include/linux/maple_tree.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+ */
   2 #ifndef _LINUX_MAPLE_TREE_H
   3 #define _LINUX_MAPLE_TREE_H
   4 /*
   5  * Maple Tree - An RCU-safe adaptive tree for storing ranges
   6  * Copyright (c) 2018-2022 Oracle
   7  * Authors:     Liam R. Howlett <Liam.Howlett@Oracle.com>
   8  *              Matthew Wilcox <willy@infradead.org>
   9  */
  10
  11 #include <linux/kernel.h>
  12 #include <linux/rcupdate.h>
  13 #include <linux/spinlock.h>
  14 /* #define CONFIG_MAPLE_RCU_DISABLED */
  15
  16 /*
  17  * Allocated nodes are mutable until they have been inserted into the tree,
  18  * at which time they cannot change their type until they have been removed
  19  * from the tree and an RCU grace period has passed.
  20  *
  21  * Removed nodes have their ->parent set to point to themselves.  RCU readers
  22  * check ->parent before relying on the value that they loaded from the
  23  * slots array.  This lets us reuse the slots array for the RCU head.
  24  *
  25  * Nodes in the tree point to their parent unless bit 0 is set.
  26  */
  27 #if defined(CONFIG_64BIT) || defined(BUILD_VDSO32_64)
  28 /* 64bit sizes */
  29 #define MAPLE_NODE_SLOTS        31      /* 256 bytes including ->parent */
  30 #define MAPLE_RANGE64_SLOTS     16      /* 256 bytes */
  31 #define MAPLE_ARANGE64_SLOTS    10      /* 240 bytes */
  32 #define MAPLE_ALLOC_SLOTS       (MAPLE_NODE_SLOTS - 1)
  33 #else
  34 /* 32bit sizes */
  35 #define MAPLE_NODE_SLOTS        63      /* 256 bytes including ->parent */
  36 #define MAPLE_RANGE64_SLOTS     32      /* 256 bytes */
  37 #define MAPLE_ARANGE64_SLOTS    21      /* 240 bytes */
  38 #define MAPLE_ALLOC_SLOTS       (MAPLE_NODE_SLOTS - 2)
  39 #endif /* defined(CONFIG_64BIT) || defined(BUILD_VDSO32_64) */
  40
  41 #define MAPLE_NODE_MASK         255UL
  42
  43 /*
  44  * The node->parent of the root node has bit 0 set and the rest of the pointer
  45  * is a pointer to the tree itself.  No more bits are available in this pointer
  46  * (on m68k, the data structure may only be 2-byte aligned).
  47  *
  48  * Internal non-root nodes can only have maple_range_* nodes as parents.  The
  49  * parent pointer is 256B aligned like all other tree nodes.  When storing a 32
  50  * or 64 bit values, the offset can fit into 4 bits.  The 16 bit values need an
  51  * extra bit to store the offset.  This extra bit comes from a reuse of the last
  52  * bit in the node type.  This is possible by using bit 1 to indicate if bit 2
  53  * is part of the type or the slot.
  54  *
  55  * Once the type is decided, the decision of an allocation range type or a range
  56  * type is done by examining the immutable tree flag for the MAPLE_ALLOC_RANGE
  57  * flag.
  58  *
  59  *  Node types:
  60  *   0x??1 = Root
  61  *   0x?00 = 16 bit nodes
  62  *   0x010 = 32 bit nodes
  63  *   0x110 = 64 bit nodes
  64  *
  65  *  Slot size and location in the parent pointer:
  66  *   type  : slot location
  67  *   0x??1 : Root
  68  *   0x?00 : 16 bit values, type in 0-1, slot in 2-6
  69  *   0x010 : 32 bit values, type in 0-2, slot in 3-6
  70  *   0x110 : 64 bit values, type in 0-2, slot in 3-6
  71  */
  72
  73 /*
  74  * This metadata is used to optimize the gap updating code and in reverse
  75  * searching for gaps or any other code that needs to find the end of the data.
  76  */
  77 struct maple_metadata {
  78         unsigned char end;
  79         unsigned char gap;
  80 };
  81
  82 /*
  83  * Leaf nodes do not store pointers to nodes, they store user data.  Users may
  84  * store almost any bit pattern.  As noted above, the optimisation of storing an
  85  * entry at 0 in the root pointer cannot be done for data which have the bottom
  86  * two bits set to '10'.  We also reserve values with the bottom two bits set to
  87  * '10' which are below 4096 (ie 2, 6, 10 .. 4094) for internal use.  Some APIs
  88  * return errnos as a negative errno shifted right by two bits and the bottom
  89  * two bits set to '10', and while choosing to store these values in the array
  90  * is not an error, it may lead to confusion if you're testing for an error with
  91  * mas_is_err().
