//go:build linux

package transport

import (
	"encoding/binary"
	"errors"
	"fmt"
	"io"
	"strings"
	"syscall"
	"time"

	"omnisocketgo/cmd/internal/latencylog"
	"omnisocketgo/cmd/internal/protocol"
)

const (
	linuxTimestampControlBufferSize = 256                    // 控制消息缓冲区。
	linuxTXTimestampWaitTimeout     = 250 * time.Millisecond // 等待 TX 时间戳的上限。
	linuxTXTimestampPollInterval    = time.Millisecond       // 轮询 errqueue 的间隔。

	linuxSOTimestampingNew      = 0x41
	linuxSCMTimestampingNew     = linuxSOTimestampingNew
	linuxSOEEOriginTimestamping = 4 // timestamping errqueue 事件。
	linuxSCMTstampSnd           = 0 // 对应 A_TX_SOFTWARE。
	linuxSCMTstampSched         = 1 // 对应 A_TX_SCHED。

	linuxSOFTimestampingTXSoftware = 1 << 1  // 打开 TX software timestamp。
	linuxSOFTimestampingRXSoftware = 1 << 3  // 打开 RX software timestamp。
	linuxSOFTimestampingSoftware   = 1 << 4  // software timestamp 总开关。
	linuxSOFTimestampingOptID      = 1 << 7  // 给时间戳关联 ID。
	linuxSOFTimestampingTXSched    = 1 << 8  // 打开 TX sched timestamp。
	linuxSOFTimestampingOptTSONLY  = 1 << 11 // 只回时间戳。
	linuxSOFTimestampingOptIDTCP   = 1 << 16 // 让 TCP 也带 timestamp ID。
)

// 拿到底层 fd，并打开 Linux timestamping。
func (c *TCPConn) initLinuxTimestamping() error {
	sysConn, ok := c.conn.(interface {
		SyscallConn() (syscall.RawConn, error)
	})
	if !ok {
		return fmt.Errorf("transport: connection does not support SyscallConn")
	}

	rawConn, err := sysConn.SyscallConn()
	if err != nil || rawConn == nil {
		if err != nil {
			return fmt.Errorf("transport: get syscall conn: %w", err)
		}
		return fmt.Errorf("transport: missing syscall conn")
	}

	//socket是否可以成功打开 timestamping 取决于内核版本和配置，尝试多个 flag 组合直到成功或遇到非 EINVAL 错误。
	if err := enableLinuxTimestamping(rawConn); err != nil {
		return fmt.Errorf("transport: enable linux timestamping: %w", err)
	}
	//成功打开 timestamping 后，rawConn 就可以用来收 TX/RX 时间戳了。
	c.raw = rawConn
	return nil
}

// 给 socket开权限打开TX software timestamping。
func enableLinuxTimestamping(rawConn syscall.RawConn) error {
	flagCandidates := []int{ //不同linux版本可能支持不同的 flag 组合，尝试多个组合直到成功。
		linuxSOFTimestampingTXSched |
			linuxSOFTimestampingTXSoftware |
			linuxSOFTimestampingRXSoftware |
			linuxSOFTimestampingSoftware |
			linuxSOFTimestampingOptID | //TCP 协议栈给每个时间戳生成一个序列号
			linuxSOFTimestampingOptIDTCP |
			linuxSOFTimestampingOptTSONLY,
		linuxSOFTimestampingTXSched |
			linuxSOFTimestampingTXSoftware |
			linuxSOFTimestampingRXSoftware |
			linuxSOFTimestampingSoftware |
			linuxSOFTimestampingOptID |
			linuxSOFTimestampingOptTSONLY,
		linuxSOFTimestampingTXSched |
			linuxSOFTimestampingTXSoftware |
			linuxSOFTimestampingRXSoftware |
			linuxSOFTimestampingSoftware |
			linuxSOFTimestampingOptTSONLY,
	}

	var lastErr error
	for _, flags := range flagCandidates { //尝试不同的 flag 组合，直到成功或遇到非 EINVAL 错误。
		// 内核根据 fd 找到对应的内存结构体（Socket 缓冲区）
		err := rawConn.Control(func(fd uintptr) { //Control 方法保证在回调里 fd 是有效的，可以安全地调用 syscall.SetsockoptInt。
			lastErr = syscall.SetsockoptInt(int(fd), syscall.SOL_SOCKET, linuxSOTimestampingNew, flags)
		})
		if err != nil {
			return err
		}
		if lastErr == nil {
			return nil
		}
		if !errors.Is(lastErr, syscall.EINVAL) {
			return lastErr
		}
	}

	return lastErr
}

// sendMessageLinux 编码消息、写完整帧，再记录 TX 时间戳。
func (c *TCPConn) sendMessageLinux(msg protocol.Message) error {
	payload, err := protocol.EncodeMessage(msg)
	if err != nil {
		return fmt.Errorf("protocol: encode message: %w", err)
	}

