lib/idr.c

   1 /*
   2  * 2002-10-18  written by Jim Houston jim.houston@ccur.com
   3  *      Copyright (C) 2002 by Concurrent Computer Corporation
   4  *      Distributed under the GNU GPL license version 2.
   5  *
   6  * Modified by George Anzinger to reuse immediately and to use
   7  * find bit instructions.  Also removed _irq on spinlocks.
   8  *
   9  * Modified by Nadia Derbey to make it RCU safe.
  10  *
  11  * Small id to pointer translation service.
  12  *
  13  * It uses a radix tree like structure as a sparse array indexed
  14  * by the id to obtain the pointer.  The bitmap makes allocating
  15  * a new id quick.
  16  *
  17  * You call it to allocate an id (an int) an associate with that id a
  18  * pointer or what ever, we treat it as a (void *).  You can pass this
  19  * id to a user for him to pass back at a later time.  You then pass
  20  * that id to this code and it returns your pointer.
  21
  22  * You can release ids at any time. When all ids are released, most of
  23  * the memory is returned (we keep IDR_FREE_MAX) in a local pool so we
  24  * don't need to go to the memory "store" during an id allocate, just
  25  * so you don't need to be too concerned about locking and conflicts
  26  * with the slab allocator.
  27  */
  28
  29 #ifndef TEST                        // to test in user space...
  30 #include <linux/slab.h>
  31 #include <linux/init.h>
  32 #include <linux/module.h>
  33 #endif
  34 #include <linux/err.h>
  35 #include <linux/string.h>
  36 #include <linux/idr.h>
  37
  38 static struct kmem_cache *idr_layer_cache;
  39
  40 static struct idr_layer *get_from_free_list(struct idr *idp)
  41 {
  42         struct idr_layer *p;
  43         unsigned long flags;
  44
  45         spin_lock_irqsave(&idp->lock, flags);
  46         if ((p = idp->id_free)) {
  47                 idp->id_free = p->ary[0];
  48                 idp->id_free_cnt--;
  49                 p->ary[0] = NULL;
  50         }
  51         spin_unlock_irqrestore(&idp->lock, flags);
  52         return(p);
  53 }
  54
  55 static void idr_layer_rcu_free(struct rcu_head *head)
  56 {
  57         struct idr_layer *layer;
  58
  59         layer = container_of(head, struct idr_layer, rcu_head);
  60         kmem_cache_free(idr_layer_cache, layer);
  61 }
  62
  63 static inline void free_layer(struct idr_layer *p)
  64 {
  65         call_rcu(&p->rcu_head, idr_layer_rcu_free);
  66 }
  67
  68 /* only called when idp->lock is held */
  69 static void __move_to_free_list(struct idr *idp, struct idr_layer *p)
  70 {
  71         p->ary[0] = idp->id_free;
  72         idp->id_free = p;
  73         idp->id_free_cnt++;
  74 }
  75
  76 static void move_to_free_list(struct idr *idp, struct idr_layer *p)
  77 {
  78         unsigned long flags;
  79
  80         /*
  81          * Depends on the return element being zeroed.
  82          */
  83         spin_lock_irqsave(&idp->lock, flags);
  84         __move_to_free_list(idp, p);
  85         spin_unlock_irqrestore(&idp->lock, flags);
  86 }
  87
  88 static void idr_mark_full(struct idr_layer **pa, int id)
  89 {
  90         struct idr_layer *p = pa[0];
  91         int l = 0;
  92
  93         __set_bit(id & IDR_MASK, &p->bitmap);
  94         /*
  95          * If this layer is full mark the bit in the layer above to
  96          * show that this part of the radix tree is full.  This may
  97          * complete the layer above and require walking up the radix
  98          * tree.
  99          */
 100         while (p->bitmap == IDR_FULL) {
 101                 if (!(p = pa[++l]))
 102                         break;
 103                 id = id >> IDR_BITS;
 104                 __set_bit((id & IDR_MASK), &p->bitmap);
 105         }
 106 }
 107
 108 /**
 109  * idr_pre_get - reserve resources for idr allocation
 110  * @idp:        idr handle
 111  * @gfp_mask:   memory allocation flags
 112  *
 113  * This function should be called prior to calling the idr_get_new* functions.