  92  *
  93  * Non-leaf nodes store the type of the node pointed to (enum maple_type in bits
  94  * 3-6), bit 2 is reserved.  That leaves bits 0-1 unused for now.
  95  *
  96  * In regular B-Tree terms, pivots are called keys.  The term pivot is used to
  97  * indicate that the tree is specifying ranges,  Pivots may appear in the
  98  * subtree with an entry attached to the value whereas keys are unique to a
  99  * specific position of a B-tree.  Pivot values are inclusive of the slot with
 100  * the same index.
 101  */
 102
 103 struct maple_range_64 {
 104         struct maple_pnode *parent;
 105         unsigned long pivot[MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1];
 106         union {
 107                 void __rcu *slot[MAPLE_RANGE64_SLOTS];
 108                 struct {
 109                         void __rcu *pad[MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1];
 110                         struct maple_metadata meta;
 111                 };
 112         };
 113 };
 114
 115 /*
 116  * At tree creation time, the user can specify that they're willing to trade off
 117  * storing fewer entries in a tree in return for storing more information in
 118  * each node.
 119  *
 120  * The maple tree supports recording the largest range of NULL entries available
 121  * in this node, also called gaps.  This optimises the tree for allocating a
 122  * range.
 123  */
 124 struct maple_arange_64 {
 125         struct maple_pnode *parent;
 126         unsigned long pivot[MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1];
 127         void __rcu *slot[MAPLE_ARANGE64_SLOTS];
 128         unsigned long gap[MAPLE_ARANGE64_SLOTS];
 129         struct maple_metadata meta;
 130 };
 131
 132 struct maple_alloc {
 133         unsigned long total;
 134         unsigned char node_count;
 135         unsigned int request_count;
 136         struct maple_alloc *slot[MAPLE_ALLOC_SLOTS];
 137 };
 138
 139 struct maple_topiary {
 140         struct maple_pnode *parent;
 141         struct maple_enode *next; /* Overlaps the pivot */
 142 };
 143
 144 enum maple_type {
 145         maple_dense,
 146         maple_leaf_64,
 147         maple_range_64,
 148         maple_arange_64,
 149 };
 150
 151
 152 /**
 153  * DOC: Maple tree flags
 154  *
 155  * * MT_FLAGS_ALLOC_RANGE       - Track gaps in this tree
 156  * * MT_FLAGS_USE_RCU           - Operate in RCU mode
 157  * * MT_FLAGS_HEIGHT_OFFSET     - The position of the tree height in the flags
 158  * * MT_FLAGS_HEIGHT_MASK       - The mask for the maple tree height value
 159  * * MT_FLAGS_LOCK_MASK         - How the mt_lock is used
 160  * * MT_FLAGS_LOCK_IRQ          - Acquired irq-safe
 161  * * MT_FLAGS_LOCK_BH           - Acquired bh-safe
 162  * * MT_FLAGS_LOCK_EXTERN       - mt_lock is not used
 163  *
 164  * MAPLE_HEIGHT_MAX     The largest height that can be stored
 165  */
 166 #define MT_FLAGS_ALLOC_RANGE    0x01
 167 #define MT_FLAGS_USE_RCU        0x02
 168 #define MT_FLAGS_HEIGHT_OFFSET  0x02
 169 #define MT_FLAGS_HEIGHT_MASK    0x7C
 170 #define MT_FLAGS_LOCK_MASK      0x300
 171 #define MT_FLAGS_LOCK_IRQ       0x100
 172 #define MT_FLAGS_LOCK_BH        0x200
 173 #define MT_FLAGS_LOCK_EXTERN    0x300
 174
 175 #define MAPLE_HEIGHT_MAX        31
 176
 177
 178 #define MAPLE_NODE_TYPE_MASK    0x0F
 179 #define MAPLE_NODE_TYPE_SHIFT   0x03
 180
 181 #define MAPLE_RESERVED_RANGE    4096
 182
 183 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
 184 typedef struct lockdep_map *lockdep_map_p;
 185 #define mt_lock_is_held(mt)                                             \
 186         (!(mt)->ma_external_lock || lock_is_held((mt)->ma_external_lock))
 187
 188 #define mt_write_lock_is_held(mt)                                       \
 189         (!(mt)->ma_external_lock ||                                     \
 190          lock_is_held_type((mt)->ma_external_lock, 0))
 191
 192 #define mt_set_external_lock(mt, lock)                                  \
 193         (mt)->ma_external_lock = &(lock)->dep_map
 194
 195 #define mt_on_stack(mt)                 (mt).ma_external_lock = NULL
 196 #else
 197 typedef struct { /* nothing */ } lockdep_map_p;
 198 #define mt_lock_is_held(mt)             1
 199 #define mt_write_lock_is_held(mt)       1
 200 #define mt_set_external_lock(mt, lock)  do { } while (0)
 201 #define mt_on_stack(mt)                 do { } while (0)
 202 #endif
 203
 204 /*
 205  * If the tree contains a single entry at index 0, it is usually stored in
 206  * tree->ma_root.  To optimise for the page cache, an entry which ends in '00',
 207  * '01' or '11' is stored in the root, but an entry which ends in '10' will be
 208  * stored in a node.  Bits 3-6 are used to store enum maple_type.