	//编码后的消息 payload 前面加 4 字节长度，构成完整帧。
	frame := make([]byte, 4+len(payload))
	binary.BigEndian.PutUint32(frame[:4], uint32(len(payload)))
	copy(frame[4:], payload)

	if err := c.writeFrameLinux(frame); err != nil {
		return fmt.Errorf("protocol: write frame: %w", err)
	}
	//记录发送延时日志
	c.logTXTimestampEvents(msg)
	return nil
}

// writeFrameLinux 用 sendmsg 写完整帧。
func (c *TCPConn) writeFrameLinux(frame []byte) error {
	written := 0
	var opErr error

	err := c.raw.Write(func(fd uintptr) bool {
		if written >= len(frame) {
			return true
		}

		n, sendErr := syscall.SendmsgN(int(fd), frame[written:], nil, nil, 0)
		switch {
		case sendErr == nil:
			if n <= 0 {
				opErr = io.ErrShortWrite
				return true
			}
			written += n
			return written >= len(frame)
		case errors.Is(sendErr, syscall.EAGAIN), errors.Is(sendErr, syscall.EWOULDBLOCK):
			return false
		default:
			opErr = sendErr
			return true
		}
	})
	if err != nil {
		if isRawConnNotPollable(err) {
			return writeFullFallback(c.conn, frame[written:])
		}
		return err
	}
	if opErr != nil {
		if isRawConnNotPollable(opErr) {
			return writeFullFallback(c.conn, frame[written:])
		}
		return opErr
	}
	if written != len(frame) {
		return io.ErrShortWrite
	}

	return nil
}

// 把 A_TX_SCHED / A_TX_SOFTWARE 写入日志。(发送过程中）
func (c *TCPConn) logTXTimestampEvents(msg protocol.Message) {
	timestamps := c.collectTXTimestampEvents()

	if ts, ok := timestamps[latencylog.EventATXSched]; ok {
		latencylog.LogMessageEventAt(c.logger, c.nodeRole, c.nodeID, latencylog.EventATXSched, ts, msg)
	}
	if ts, ok := timestamps[latencylog.EventATXSoftware]; ok {
		latencylog.LogMessageEventAt(c.logger, c.nodeRole, c.nodeID, latencylog.EventATXSoftware, ts, msg)
	}
}

// 在 errqueue 里等两类 TX 时间戳。
func (c *TCPConn) collectTXTimestampEvents() map[string]int64 {
	timestamps := make(map[string]int64, 2)
	//设置合理等待上限
	deadline := time.Now().Add(linuxTXTimestampWaitTimeout)

	//轮询 errqueue 直到拿到两类时间戳，或超时，或遇到非 EAGAIN 错误。
	for len(timestamps) < 2 && time.Now().Before(deadline) {
		eventName, ts, err := c.recvTXTimestampOnce()
		if err != nil {
			if isWouldBlock(err) {
				time.Sleep(linuxTXTimestampPollInterval)
				continue
			}
			break
		}
		if eventName == "" || ts <= 0 {
			continue
		}
		if _, exists := timestamps[eventName]; !exists {
			timestamps[eventName] = ts
		}
	}

	return timestamps
}

// recvTXTimestampOnce 从 errqueue 读一次时间戳事件。
func (c *TCPConn) recvTXTimestampOnce() (string, int64, error) {
	var (
		eventName string // 事件名，例如 A_TX_SCHED 或 A_TX_SOFTWARE。
		tsUnixNS  int64  // 时间戳的 UnixNano 表示。
		opErr     error
	)

	err := c.raw.Control(func(fd uintptr) {
		//设置足够大的 oob buffer 来接收控制消息，调用 recvmsg 从 errqueue 读一条消息。
		oob := make([]byte, linuxTimestampControlBufferSize)
		//recvmsg 的 flags 里必须带 MSG_ERRQUEUE，才能从 errqueue 里读消息，非阻塞模式下如果没有消息可读会返回 EAGAIN。
		_, oobn, _, _, recvErr := syscall.Recvmsg(int(fd), nil, oob, syscall.MSG_ERRQUEUE|syscall.MSG_DONTWAIT)
		if recvErr != nil {
			opErr = recvErr
			return
		}
		//解析控制消息，看看是不是我们关心的 TX 时间戳事件，如果是就拿到事件名和时间戳。
		eventName, tsUnixNS = parseTXTimestampControlMessages(oob[:oobn])
	})
	if err != nil {
		return "", 0, err
	}
	if opErr != nil {
		return "", 0, opErr
	}

	return eventName, tsUnixNS, nil //如果成功拿到时间戳事件，eventName 会是 A_TX_SCHED 或 A_TX_SOFTWARE 之一，tsUnixNS 是对应的时间戳；如果没有拿到事件或时间戳无效，eventName 会是空字符串，tsUnixNS 会是 0。
}