 114  * It preallocates enough memory to satisfy the worst possible allocation. The
 115  * caller should pass in GFP_KERNEL if possible.  This of course requires that
 116  * no spinning locks be held.
 117  *
 118  * If the system is REALLY out of memory this function returns %0,
 119  * otherwise %1.
 120  */
 121 int idr_pre_get(struct idr *idp, gfp_t gfp_mask)
 122 {
 123         while (idp->id_free_cnt < IDR_FREE_MAX) {
 124                 struct idr_layer *new;
 125                 new = kmem_cache_zalloc(idr_layer_cache, gfp_mask);
 126                 if (new == NULL)
 127                         return (0);
 128                 move_to_free_list(idp, new);
 129         }
 130         return 1;
 131 }
 132 EXPORT_SYMBOL(idr_pre_get);
 133
 134 static int sub_alloc(struct idr *idp, int *starting_id, struct idr_layer **pa)
 135 {
 136         int n, m, sh;
 137         struct idr_layer *p, *new;
 138         int l, id, oid;
 139         unsigned long bm;
 140
 141         id = *starting_id;
 142  restart:
 143         p = idp->top;
 144         l = idp->layers;
 145         pa[l--] = NULL;
 146         while (1) {
 147                 /*
 148                  * We run around this while until we reach the leaf node...
 149                  */
 150                 n = (id >> (IDR_BITS*l)) & IDR_MASK;
 151                 bm = ~p->bitmap;
 152                 m = find_next_bit(&bm, IDR_SIZE, n);
 153                 if (m == IDR_SIZE) {
 154                         /* no space available go back to previous layer. */
 155                         l++;
 156                         oid = id;
 157                         id = (id | ((1 << (IDR_BITS * l)) - 1)) + 1;
 158
 159                         /* if already at the top layer, we need to grow */
 160                         if (id >= 1 << (idp->layers * IDR_BITS)) {
 161                                 *starting_id = id;
 162                                 return IDR_NEED_TO_GROW;
 163                         }
 164                         p = pa[l];
 165                         BUG_ON(!p);
 166
 167                         /* If we need to go up one layer, continue the
 168                          * loop; otherwise, restart from the top.
 169                          */
 170                         sh = IDR_BITS * (l + 1);
 171                         if (oid >> sh == id >> sh)
 172                                 continue;
 173                         else
 174                                 goto restart;
 175                 }
 176                 if (m != n) {
 177                         sh = IDR_BITS*l;
 178                         id = ((id >> sh) ^ n ^ m) << sh;
 179                 }
 180                 if ((id >= MAX_ID_BIT) || (id < 0))
 181                         return IDR_NOMORE_SPACE;
 182                 if (l == 0)
 183                         break;
 184                 /*
 185                  * Create the layer below if it is missing.
 186                  */
 187                 if (!p->ary[m]) {
 188                         new = get_from_free_list(idp);
 189                         if (!new)
 190                                 return -1;
 191                         new->layer = l-1;
 192                         rcu_assign_pointer(p->ary[m], new);
 193                         p->count++;
 194                 }
 195                 pa[l--] = p;
 196                 p = p->ary[m];
 197         }
 198
 199         pa[l] = p;
 200         return id;
 201 }
 202
 203 static int idr_get_empty_slot(struct idr *idp, int starting_id,
 204                               struct idr_layer **pa)
 205 {
 206         struct idr_layer *p, *new;
 207         int layers, v, id;
 208         unsigned long flags;
 209
 210         id = starting_id;
 211 build_up:
 212         p = idp->top;
 213         layers = idp->layers;
 214         if (unlikely(!p)) {
 215                 if (!(p = get_from_free_list(idp)))
 216                         return -1;
 217                 p->layer = 0;
 218                 layers = 1;
 219         }
 220         /*
 221          * Add a new layer to the top of the tree if the requested
 222          * id is larger than the currently allocated space.
 223          */
 224         while ((layers < (MAX_LEVEL - 1)) && (id >= (1 << (layers*IDR_BITS)))) {
 225                 layers++;
 226                 if (!p->count) {
 227                         /* special case: if the tree is currently empty,
 228                          * then we grow the tree by moving the top node
 229                          * upwards.