 209  *
 210  * The flags are used both to store some immutable information about this tree
 211  * (set at tree creation time) and dynamic information set under the spinlock.
 212  *
 213  * Another use of flags are to indicate global states of the tree.  This is the
 214  * case with the MAPLE_USE_RCU flag, which indicates the tree is currently in
 215  * RCU mode.  This mode was added to allow the tree to reuse nodes instead of
 216  * re-allocating and RCU freeing nodes when there is a single user.
 217  */
 218 struct maple_tree {
 219         union {
 220                 spinlock_t      ma_lock;
 221                 lockdep_map_p   ma_external_lock;
 222         };
 223         unsigned int    ma_flags;
 224         void __rcu      *ma_root;
 225 };
 226
 227 /**
 228  * MTREE_INIT() - Initialize a maple tree
 229  * @name: The maple tree name
 230  * @__flags: The maple tree flags
 231  *
 232  */
 233 #define MTREE_INIT(name, __flags) {                                     \
 234         .ma_lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED((name).ma_lock),                \
 235         .ma_flags = __flags,                                            \
 236         .ma_root = NULL,                                                \
 237 }
 238
 239 /**
 240  * MTREE_INIT_EXT() - Initialize a maple tree with an external lock.
 241  * @name: The tree name
 242  * @__flags: The maple tree flags
 243  * @__lock: The external lock
 244  */
 245 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
 246 #define MTREE_INIT_EXT(name, __flags, __lock) {                         \
 247         .ma_external_lock = &(__lock).dep_map,                          \
 248         .ma_flags = (__flags),                                          \
 249         .ma_root = NULL,                                                \
 250 }
 251 #else
 252 #define MTREE_INIT_EXT(name, __flags, __lock)   MTREE_INIT(name, __flags)
 253 #endif
 254
 255 #define DEFINE_MTREE(name)                                              \
 256         struct maple_tree name = MTREE_INIT(name, 0)
 257
 258 #define mtree_lock(mt)          spin_lock((&(mt)->ma_lock))
 259 #define mtree_unlock(mt)        spin_unlock((&(mt)->ma_lock))
 260
 261 /*
 262  * The Maple Tree squeezes various bits in at various points which aren't
 263  * necessarily obvious.  Usually, this is done by observing that pointers are
 264  * N-byte aligned and thus the bottom log_2(N) bits are available for use.  We
 265  * don't use the high bits of pointers to store additional information because
 266  * we don't know what bits are unused on any given architecture.
 267  *
 268  * Nodes are 256 bytes in size and are also aligned to 256 bytes, giving us 8
 269  * low bits for our own purposes.  Nodes are currently of 4 types:
 270  * 1. Single pointer (Range is 0-0)
 271  * 2. Non-leaf Allocation Range nodes
 272  * 3. Non-leaf Range nodes
 273  * 4. Leaf Range nodes All nodes consist of a number of node slots,
 274  *    pivots, and a parent pointer.
 275  */
 276
 277 struct maple_node {
 278         union {
 279                 struct {
 280                         struct maple_pnode *parent;
 281                         void __rcu *slot[MAPLE_NODE_SLOTS];
 282                 };
 283                 struct {
 284                         void *pad;
 285                         struct rcu_head rcu;
 286                         struct maple_enode *piv_parent;
 287                         unsigned char parent_slot;
 288                         enum maple_type type;
 289                         unsigned char slot_len;
 290                         unsigned int ma_flags;
 291                 };
 292                 struct maple_range_64 mr64;
 293                 struct maple_arange_64 ma64;
 294                 struct maple_alloc alloc;
 295         };
 296 };
 297
 298 /*
 299  * More complicated stores can cause two nodes to become one or three and
 300  * potentially alter the height of the tree.  Either half of the tree may need
 301  * to be rebalanced against the other.  The ma_topiary struct is used to track
 302  * which nodes have been 'cut' from the tree so that the change can be done
 303  * safely at a later date.  This is done to support RCU.