// 把底层时间戳映射成日志事件名。
func parseTXTimestampControlMessages(oob []byte) (string, int64) {
	if len(oob) == 0 {
		return "", 0
	}
	//解析控制消息，看看是不是我们关心的 TX 时间戳事件，如果是就拿到事件名和时间戳。
	controlMessages, err := syscall.ParseSocketControlMessage(oob)
	if err != nil {
		return "", 0
	}

	var (
		tsUnixNS int64  //时间戳的 UnixNano 表示。
		tsKind   uint32 //extended err里，告诉我们这个时间戳是 sched 还是 software。
		hasTS    bool   // 是否拿到时间戳了。
		hasKind  bool   // 是否拿到时间戳类型了。
	)
	//一个 recvmsg 可能会收到多个控制消息，循环找我们关心的时间戳事件，拿到时间戳和事件类型。
	for _, controlMessage := range controlMessages {
		switch {
		case controlMessage.Header.Level == syscall.SOL_SOCKET && controlMessage.Header.Type == linuxSCMTimestampingNew:
			if ts := parseSCMTimestampingData(controlMessage.Data); ts > 0 {
				tsUnixNS = ts
				hasTS = true
			}
		case isSocketExtendedErr(controlMessage): //判断时间戳是否进入了errqueue，
			if info, ok := parseSocketExtendedErrInfo(controlMessage.Data); ok {
				tsKind = info //时间戳类型被内核放在 extended err 的附加信息里，解析出来。
				hasKind = true
			}
		}
	}

	if !hasTS || !hasKind {
		return "", 0
	}

	switch tsKind { //把内核的时间戳类型映射成日志事件名。（记录时只关心 sched 和 software 两类时间戳）
	case linuxSCMTstampSched:
		return latencylog.EventATXSched, tsUnixNS
	case linuxSCMTstampSnd:
		return latencylog.EventATXSoftware, tsUnixNS
	default:
		return "", 0
	}
}

// 判断控制消息是否来自 socket extended err。
// 内核产生的时间戳并不会混合在普通的数据流里，而是被包装成一种特殊的“错误消息”丢进 Error Queue。
func isSocketExtendedErr(controlMessage syscall.SocketControlMessage) bool {
	switch {
	case controlMessage.Header.Level == syscall.SOL_IP && controlMessage.Header.Type == syscall.IP_RECVERR:
		return true
	case controlMessage.Header.Level == syscall.SOL_IPV6 && controlMessage.Header.Type == syscall.IPV6_RECVERR:
		return true
	default:
		return false
	}
}

// 从 socket extended err 的数据里取 origin timestamping 信息。
func parseSocketExtendedErrInfo(data []byte) (uint32, bool) {
	if len(data) < 16 {
		return 0, false
	}
	if data[4] != linuxSOEEOriginTimestamping {
		return 0, false
	}

	return binary.NativeEndian.Uint32(data[8:12]), true
}

// 读一条完整消息，并记录 B_RX_SOFTWARE。
func (c *TCPConn) receiveMessageLinux() (protocol.Message, error) {
	payload, rxTimestamp, err := c.readFrameLinux()
	if err != nil {
		return protocol.Message{}, fmt.Errorf("protocol: read frame: %w", err)
	}

	msg, err := protocol.DecodeMessage(payload)
	if err != nil {
		return protocol.Message{}, fmt.Errorf("protocol: decode message: %w", err)
	}

	if rxTimestamp > 0 {
		latencylog.LogMessageEventAt(c.logger, c.nodeRole, c.nodeID, latencylog.EventBRXSoftware, rxTimestamp, msg)
	}

	return msg, nil
}

// readFrameLinux 先读 4 字节长度，再读整条 payload。
func (c *TCPConn) readFrameLinux() ([]byte, int64, error) {
	var frameHeader [4]byte
	rxTimestamp, err := c.readFullLinux(frameHeader[:])
	if err != nil {
		return nil, rxTimestamp, err
	}