 230                          */
 231                         p->layer++;
 232                         continue;
 233                 }
 234                 if (!(new = get_from_free_list(idp))) {
 235                         /*
 236                          * The allocation failed.  If we built part of
 237                          * the structure tear it down.
 238                          */
 239                         spin_lock_irqsave(&idp->lock, flags);
 240                         for (new = p; p && p != idp->top; new = p) {
 241                                 p = p->ary[0];
 242                                 new->ary[0] = NULL;
 243                                 new->bitmap = new->count = 0;
 244                                 __move_to_free_list(idp, new);
 245                         }
 246                         spin_unlock_irqrestore(&idp->lock, flags);
 247                         return -1;
 248                 }
 249                 new->ary[0] = p;
 250                 new->count = 1;
 251                 new->layer = layers-1;
 252                 if (p->bitmap == IDR_FULL)
 253                         __set_bit(0, &new->bitmap);
 254                 p = new;
 255         }
 256         rcu_assign_pointer(idp->top, p);
 257         idp->layers = layers;
 258         v = sub_alloc(idp, &id, pa);
 259         if (v == IDR_NEED_TO_GROW)
 260                 goto build_up;
 261         return(v);
 262 }
 263
 264 static int idr_get_new_above_int(struct idr *idp, void *ptr, int starting_id)
 265 {
 266         struct idr_layer *pa[MAX_LEVEL];
 267         int id;
 268
 269         id = idr_get_empty_slot(idp, starting_id, pa);
 270         if (id >= 0) {
 271                 /*
 272                  * Successfully found an empty slot.  Install the user
 273                  * pointer and mark the slot full.
 274                  */
 275                 rcu_assign_pointer(pa[0]->ary[id & IDR_MASK],
 276                                 (struct idr_layer *)ptr);
 277                 pa[0]->count++;
 278                 idr_mark_full(pa, id);
 279         }
 280
 281         return id;
 282 }
 283
 284 /**
 285  * idr_get_new_above - allocate new idr entry above or equal to a start id
 286  * @idp: idr handle
 287  * @ptr: pointer you want associated with the id
 288  * @starting_id: id to start search at
 289  * @id: pointer to the allocated handle
 290  *
 291  * This is the allocate id function.  It should be called with any
 292  * required locks.
 293  *
 294  * If allocation from IDR's private freelist fails, idr_get_new_above() will
 295  * return %-EAGAIN.  The caller should retry the idr_pre_get() call to refill
 296  * IDR's preallocation and then retry the idr_get_new_above() call.
 297  *
 298  * If the idr is full idr_get_new_above() will return %-ENOSPC.
 299  *
 300  * @id returns a value in the range @starting_id ... %0x7fffffff
 301  */
 302 int idr_get_new_above(struct idr *idp, void *ptr, int starting_id, int *id)
 303 {
 304         int rv;
 305
 306         rv = idr_get_new_above_int(idp, ptr, starting_id);
 307         /*
 308          * This is a cheap hack until the IDR code can be fixed to
 309          * return proper error values.
 310          */
 311         if (rv < 0)
 312                 return _idr_rc_to_errno(rv);
 313         *id = rv;
 314         return 0;
 315 }
 316 EXPORT_SYMBOL(idr_get_new_above);
 317
 318 /**
 319  * idr_get_new - allocate new idr entry
 320  * @idp: idr handle
 321  * @ptr: pointer you want associated with the id
 322  * @id: pointer to the allocated handle
 323  *
 324  * If allocation from IDR's private freelist fails, idr_get_new_above() will
 325  * return %-EAGAIN.  The caller should retry the idr_pre_get() call to refill
 326  * IDR's preallocation and then retry the idr_get_new_above() call.
 327  *
 328  * If the idr is full idr_get_new_above() will return %-ENOSPC.
 329  *
 330  * @id returns a value in the range %0 ... %0x7fffffff
 331  */
 332 int idr_get_new(struct idr *idp, void *ptr, int *id)
 333 {
 334         int rv;
 335
 336         rv = idr_get_new_above_int(idp, ptr, 0);
 337         /*
 338          * This is a cheap hack until the IDR code can be fixed to
 339          * return proper error values.