 304  */
 305 struct ma_topiary {
 306         struct maple_enode *head;
 307         struct maple_enode *tail;
 308         struct maple_tree *mtree;
 309 };
 310
 311 void *mtree_load(struct maple_tree *mt, unsigned long index);
 312
 313 int mtree_insert(struct maple_tree *mt, unsigned long index,
 314                 void *entry, gfp_t gfp);
 315 int mtree_insert_range(struct maple_tree *mt, unsigned long first,
 316                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp);
 317 int mtree_alloc_range(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
 318                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
 319                 unsigned long max, gfp_t gfp);
 320 int mtree_alloc_rrange(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
 321                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
 322                 unsigned long max, gfp_t gfp);
 323
 324 int mtree_store_range(struct maple_tree *mt, unsigned long first,
 325                       unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp);
 326 int mtree_store(struct maple_tree *mt, unsigned long index,
 327                 void *entry, gfp_t gfp);
 328 void *mtree_erase(struct maple_tree *mt, unsigned long index);
 329
 330 void mtree_destroy(struct maple_tree *mt);
 331 void __mt_destroy(struct maple_tree *mt);
 332
 333 /**
 334  * mtree_empty() - Determine if a tree has any present entries.
 335  * @mt: Maple Tree.
 336  *
 337  * Context: Any context.
 338  * Return: %true if the tree contains only NULL pointers.
 339  */
 340 static inline bool mtree_empty(const struct maple_tree *mt)
 341 {
 342         return mt->ma_root == NULL;
 343 }
 344
 345 /* Advanced API */
 346
 347 /*
 348  * The maple state is defined in the struct ma_state and is used to keep track
 349  * of information during operations, and even between operations when using the
 350  * advanced API.
 351  *
 352  * If state->node has bit 0 set then it references a tree location which is not
 353  * a node (eg the root).  If bit 1 is set, the rest of the bits are a negative
 354  * errno.  Bit 2 (the 'unallocated slots' bit) is clear.  Bits 3-6 indicate the
 355  * node type.
 356  *
 357  * state->alloc either has a request number of nodes or an allocated node.  If
 358  * stat->alloc has a requested number of nodes, the first bit will be set (0x1)
 359  * and the remaining bits are the value.  If state->alloc is a node, then the
 360  * node will be of type maple_alloc.  maple_alloc has MAPLE_NODE_SLOTS - 1 for
 361  * storing more allocated nodes, a total number of nodes allocated, and the
 362  * node_count in this node.  node_count is the number of allocated nodes in this
 363  * node.  The scaling beyond MAPLE_NODE_SLOTS - 1 is handled by storing further
 364  * nodes into state->alloc->slot[0]'s node.  Nodes are taken from state->alloc
 365  * by removing a node from the state->alloc node until state->alloc->node_count
 366  * is 1, when state->alloc is returned and the state->alloc->slot[0] is promoted
 367  * to state->alloc.  Nodes are pushed onto state->alloc by putting the current
 368  * state->alloc into the pushed node's slot[0].
 369  *
 370  * The state also contains the implied min/max of the state->node, the depth of
 371  * this search, and the offset. The implied min/max are either from the parent
 372  * node or are 0-oo for the root node.  The depth is incremented or decremented
 373  * every time a node is walked down or up.  The offset is the slot/pivot of
 374  * interest in the node - either for reading or writing.
 375  *
 376  * When returning a value the maple state index and last respectively contain
 377  * the start and end of the range for the entry.  Ranges are inclusive in the
 378  * Maple Tree.
 379  */
 380 struct ma_state {
 381         struct maple_tree *tree;        /* The tree we're operating in */
 382         unsigned long index;            /* The index we're operating on - range start */
 383         unsigned long last;             /* The last index we're operating on - range end */
 384         struct maple_enode *node;       /* The node containing this entry */
 385         unsigned long min;              /* The minimum index of this node - implied pivot min */
 386         unsigned long max;              /* The maximum index of this node - implied pivot max */
 387         struct maple_alloc *alloc;      /* Allocated nodes for this operation */
 388         unsigned char depth;            /* depth of tree descent during write */
 389         unsigned char offset;
 390         unsigned char mas_flags;
 391 };
 392
 393 struct ma_wr_state {
 394         struct ma_state *mas;
 395         struct maple_node *node;        /* Decoded mas->node */
 396         unsigned long r_min;            /* range min */
 397         unsigned long r_max;            /* range max */
 398         enum maple_type type;           /* mas->node type */
 399         unsigned char offset_end;       /* The offset where the write ends */
 400         unsigned char node_end;         /* mas->node end */
 401         unsigned long *pivots;          /* mas->node->pivots pointer */
 402         unsigned long end_piv;          /* The pivot at the offset end */
 403         void __rcu **slots;             /* mas->node->slots pointer */
 404         void *entry;                    /* The entry to write */
 405         void *content;                  /* The existing entry that is being overwritten */
 406 };
 407
 408 #define mas_lock(mas)           spin_lock(&((mas)->tree->ma_lock))
 409 #define mas_unlock(mas)         spin_unlock(&((mas)->tree->ma_lock))
 410
 411
 412 /*
 413  * Special values for ma_state.node.
