL;
  goto out1;

 } else {
  print_cachestat(&cs);

  if (write_random) {
   if (cs.nr_cache + cs.nr_evicted != num_pages) {
    ksft_print_msg(
     "Total number of cached and evicted pages is off.\n");
    ret = KSFT_FAIL;
   }
  }
 }

 if (test_fsync) {
  if (is_on_tmpfs(fd)) {
   ret = KSFT_SKIP;
  } else if (fsync(fd)) {
   ksft_print_msg("fsync fails.\n");
   ret = KSFT_FAIL;
  } else {
   syscall_ret = syscall(__NR_cachestat, fd, &cs_range, &cs, 0);

   ksft_print_msg("Cachestat call (after fsync) returned %ld\n",
    syscall_ret);

   if (!syscall_ret) {
    print_cachestat(&cs);

    if (cs.nr_dirty) {
     ret = KSFT_FAIL;
     ksft_print_msg(
      "Number of dirty should be zero after fsync.\n");
    }
   } else {
    ksft_print_msg("Cachestat (after fsync) returned non-zero.\n");
    ret = KSFT_FAIL;
    goto out1;
   }
  }
 }

out1:
 close(fd);

 if (create)
  remove(filename);
out:
 return ret;
}
const char *file_type_str(enum file_type type)
{
 switch (type) {
 case FILE_SHMEM:
  return "shmem";
 case FILE_MMAP:
  return "mmap";
 default:
  return "unknown";
 }
}


bool run_cachestat_test(enum file_type type)
{
 size_t PS = sysconf(_SC_PAGESIZE);
 size_t filesize = PS * 512 * 2; /* 2 2MB huge pages */
 int syscall_ret;
 size_t compute_len = PS * 512;
 struct cachestat_range cs_range = { PS, compute_len };
 char *filename = "tmpshmcstat";
 struct cachestat cs;
 bool ret = true;
 int fd;
 unsigned long num_pages = compute_len / PS;
 if (type == FILE_SHMEM)
  fd = shm_open(filename, O_CREAT | O_RDWR, 0600);
 else
  fd = open(filename, O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);

 if (fd < 0) {
  ksft_print_msg("Unable to create %s file.\n",
    file_type_str(type));
  ret = false;
  goto out;
 }

 if (ftruncate(fd, filesize)) {
  ksft_print_msg("Unable to truncate %s file.\n",file_type_str(type));
  ret = false;
  goto close_fd;
 }
 switch (type) {
 case FILE_SHMEM:
  if (!write_exactly(fd, filesize)) {
   ksft_print_msg("Unable to write to file.\n");
   ret = false;
   goto close_fd;
  }
  break;
 case FILE_MMAP:
  char *map = mmap(NULL, filesize, PROT_READ | PROT_WRITE,
     MAP_SHARED, fd, 0);

  if (map == MAP_FAILED) {
   ksft_print_msg("mmap failed.\n");
   ret = false;
   goto close_fd;
  }
  for (int i = 0; i < filesize; i++)
   map[i] = 'A';
  break;
 default:
  ksft_print_msg("Unsupported file type.\n");
  ret = false;
  goto close_fd;
 }
 syscall_ret = syscall(__NR_cachestat, fd, &cs_range, &cs, 0);

 if (syscall_ret) {
  ksft_print_msg("Cachestat returned non-zero.\n");
  ret = false;
  goto close_fd;
 } else {
  print_cachestat(&cs);
  if (cs.nr_cache + cs.nr_evicted != num_pages) {
   ksft_print_msg(
    "Total number of cached and evicted pages is off.\n");
   ret = false;
  }
 }

close_fd:
 shm_unlink(filename);
out:
 return ret;
}

int main(void)
{
 int ret;

 ksft_print_header();

 ret = syscall(__NR_cachestat, -1, NULL, NULL, 0);
 if (ret == -1 && errno == ENOSYS)
  ksft_exit_skip("cachestat syscall not available\n");

 ksft_set_plan(NR_TESTS);

 if (ret == -1 && errno == EBADF) {
  ksft_test_result_pass("bad file descriptor recognized\n");
  ret = 0;
 } else {
  ksft_test_result_fail("bad file descriptor ignored\n");
  ret = 1;
 }

 for (int i = 0; i < 5; i++) {
  const char *dev_filename = dev_files[i];

  if (test_cachestat(dev_filename, false, false, false,
   4, O_RDONLY, 0400) == KSFT_PASS)
   ksft_test_result_pass("cachestat works with %s\n", dev_filename);
  else {
   ksft_test_result_fail("cachestat fails with %s\n", dev_filename);
   ret = 1;
  }
 }

 if (test_cachestat("tmpfilecachestat", true, true,
  false, 4, O_CREAT | O_RDWR, 0600) == KSFT_PASS)
  ksft_test_result_pass("cachestat works with a normal file\n");
 else {
  ksft_test_result_fail("cachestat fails with normal file\n");
  ret = 1;
 }

 switch (test_cachestat("tmpfilecachestat", true, true,
  true, 4, O_CREAT | O_RDWR, 0600)) {
 case KSFT_FAIL:
  ksft_test_result_fail("cachestat fsync fails with normal file\n");
  ret = KSFT_FAIL;
  break;
 case KSFT_PASS:
  ksft_test_result_pass("cachestat fsync works with a normal file\n");
  break;
 case KSFT_SKIP:
  ksft_test_result_skip("tmpfilecachestat is on tmpfs\n");
  break;
 }

 if (run_cachestat_test(FILE_SHMEM))
  ksft_test_result_pass("cachestat works with a shmem file\n");
 else {
  ksft_test_result_fail("cachestat fails with a shmem file\n");
  ret = 1;
 }

 if (run_cachestat_test(FILE_MMAP))
  ksft_test_result_pass("cachestat works with a mmap file\n");
 else {
  ksft_test_result_fail("cachestat fails with a mmap file\n");
  ret = 1;
 }
 return ret;
}