 340          */
 341         if (rv < 0)
 342                 return _idr_rc_to_errno(rv);
 343         *id = rv;
 344         return 0;
 345 }
 346 EXPORT_SYMBOL(idr_get_new);
 347
 348 static void idr_remove_warning(int id)
 349 {
 350         printk(KERN_WARNING
 351                 "idr_remove called for id=%d which is not allocated.\n", id);
 352         dump_stack();
 353 }
 354
 355 static void sub_remove(struct idr *idp, int shift, int id)
 356 {
 357         struct idr_layer *p = idp->top;
 358         struct idr_layer **pa[MAX_LEVEL];
 359         struct idr_layer ***paa = &pa[0];
 360         struct idr_layer *to_free;
 361         int n;
 362
 363         *paa = NULL;
 364         *++paa = &idp->top;
 365
 366         while ((shift > 0) && p) {
 367                 n = (id >> shift) & IDR_MASK;
 368                 __clear_bit(n, &p->bitmap);
 369                 *++paa = &p->ary[n];
 370                 p = p->ary[n];
 371                 shift -= IDR_BITS;
 372         }
 373         n = id & IDR_MASK;
 374         if (likely(p != NULL && test_bit(n, &p->bitmap))){
 375                 __clear_bit(n, &p->bitmap);
 376                 rcu_assign_pointer(p->ary[n], NULL);
 377                 to_free = NULL;
 378                 while(*paa && ! --((**paa)->count)){
 379                         if (to_free)
 380                                 free_layer(to_free);
 381                         to_free = **paa;
 382                         **paa-- = NULL;
 383                 }
 384                 if (!*paa)
 385                         idp->layers = 0;
 386                 if (to_free)
 387                         free_layer(to_free);
 388         } else
 389                 idr_remove_warning(id);
 390 }
 391
 392 /**
 393  * idr_remove - remove the given id and free its slot
 394  * @idp: idr handle
 395  * @id: unique key
 396  */
 397 void idr_remove(struct idr *idp, int id)
 398 {
 399         struct idr_layer *p;
 400         struct idr_layer *to_free;
 401
 402         /* Mask off upper bits we don't use for the search. */
 403         id &= MAX_ID_MASK;
 404
 405         sub_remove(idp, (idp->layers - 1) * IDR_BITS, id);
 406         if (idp->top && idp->top->count == 1 && (idp->layers > 1) &&
 407             idp->top->ary[0]) {
 408                 /*
 409                  * Single child at leftmost slot: we can shrink the tree.
 410                  * This level is not needed anymore since when layers are
 411                  * inserted, they are inserted at the top of the existing
 412                  * tree.
 413                  */
 414                 to_free = idp->top;
 415                 p = idp->top->ary[0];
 416                 rcu_assign_pointer(idp->top, p);
 417                 --idp->layers;
 418                 to_free->bitmap = to_free->count = 0;
 419                 free_layer(to_free);
 420         }
 421         while (idp->id_free_cnt >= IDR_FREE_MAX) {
 422                 p = get_from_free_list(idp);
 423                 /*
 424                  * Note: we don't call the rcu callback here, since the only
 425                  * layers that fall into the freelist are those that have been
 426                  * preallocated.
 427                  */
 428                 kmem_cache_free(idr_layer_cache, p);
 429         }
 430         return;
 431 }
 432 EXPORT_SYMBOL(idr_remove);
 433
 434 /**
 435  * idr_remove_all - remove all ids from the given idr tree
 436  * @idp: idr handle
 437  *
 438  * idr_destroy() only frees up unused, cached idp_layers, but this
 439  * function will remove all id mappings and leave all idp_layers
 440  * unused.
 441  *
 442  * A typical clean-up sequence for objects stored in an idr tree will
 443  * use idr_for_each() to free all objects, if necessay, then
 444  * idr_remove_all() to remove all ids, and idr_destroy() to free
 445  * up the cached idr_layers.