 414  * MAS_START means we have not searched the tree.
 415  * MAS_ROOT means we have searched the tree and the entry we found lives in
 416  * the root of the tree (ie it has index 0, length 1 and is the only entry in
 417  * the tree).
 418  * MAS_NONE means we have searched the tree and there is no node in the
 419  * tree for this entry.  For example, we searched for index 1 in an empty
 420  * tree.  Or we have a tree which points to a full leaf node and we
 421  * searched for an entry which is larger than can be contained in that
 422  * leaf node.
 423  * MA_ERROR represents an errno.  After dropping the lock and attempting
 424  * to resolve the error, the walk would have to be restarted from the
 425  * top of the tree as the tree may have been modified.
 426  */
 427 #define MAS_START       ((struct maple_enode *)1UL)
 428 #define MAS_ROOT        ((struct maple_enode *)5UL)
 429 #define MAS_NONE        ((struct maple_enode *)9UL)
 430 #define MAS_PAUSE       ((struct maple_enode *)17UL)
 431 #define MA_ERROR(err) \
 432                 ((struct maple_enode *)(((unsigned long)err << 2) | 2UL))
 433
 434 #define MA_STATE(name, mt, first, end)                                  \
 435         struct ma_state name = {                                        \
 436                 .tree = mt,                                             \
 437                 .index = first,                                         \
 438                 .last = end,                                            \
 439                 .node = MAS_START,                                      \
 440                 .min = 0,                                               \
 441                 .max = ULONG_MAX,                                       \
 442                 .alloc = NULL,                                          \
 443                 .mas_flags = 0,                                         \
 444         }
 445
 446 #define MA_WR_STATE(name, ma_state, wr_entry)                           \
 447         struct ma_wr_state name = {                                     \
 448                 .mas = ma_state,                                        \
 449                 .content = NULL,                                        \
 450                 .entry = wr_entry,                                      \
 451         }
 452
 453 #define MA_TOPIARY(name, tree)                                          \
 454         struct ma_topiary name = {                                      \
 455                 .head = NULL,                                           \
 456                 .tail = NULL,                                           \
 457                 .mtree = tree,                                          \
 458         }
 459
 460 void *mas_walk(struct ma_state *mas);
 461 void *mas_store(struct ma_state *mas, void *entry);
 462 void *mas_erase(struct ma_state *mas);
 463 int mas_store_gfp(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp);
 464 void mas_store_prealloc(struct ma_state *mas, void *entry);
 465 void *mas_find(struct ma_state *mas, unsigned long max);
 466 void *mas_find_range(struct ma_state *mas, unsigned long max);
 467 void *mas_find_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min);
 468 void *mas_find_range_rev(struct ma_state *mas, unsigned long max);
 469 int mas_preallocate(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp);
 470 bool mas_is_err(struct ma_state *mas);
 471
 472 bool mas_nomem(struct ma_state *mas, gfp_t gfp);
 473 void mas_pause(struct ma_state *mas);
 474 void maple_tree_init(void);
 475 void mas_destroy(struct ma_state *mas);
 476 int mas_expected_entries(struct ma_state *mas, unsigned long nr_entries);
 477
 478 void *mas_prev(struct ma_state *mas, unsigned long min);
 479 void *mas_prev_range(struct ma_state *mas, unsigned long max);
 480 void *mas_next(struct ma_state *mas, unsigned long max);
 481 void *mas_next_range(struct ma_state *mas, unsigned long max);
 482
 483 int mas_empty_area(struct ma_state *mas, unsigned long min, unsigned long max,
 484                    unsigned long size);
 485 /*
 486  * This finds an empty area from the highest address to the lowest.
 487  * AKA "Topdown" version,
 488  */
 489 int mas_empty_area_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min,
 490                        unsigned long max, unsigned long size);
 491
 492 static inline void mas_init(struct ma_state *mas, struct maple_tree *tree,
 493                             unsigned long addr)
 494 {
 495         memset(mas, 0, sizeof(struct ma_state));
 496         mas->tree = tree;
 497         mas->index = mas->last = addr;
 498         mas->max = ULONG_MAX;
 499         mas->node = MAS_START;
 500 }
 501
 502 /* Checks if a mas has not found anything */
 503 static inline bool mas_is_none(const struct ma_state *mas)
 504 {
 505         return mas->node == MAS_NONE;
 506 }
 507
 508 /* Checks if a mas has been paused */
 509 static inline bool mas_is_paused(const struct ma_state *mas)
 510 {
 511         return mas->node == MAS_PAUSE;
 512 }
 513
 514 /**
 515  * mas_reset() - Reset a Maple Tree operation state.
