#include "stdinc.h"
#include "dat.h"
#include "fns.h"

typedef struct LumpCache        LumpCache;

enum
{
       HashLog         = 9,
       HashSize        = 1<<HashLog,
       HashMask        = HashSize - 1,
};

struct LumpCache
{
       VtLock          *lock;
       VtRendez        *full;
       Lump            *free;                  /* list of available lumps */
       u32int          allowed;                /* total allowable space for packets */
       u32int          avail;                  /* remaining space for packets */
       u32int          now;                    /* ticks for usage timestamps */
       Lump            **heads;                /* hash table for finding address */
       int             nheap;                  /* number of available victims */
       Lump            **heap;                 /* heap for locating victims */
       int             nblocks;                /* number of blocks allocated */
       Lump            *blocks;                /* array of block descriptors */
};

static LumpCache        lumpCache;

static void     delHeap(Lump *db);
static int      downHeap(int i, Lump *b);
static void     fixHeap(int i, Lump *b);
static int      upHeap(int i, Lump *b);
static Lump     *bumpLump(void);

void
initLumpCache(u32int size, u32int nblocks)
{
       Lump *last, *b;
       int i;

       lumpCache.lock = vtLockAlloc();
       lumpCache.full = vtRendezAlloc(lumpCache.lock);
       lumpCache.nblocks = nblocks;
       lumpCache.allowed = size;
       lumpCache.avail = size;
       lumpCache.heads = MKNZ(Lump*, HashSize);
       lumpCache.heap = MKNZ(Lump*, nblocks);
       lumpCache.blocks = MKNZ(Lump, nblocks);

       last = nil;
       for(i = 0; i < nblocks; i++){
               b = &lumpCache.blocks[i];
               b->type = TWID8;
               b->heap = TWID32;
               b->lock = vtLockAlloc();
               b->next = last;
               last = b;
       }
       lumpCache.free = last;
       lumpCache.nheap = 0;
}

Lump*
lookupLump(u8int *score, int type)
{
       Lump *b;
       u32int h;

       h = hashBits(score, HashLog);

       /*
        * look for the block in the cache
        */
//checkLumpCache();
       vtLock(lumpCache.lock);
again:
       for(b = lumpCache.heads[h]; b != nil; b = b->next){
               if(scoreEq(score, b->score) && type == b->type){
                       vtLock(stats.lock);
                       stats.lumpHit++;
                       vtUnlock(stats.lock);
                       goto found;
               }
       }

       /*
        * missed: locate the block with the oldest second to last use.
        * remove it from the heap, and fix up the heap.
        */
       while(lumpCache.free == nil){
               if(bumpLump() == nil){
                       logErr(EAdmin, "all lump cache blocks in use");
                       vtSleep(lumpCache.full);
                       goto again;
               }
       }
       vtLock(stats.lock);
       stats.lumpMiss++;
       vtUnlock(stats.lock);

       b = lumpCache.free;
       lumpCache.free = b->next;

       /*
        * the new block has no last use, so assume it happens sometime in the middle
ZZZ this is not reasonable
        */
       b->used = (b->used2 + lumpCache.now) / 2;

       /*
        * rechain the block on the correct hash chain
        */
       b->next = lumpCache.heads[h];
       lumpCache.heads[h] = b;
       if(b->next != nil)
               b->next->prev = b;
       b->prev = nil;

       scoreCp(b->score, score);
       b->type = type;
       b->size = 0;
       b->data = nil;

found:
       b->ref++;
       b->used2 = b->used;
       b->used = lumpCache.now++;
       if(b->heap != TWID32)
               fixHeap(b->heap, b);
       vtUnlock(lumpCache.lock);

//checkLumpCache();

       vtLock(b->lock);

       return b;
}

void
insertLump(Lump *b, Packet *p)
{
       u32int size;

       /*
        * look for the block in the cache
        */
//checkLumpCache();
       vtLock(lumpCache.lock);
again:

       /*
        * missed: locate the block with the oldest second to last use.
        * remove it from the heap, and fix up the heap.
        */
       size = packetAllocatedSize(p);
//ZZZ
       while(lumpCache.avail < size){
               if(bumpLump() == nil){
                       logErr(EAdmin, "all lump cache blocks in use");
                       vtSleep(lumpCache.full);
                       goto again;
               }
       }
       b->data = p;
       b->size = size;
       lumpCache.avail -= size;

       vtUnlock(lumpCache.lock);
//checkLumpCache();
}

void
putLump(Lump *b)
{
       if(b == nil)
               return;

       vtUnlock(b->lock);
//checkLumpCache();
       vtLock(lumpCache.lock);
       if(--b->ref == 0){
               if(b->heap == TWID32)
                       upHeap(lumpCache.nheap++, b);
               vtWakeup(lumpCache.full);
       }

       vtUnlock(lumpCache.lock);
//checkLumpCache();
}

/*
* remove some lump from use and update the free list and counters
*/
static Lump*
bumpLump(void)
{
       Lump *b;
       u32int h;