 446  */
 447 void idr_remove_all(struct idr *idp)
 448 {
 449         int n, id, max;
 450         int bt_mask;
 451         struct idr_layer *p;
 452         struct idr_layer *pa[MAX_LEVEL];
 453         struct idr_layer **paa = &pa[0];
 454
 455         n = idp->layers * IDR_BITS;
 456         p = idp->top;
 457         rcu_assign_pointer(idp->top, NULL);
 458         max = 1 << n;
 459
 460         id = 0;
 461         while (id < max) {
 462                 while (n > IDR_BITS && p) {
 463                         n -= IDR_BITS;
 464                         *paa++ = p;
 465                         p = p->ary[(id >> n) & IDR_MASK];
 466                 }
 467
 468                 bt_mask = id;
 469                 id += 1 << n;
 470                 /* Get the highest bit that the above add changed from 0->1. */
 471                 while (n < fls(id ^ bt_mask)) {
 472                         if (p)
 473                                 free_layer(p);
 474                         n += IDR_BITS;
 475                         p = *--paa;
 476                 }
 477         }
 478         idp->layers = 0;
 479 }
 480 EXPORT_SYMBOL(idr_remove_all);
 481
 482 /**
 483  * idr_destroy - release all cached layers within an idr tree
 484  * @idp: idr handle
 485  */
 486 void idr_destroy(struct idr *idp)
 487 {
 488         while (idp->id_free_cnt) {
 489                 struct idr_layer *p = get_from_free_list(idp);
 490                 kmem_cache_free(idr_layer_cache, p);
 491         }
 492 }
 493 EXPORT_SYMBOL(idr_destroy);
 494
 495 /**
 496  * idr_find - return pointer for given id
 497  * @idp: idr handle
 498  * @id: lookup key
 499  *
 500  * Return the pointer given the id it has been registered with.  A %NULL
 501  * return indicates that @id is not valid or you passed %NULL in
 502  * idr_get_new().
 503  *
 504  * This function can be called under rcu_read_lock(), given that the leaf
 505  * pointers lifetimes are correctly managed.
 506  */
 507 void *idr_find(struct idr *idp, int id)
 508 {
 509         int n;
 510         struct idr_layer *p;
 511
 512         p = rcu_dereference_raw(idp->top);
 513         if (!p)
 514                 return NULL;
 515         n = (p->layer+1) * IDR_BITS;
 516
 517         /* Mask off upper bits we don't use for the search. */
 518         id &= MAX_ID_MASK;
 519
 520         if (id >= (1 << n))
 521                 return NULL;
 522         BUG_ON(n == 0);
 523
 524         while (n > 0 && p) {
 525                 n -= IDR_BITS;
 526                 BUG_ON(n != p->layer*IDR_BITS);
 527                 p = rcu_dereference_raw(p->ary[(id >> n) & IDR_MASK]);
 528         }
 529         return((void *)p);
 530 }
 531 EXPORT_SYMBOL(idr_find);
 532
 533 /**
 534  * idr_for_each - iterate through all stored pointers
 535  * @idp: idr handle
 536  * @fn: function to be called for each pointer
 537  * @data: data passed back to callback function
 538  *
 539  * Iterate over the pointers registered with the given idr.  The
 540  * callback function will be called for each pointer currently
 541  * registered, passing the id, the pointer and the data pointer passed
 542  * to this function.  It is not safe to modify the idr tree while in
 543  * the callback, so functions such as idr_get_new and idr_remove are
 544  * not allowed.
 545  *
 546  * We check the return of @fn each time. If it returns anything other
 547  * than %0, we break out and return that value.
 548  *
 549  * The caller must serialize idr_for_each() vs idr_get_new() and idr_remove().