 516  * @mas: Maple Tree operation state.
 517  *
 518  * Resets the error or walk state of the @mas so future walks of the
 519  * array will start from the root.  Use this if you have dropped the
 520  * lock and want to reuse the ma_state.
 521  *
 522  * Context: Any context.
 523  */
 524 static inline void mas_reset(struct ma_state *mas)
 525 {
 526         mas->node = MAS_START;
 527 }
 528
 529 /**
 530  * mas_for_each() - Iterate over a range of the maple tree.
 531  * @__mas: Maple Tree operation state (maple_state)
 532  * @__entry: Entry retrieved from the tree
 533  * @__max: maximum index to retrieve from the tree
 534  *
 535  * When returned, mas->index and mas->last will hold the entire range for the
 536  * entry.
 537  *
 538  * Note: may return the zero entry.
 539  */
 540 #define mas_for_each(__mas, __entry, __max) \
 541         while (((__entry) = mas_find((__mas), (__max))) != NULL)
 542 /**
 543  * __mas_set_range() - Set up Maple Tree operation state to a sub-range of the
 544  * current location.
 545  * @mas: Maple Tree operation state.
 546  * @start: New start of range in the Maple Tree.
 547  * @last: New end of range in the Maple Tree.
 548  *
 549  * set the internal maple state values to a sub-range.
 550  * Please use mas_set_range() if you do not know where you are in the tree.
 551  */
 552 static inline void __mas_set_range(struct ma_state *mas, unsigned long start,
 553                 unsigned long last)
 554 {
 555         mas->index = start;
 556         mas->last = last;
 557 }
 558
 559 /**
 560  * mas_set_range() - Set up Maple Tree operation state for a different index.
 561  * @mas: Maple Tree operation state.
 562  * @start: New start of range in the Maple Tree.
 563  * @last: New end of range in the Maple Tree.
 564  *
 565  * Move the operation state to refer to a different range.  This will
 566  * have the effect of starting a walk from the top; see mas_next()
 567  * to move to an adjacent index.
 568  */
 569 static inline
 570 void mas_set_range(struct ma_state *mas, unsigned long start, unsigned long last)
 571 {
 572         __mas_set_range(mas, start, last);
 573         mas->node = MAS_START;
 574 }
 575
 576 /**
 577  * mas_set() - Set up Maple Tree operation state for a different index.
 578  * @mas: Maple Tree operation state.
 579  * @index: New index into the Maple Tree.
 580  *
 581  * Move the operation state to refer to a different index.  This will
 582  * have the effect of starting a walk from the top; see mas_next()
 583  * to move to an adjacent index.
 584  */
 585 static inline void mas_set(struct ma_state *mas, unsigned long index)
 586 {
 587
 588         mas_set_range(mas, index, index);
 589 }
 590
 591 static inline bool mt_external_lock(const struct maple_tree *mt)
 592 {
 593         return (mt->ma_flags & MT_FLAGS_LOCK_MASK) == MT_FLAGS_LOCK_EXTERN;
 594 }
 595
 596 /**
 597  * mt_init_flags() - Initialise an empty maple tree with flags.
 598  * @mt: Maple Tree
 599  * @flags: maple tree flags.
 600  *
 601  * If you need to initialise a Maple Tree with special flags (eg, an
 602  * allocation tree), use this function.
 603  *
 604  * Context: Any context.
 605  */
 606 static inline void mt_init_flags(struct maple_tree *mt, unsigned int flags)
 607 {
 608         mt->ma_flags = flags;
 609         if (!mt_external_lock(mt))
 610                 spin_lock_init(&mt->ma_lock);
 611         rcu_assign_pointer(mt->ma_root, NULL);
 612 }
 613
 614 /**
 615  * mt_init() - Initialise an empty maple tree.
 616  * @mt: Maple Tree
 617  *
 618  * An empty Maple Tree.
 619  *
 620  * Context: Any context.
 621  */
 622 static inline void mt_init(struct maple_tree *mt)
 623 {
 624         mt_init_flags(mt, 0);
 625 }
 626
 627 static inline bool mt_in_rcu(struct maple_tree *mt)
 628 {
 629 #ifdef CONFIG_MAPLE_RCU_DISABLED
 630         return false;
 631 #endif
 632         return mt->ma_flags & MT_FLAGS_USE_RCU;
 633 }
 634
 635 /**
 636  * mt_clear_in_rcu() - Switch the tree to non-RCU mode.