       /*
        * remove blocks until we find one that is unused
        * referenced blocks are left in the heap even though
        * they can't be scavenged; this is simple a speed optimization
        */
       for(;;){
               if(lumpCache.nheap == 0)
                       return nil;
               b = lumpCache.heap[0];
               delHeap(b);
               if(!b->ref){
                       vtWakeup(lumpCache.full);
                       break;
               }
       }

       /*
        * unchain the block
        */
       if(b->prev == nil){
               h = hashBits(b->score, HashLog);
               if(lumpCache.heads[h] != b)
                       fatal("bad hash chains in lump cache");
               lumpCache.heads[h] = b->next;
       }else
               b->prev->next = b->next;
       if(b->next != nil)
               b->next->prev = b->prev;

       if(b->data != nil){
               packetFree(b->data);
               b->data = nil;
               lumpCache.avail += b->size;
               b->size = 0;
       }
       b->type = TWID8;

       b->next = lumpCache.free;
       lumpCache.free = b;

       return b;
}

/*
* delete an arbitrary block from the heap
*/
static void
delHeap(Lump *db)
{
       fixHeap(db->heap, lumpCache.heap[--lumpCache.nheap]);
       db->heap = TWID32;
}

/*
* push an element up or down to it's correct new location
*/
static void
fixHeap(int i, Lump *b)
{
       if(upHeap(i, b) == i)
               downHeap(i, b);
}

static int
upHeap(int i, Lump *b)
{
       Lump *bb;
       u32int now;
       int p;

       now = lumpCache.now;
       for(; i != 0; i = p){
               p = (i - 1) >> 1;
               bb = lumpCache.heap[p];
               if(b->used2 - now >= bb->used2 - now)
                       break;
               lumpCache.heap[i] = bb;
               bb->heap = i;
       }

       lumpCache.heap[i] = b;
       b->heap = i;
       return i;
}

static int
downHeap(int i, Lump *b)
{
       Lump *bb;
       u32int now;
       int k;

       now = lumpCache.now;
       for(; ; i = k){
               k = (i << 1) + 1;
               if(k >= lumpCache.nheap)
                       break;
               if(k + 1 < lumpCache.nheap && lumpCache.heap[k]->used2 - now > lumpCache.heap[k + 1]->used2 - now)
                       k++;
               bb = lumpCache.heap[k];
               if(b->used2 - now <= bb->used2 - now)
                       break;
               lumpCache.heap[i] = bb;
               bb->heap = i;
       }

       lumpCache.heap[i] = b;
       b->heap = i;
       return i;
}

static void
findBlock(Lump *bb)
{
       Lump *b, *last;
       int h;

       last = nil;
       h = hashBits(bb->score, HashLog);
       for(b = lumpCache.heads[h]; b != nil; b = b->next){
               if(last != b->prev)
                       fatal("bad prev link");
               if(b == bb)
                       return;
               last = b;
       }
       fatal("block score=%V type=%#x missing from hash table", bb->score, bb->type);
}

void
checkLumpCache(void)
{
       Lump *b;
       u32int size, now, nfree;
       int i, k, refed;

       vtLock(lumpCache.lock);
       now = lumpCache.now;
       for(i = 0; i < lumpCache.nheap; i++){
               if(lumpCache.heap[i]->heap != i)
                       fatal("lc: mis-heaped at %d: %d", i, lumpCache.heap[i]->heap);
               if(i > 0 && lumpCache.heap[(i - 1) >> 1]->used2 - now > lumpCache.heap[i]->used2 - now)
                       fatal("lc: bad heap ordering");
               k = (i << 1) + 1;
               if(k < lumpCache.nheap && lumpCache.heap[i]->used2 - now > lumpCache.heap[k]->used2 - now)
                       fatal("lc: bad heap ordering");
               k++;
               if(k < lumpCache.nheap && lumpCache.heap[i]->used2 - now > lumpCache.heap[k]->used2 - now)
                       fatal("lc: bad heap ordering");
       }

       refed = 0;
       size = 0;
       for(i = 0; i < lumpCache.nblocks; i++){
               b = &lumpCache.blocks[i];
               if(b->data == nil && b->size != 0)
                       fatal("bad size: %d data=%p", b->size, b->data);
               if(b->ref && b->heap == TWID32)
                       refed++;
               if(b->type != TWID8){
                       findBlock(b);
                       size += b->size;
               }
               if(b->heap != TWID32
               && lumpCache.heap[b->heap] != b)
                       fatal("lc: spurious heap value");
       }
       if(lumpCache.avail != lumpCache.allowed - size)
               fatal("mismatched available=%d and allowed=%d - used=%d space", lumpCache.avail, lumpCache.allowed, size);

       nfree = 0;
       for(b = lumpCache.free; b != nil; b = b->next){
               if(b->type != TWID8 || b->heap != TWID32)
                       fatal("lc: bad free list");
               nfree++;
       }

       if(lumpCache.nheap + nfree + refed != lumpCache.nblocks)
               fatal("lc: missing blocks: %d %d %d %d", lumpCache.nheap, refed, nfree, lumpCache.nblocks);
       vtUnlock(lumpCache.lock);
}