 550  */
 551 int idr_for_each(struct idr *idp,
 552                  int (*fn)(int id, void *p, void *data), void *data)
 553 {
 554         int n, id, max, error = 0;
 555         struct idr_layer *p;
 556         struct idr_layer *pa[MAX_LEVEL];
 557         struct idr_layer **paa = &pa[0];
 558
 559         n = idp->layers * IDR_BITS;
 560         p = rcu_dereference_raw(idp->top);
 561         max = 1 << n;
 562
 563         id = 0;
 564         while (id < max) {
 565                 while (n > 0 && p) {
 566                         n -= IDR_BITS;
 567                         *paa++ = p;
 568                         p = rcu_dereference_raw(p->ary[(id >> n) & IDR_MASK]);
 569                 }
 570
 571                 if (p) {
 572                         error = fn(id, (void *)p, data);
 573                         if (error)
 574                                 break;
 575                 }
 576
 577                 id += 1 << n;
 578                 while (n < fls(id)) {
 579                         n += IDR_BITS;
 580                         p = *--paa;
 581                 }
 582         }
 583
 584         return error;
 585 }
 586 EXPORT_SYMBOL(idr_for_each);
 587
 588 /**
 589  * idr_get_next - lookup next object of id to given id.
 590  * @idp: idr handle
 591  * @nextidp:  pointer to lookup key
 592  *
 593  * Returns pointer to registered object with id, which is next number to
 594  * given id. After being looked up, *@nextidp will be updated for the next
 595  * iteration.
 596  */
 597
 598 void *idr_get_next(struct idr *idp, int *nextidp)
 599 {
 600         struct idr_layer *p, *pa[MAX_LEVEL];
 601         struct idr_layer **paa = &pa[0];
 602         int id = *nextidp;
 603         int n, max;
 604
 605         /* find first ent */
 606         n = idp->layers * IDR_BITS;
 607         max = 1 << n;
 608         p = rcu_dereference_raw(idp->top);
 609         if (!p)
 610                 return NULL;
 611
 612         while (id < max) {
 613                 while (n > 0 && p) {
 614                         n -= IDR_BITS;
 615                         *paa++ = p;
 616                         p = rcu_dereference_raw(p->ary[(id >> n) & IDR_MASK]);
 617                 }
 618
 619                 if (p) {
 620                         *nextidp = id;
 621                         return p;
 622                 }
 623
 624                 id += 1 << n;
 625                 while (n < fls(id)) {
 626                         n += IDR_BITS;
 627                         p = *--paa;
 628                 }
 629         }
 630         return NULL;
 631 }
 632 EXPORT_SYMBOL(idr_get_next);
 633
 634
 635 /**
 636  * idr_replace - replace pointer for given id
 637  * @idp: idr handle
 638  * @ptr: pointer you want associated with the id
 639  * @id: lookup key
 640  *
 641  * Replace the pointer registered with an id and return the old value.
 642  * A %-ENOENT return indicates that @id was not found.
 643  * A %-EINVAL return indicates that @id was not within valid constraints.
 644  *
 645  * The caller must serialize with writers.
 646  */
 647 void *idr_replace(struct idr *idp, void *ptr, int id)
 648 {
 649         int n;
 650         struct idr_layer *p, *old_p;
 651
 652         p = idp->top;
 653         if (!p)
 654                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 655
 656         n = (p->layer+1) * IDR_BITS;
 657
 658         id &= MAX_ID_MASK;
 659
 660         if (id >= (1 << n))
 661                 return ERR_PTR(-EINVAL);
 662
 663         n -= IDR_BITS;
 664         while ((n > 0) && p) {
 665                 p = p->ary[(id >> n) & IDR_MASK];
 666                 n -= IDR_BITS;
 667         }
 668
 669         n = id & IDR_MASK;
 670         if (unlikely(p == NULL || !test_bit(n, &p->bitmap)))
 671                 return ERR_PTR(-ENOENT);
 672
 673         old_p = p->ary[n];
 674         rcu_assign_pointer(p->ary[n], ptr);
 675
 676         return old_p;
 677 }
 678 EXPORT_SYMBOL(idr_replace);
 679
 680 void __init idr_init_cache(void)
 681 {
 682         idr_layer_cache = kmem_cache_create("idr_layer_cache",
 683                                 sizeof(struct idr_layer), 0, SLAB_PANIC, NULL);
 684 }
 685
 686 /**
 687  * idr_init - initialize idr handle
 688  * @idp:        idr handle
 689  *
 690  * This function is use to set up the handle (@idp) that you will pass
 691  * to the rest of the functions.