 637  * @mt: The Maple Tree
 638  */
 639 static inline void mt_clear_in_rcu(struct maple_tree *mt)
 640 {
 641         if (!mt_in_rcu(mt))
 642                 return;
 643
 644         if (mt_external_lock(mt)) {
 645                 WARN_ON(!mt_lock_is_held(mt));
 646                 mt->ma_flags &= ~MT_FLAGS_USE_RCU;
 647         } else {
 648                 mtree_lock(mt);
 649                 mt->ma_flags &= ~MT_FLAGS_USE_RCU;
 650                 mtree_unlock(mt);
 651         }
 652 }
 653
 654 /**
 655  * mt_set_in_rcu() - Switch the tree to RCU safe mode.
 656  * @mt: The Maple Tree
 657  */
 658 static inline void mt_set_in_rcu(struct maple_tree *mt)
 659 {
 660         if (mt_in_rcu(mt))
 661                 return;
 662
 663         if (mt_external_lock(mt)) {
 664                 WARN_ON(!mt_lock_is_held(mt));
 665                 mt->ma_flags |= MT_FLAGS_USE_RCU;
 666         } else {
 667                 mtree_lock(mt);
 668                 mt->ma_flags |= MT_FLAGS_USE_RCU;
 669                 mtree_unlock(mt);
 670         }
 671 }
 672
 673 static inline unsigned int mt_height(const struct maple_tree *mt)
 674 {
 675         return (mt->ma_flags & MT_FLAGS_HEIGHT_MASK) >> MT_FLAGS_HEIGHT_OFFSET;
 676 }
 677
 678 void *mt_find(struct maple_tree *mt, unsigned long *index, unsigned long max);
 679 void *mt_find_after(struct maple_tree *mt, unsigned long *index,
 680                     unsigned long max);
 681 void *mt_prev(struct maple_tree *mt, unsigned long index,  unsigned long min);
 682 void *mt_next(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long max);
 683
 684 /**
 685  * mt_for_each - Iterate over each entry starting at index until max.
 686  * @__tree: The Maple Tree
 687  * @__entry: The current entry
 688  * @__index: The index to start the search from. Subsequently used as iterator.
 689  * @__max: The maximum limit for @index
 690  *
 691  * This iterator skips all entries, which resolve to a NULL pointer,
 692  * e.g. entries which has been reserved with XA_ZERO_ENTRY.
 693  */
 694 #define mt_for_each(__tree, __entry, __index, __max) \
 695         for (__entry = mt_find(__tree, &(__index), __max); \
 696                 __entry; __entry = mt_find_after(__tree, &(__index), __max))
 697
 698
 699 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
 700 enum mt_dump_format {
 701         mt_dump_dec,
 702         mt_dump_hex,
 703 };
 704
 705 extern atomic_t maple_tree_tests_run;
 706 extern atomic_t maple_tree_tests_passed;
 707
 708 void mt_dump(const struct maple_tree *mt, enum mt_dump_format format);
 709 void mas_dump(const struct ma_state *mas);
 710 void mas_wr_dump(const struct ma_wr_state *wr_mas);
 711 void mt_validate(struct maple_tree *mt);
 712 void mt_cache_shrink(void);
 713 #define MT_BUG_ON(__tree, __x) do {                                     \
 714         atomic_inc(&maple_tree_tests_run);                              \
 715         if (__x) {                                                      \
 716                 pr_info("BUG at %s:%d (%u)\n",                          \
 717                 __func__, __LINE__, __x);                               \
 718                 mt_dump(__tree, mt_dump_hex);                           \
 719                 pr_info("Pass: %u Run:%u\n",                            \
 720                         atomic_read(&maple_tree_tests_passed),          \
 721                         atomic_read(&maple_tree_tests_run));            \
 722                 dump_stack();                                           \
 723         } else {                                                        \
 724                 atomic_inc(&maple_tree_tests_passed);                   \
 725         }                                                               \
 726 } while (0)
 727
 728 #define MAS_BUG_ON(__mas, __x) do {                                     \
 729         atomic_inc(&maple_tree_tests_run);                              \
 730         if (__x) {                                                      \
 731                 pr_info("BUG at %s:%d (%u)\n",                          \
 732                 __func__, __LINE__, __x);                               \
 733                 mas_dump(__mas);                                        \
 734                 mt_dump((__mas)->tree, mt_dump_hex);                    \
 735                 pr_info("Pass: %u Run:%u\n",                            \
 736                         atomic_read(&maple_tree_tests_passed),          \
 737                         atomic_read(&maple_tree_tests_run));            \
 738                 dump_stack();                                           \
 739         } else {                                                        \
 740                 atomic_inc(&maple_tree_tests_passed);                   \
 741         }                                                               \
 742 } while (0)
 743
 744 #define MAS_WR_BUG_ON(__wrmas, __x) do {                                \
 745         atomic_inc(&maple_tree_tests_run);                              \
 746         if (__x) {                                                      \