	size := binary.BigEndian.Uint32(frameHeader[:])
	switch {
	case size == 0:
		return nil, rxTimestamp, protocol.ErrInvalidFrameLength
	case size > protocol.MaxFrameSize:
		return nil, rxTimestamp, protocol.ErrFrameTooLarge
	}

	payload := make([]byte, int(size))
	bodyTimestamp, err := c.readFullLinux(payload)
	if rxTimestamp == 0 {
		rxTimestamp = bodyTimestamp
	}
	if err != nil {
		return nil, rxTimestamp, err
	}

	return payload, rxTimestamp, nil
}

// 读满 buf，并保留首个 RX_SOFTWARE（返回进入tcp协议栈的时间戳）。
func (c *TCPConn) readFullLinux(buf []byte) (int64, error) {
	if len(buf) == 0 {
		return 0, nil
	}

	var (
		offset      int
		firstRXTime int64
	)

	for offset < len(buf) {
		n, rxTimestamp, err := c.recvmsgLinux(buf[offset:])
		if firstRXTime == 0 && rxTimestamp > 0 {
			firstRXTime = rxTimestamp
		}
		if err != nil {
			if isRawConnNotPollable(err) {
				if fallbackErr := readFullFallback(c.conn, buf[offset:]); fallbackErr != nil {
					if errors.Is(fallbackErr, io.EOF) && offset > 0 {
						return firstRXTime, io.ErrUnexpectedEOF
					}
					return firstRXTime, fallbackErr
				}
				return firstRXTime, nil
			}
			if errors.Is(err, io.EOF) && offset > 0 {
				return firstRXTime, io.ErrUnexpectedEOF
			}
			return firstRXTime, err
		}

		offset += n
	}

	return firstRXTime, nil
}

// recvmsgLinux 用 recvmsg 同时读取数据和控制消息。
func (c *TCPConn) recvmsgLinux(buf []byte) (int, int64, error) {
	var (
		n        int
		rxTimeNS int64
		opErr    error
	)

	err := c.raw.Read(func(fd uintptr) bool {
		oob := make([]byte, linuxTimestampControlBufferSize)
		readN, oobN, _, _, recvErr := syscall.Recvmsg(int(fd), buf, oob, 0)
		switch {
		case recvErr == nil:
			if readN == 0 {
				opErr = io.EOF
				return true
			}
			n = readN
			rxTimeNS = parseRXTimestampControlMessages(oob[:oobN])
			return true
		case errors.Is(recvErr, syscall.EAGAIN), errors.Is(recvErr, syscall.EWOULDBLOCK):
			return false
		default:
			opErr = recvErr
			return true
		}
	})
	if err != nil {
		return 0, 0, err
	}
	if opErr != nil {
		return 0, 0, opErr
	}

	return n, rxTimeNS, nil
}

// 从控制消息里取 RX_SOFTWARE。
func parseRXTimestampControlMessages(oob []byte) int64 {
	if len(oob) == 0 {
		return 0
	}

	controlMessages, err := syscall.ParseSocketControlMessage(oob)
	if err != nil {
		return 0
	}

	for _, controlMessage := range controlMessages {
		if controlMessage.Header.Level != syscall.SOL_SOCKET || controlMessage.Header.Type != linuxSCMTimestampingNew {
			continue
		}

		if ts := parseSCMTimestampingData(controlMessage.Data); ts > 0 {
			return ts
		}
	}

	return 0
}

// 取第一个非零 timespec。
func parseSCMTimestampingData(data []byte) int64 {
	const timespec64Size = 16

	for offset := 0; offset+timespec64Size <= len(data); offset += timespec64Size {
		sec := int64(binary.NativeEndian.Uint64(data[offset : offset+8]))
		nsec := int64(binary.NativeEndian.Uint64(data[offset+8 : offset+16]))
		if sec == 0 && nsec == 0 {
			continue
		}
		return sec*int64(time.Second) + nsec
	}

	return 0
}

// 判断错误是否是 EAGAIN 或 EWOULDBLOCK。
func isWouldBlock(err error) bool {
	return errors.Is(err, syscall.EAGAIN) || errors.Is(err, syscall.EWOULDBLOCK)
}

func isRawConnNotPollable(err error) bool {
	return err != nil && strings.Contains(err.Error(), "not pollable")
}

func writeFullFallback(w io.Writer, buf []byte) error {
	for len(buf) > 0 {
		n, err := w.Write(buf)
		if err != nil {
			return err
		}
		if n <= 0 {
			return io.ErrShortWrite
		}
		buf = buf[n:]
	}

	return nil
}

func readFullFallback(r io.Reader, buf []byte) error {
	_, err := io.ReadFull(r, buf)
	return err
}