 747                 pr_info("BUG at %s:%d (%u)\n",                          \
 748                 __func__, __LINE__, __x);                               \
 749                 mas_wr_dump(__wrmas);                                   \
 750                 mas_dump((__wrmas)->mas);                               \
 751                 mt_dump((__wrmas)->mas->tree, mt_dump_hex);             \
 752                 pr_info("Pass: %u Run:%u\n",                            \
 753                         atomic_read(&maple_tree_tests_passed),          \
 754                         atomic_read(&maple_tree_tests_run));            \
 755                 dump_stack();                                           \
 756         } else {                                                        \
 757                 atomic_inc(&maple_tree_tests_passed);                   \
 758         }                                                               \
 759 } while (0)
 760
 761 #define MT_WARN_ON(__tree, __x)  ({                                     \
 762         int ret = !!(__x);                                              \
 763         atomic_inc(&maple_tree_tests_run);                              \
 764         if (ret) {                                                      \
 765                 pr_info("WARN at %s:%d (%u)\n",                         \
 766                 __func__, __LINE__, __x);                               \
 767                 mt_dump(__tree, mt_dump_hex);                           \
 768                 pr_info("Pass: %u Run:%u\n",                            \
 769                         atomic_read(&maple_tree_tests_passed),          \
 770                         atomic_read(&maple_tree_tests_run));            \
 771                 dump_stack();                                           \
 772         } else {                                                        \
 773                 atomic_inc(&maple_tree_tests_passed);                   \
 774         }                                                               \
 775         unlikely(ret);                                                  \
 776 })
 777
 778 #define MAS_WARN_ON(__mas, __x) ({                                      \
 779         int ret = !!(__x);                                              \
 780         atomic_inc(&maple_tree_tests_run);                              \
 781         if (ret) {                                                      \
 782                 pr_info("WARN at %s:%d (%u)\n",                         \
 783                 __func__, __LINE__, __x);                               \
 784                 mas_dump(__mas);                                        \
 785                 mt_dump((__mas)->tree, mt_dump_hex);                    \
 786                 pr_info("Pass: %u Run:%u\n",                            \
 787                         atomic_read(&maple_tree_tests_passed),          \
 788                         atomic_read(&maple_tree_tests_run));            \
 789                 dump_stack();                                           \
 790         } else {                                                        \
 791                 atomic_inc(&maple_tree_tests_passed);                   \
 792         }                                                               \
 793         unlikely(ret);                                                  \
 794 })
 795
 796 #define MAS_WR_WARN_ON(__wrmas, __x) ({                                 \
 797         int ret = !!(__x);                                              \
 798         atomic_inc(&maple_tree_tests_run);                              \
 799         if (ret) {                                                      \
 800                 pr_info("WARN at %s:%d (%u)\n",                         \
 801                 __func__, __LINE__, __x);                               \
 802                 mas_wr_dump(__wrmas);                                   \
 803                 mas_dump((__wrmas)->mas);                               \
 804                 mt_dump((__wrmas)->mas->tree, mt_dump_hex);             \
 805                 pr_info("Pass: %u Run:%u\n",                            \
 806                         atomic_read(&maple_tree_tests_passed),          \
 807                         atomic_read(&maple_tree_tests_run));            \
 808                 dump_stack();                                           \
 809         } else {                                                        \
 810                 atomic_inc(&maple_tree_tests_passed);                   \
 811         }                                                               \
 812         unlikely(ret);                                                  \
 813 })
 814 #else
 815 #define MT_BUG_ON(__tree, __x)          BUG_ON(__x)
 816 #define MAS_BUG_ON(__mas, __x)          BUG_ON(__x)
 817 #define MAS_WR_BUG_ON(__mas, __x)       BUG_ON(__x)
 818 #define MT_WARN_ON(__tree, __x)         WARN_ON(__x)
 819 #define MAS_WARN_ON(__mas, __x)         WARN_ON(__x)
 820 #define MAS_WR_WARN_ON(__mas, __x)      WARN_ON(__x)
 821 #endif /* CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE */
 822
 823 #endif /*_LINUX_MAPLE_TREE_H */