 692  */
 693 void idr_init(struct idr *idp)
 694 {
 695         memset(idp, 0, sizeof(struct idr));
 696         spin_lock_init(&idp->lock);
 697 }
 698 EXPORT_SYMBOL(idr_init);
 699
 700
 701 /**
 702  * DOC: IDA description
 703  * IDA - IDR based ID allocator
 704  *
 705  * This is id allocator without id -> pointer translation.  Memory
 706  * usage is much lower than full blown idr because each id only
 707  * occupies a bit.  ida uses a custom leaf node which contains
 708  * IDA_BITMAP_BITS slots.
 709  *
 710  * 2007-04-25  written by Tejun Heo <htejun@gmail.com>
 711  */
 712
 713 static void free_bitmap(struct ida *ida, struct ida_bitmap *bitmap)
 714 {
 715         unsigned long flags;
 716
 717         if (!ida->free_bitmap) {
 718                 spin_lock_irqsave(&ida->idr.lock, flags);
 719                 if (!ida->free_bitmap) {
 720                         ida->free_bitmap = bitmap;
 721                         bitmap = NULL;
 722                 }
 723                 spin_unlock_irqrestore(&ida->idr.lock, flags);
 724         }
 725
 726         kfree(bitmap);
 727 }
 728
 729 /**
 730  * ida_pre_get - reserve resources for ida allocation
 731  * @ida:        ida handle
 732  * @gfp_mask:   memory allocation flag
 733  *
 734  * This function should be called prior to locking and calling the
 735  * following function.  It preallocates enough memory to satisfy the
 736  * worst possible allocation.
 737  *
 738  * If the system is REALLY out of memory this function returns %0,
 739  * otherwise %1.
 740  */
 741 int ida_pre_get(struct ida *ida, gfp_t gfp_mask)
 742 {
 743         /* allocate idr_layers */
 744         if (!idr_pre_get(&ida->idr, gfp_mask))
 745                 return 0;
 746
 747         /* allocate free_bitmap */
 748         if (!ida->free_bitmap) {
 749                 struct ida_bitmap *bitmap;
 750
 751                 bitmap = kmalloc(sizeof(struct ida_bitmap), gfp_mask);
 752                 if (!bitmap)
 753                         return 0;
 754
 755                 free_bitmap(ida, bitmap);
 756         }
 757
 758         return 1;
 759 }
 760 EXPORT_SYMBOL(ida_pre_get);
 761
 762 /**
 763  * ida_get_new_above - allocate new ID above or equal to a start id
 764  * @ida:        ida handle
 765  * @starting_id: id to start search at
 766  * @p_id:       pointer to the allocated handle
 767  *
 768  * Allocate new ID above or equal to @ida.  It should be called with
 769  * any required locks.
 770  *
 771  * If memory is required, it will return %-EAGAIN, you should unlock
 772  * and go back to the ida_pre_get() call.  If the ida is full, it will
 773  * return %-ENOSPC.
 774  *
 775  * @p_id returns a value in the range @starting_id ... %0x7fffffff.
 776  */
 777 int ida_get_new_above(struct ida *ida, int starting_id, int *p_id)
 778 {
 779         struct idr_layer *pa[MAX_LEVEL];
 780         struct ida_bitmap *bitmap;
 781         unsigned long flags;
 782         int idr_id = starting_id / IDA_BITMAP_BITS;
 783         int offset = starting_id % IDA_BITMAP_BITS;
 784         int t, id;
 785
 786  restart:
 787         /* get vacant slot */
 788         t = idr_get_empty_slot(&ida->idr, idr_id, pa);
 789         if (t < 0)
 790                 return _idr_rc_to_errno(t);
 791
 792         if (t * IDA_BITMAP_BITS >= MAX_ID_BIT)
 793                 return -ENOSPC;
 794
 795         if (t != idr_id)
 796                 offset = 0;
 797         idr_id = t;
 798
 799         /* if bitmap isn't there, create a new one */
 800         bitmap = (void *)pa[0]->ary[idr_id & IDR_MASK];
 801         if (!bitmap) {
 802                 spin_lock_irqsave(&ida->idr.lock, flags);
 803                 bitmap = ida->free_bitmap;
 804                 ida->free_bitmap = NULL;
 805                 spin_unlock_irqrestore(&ida->idr.lock, flags);
 806
 807                 if (!bitmap)
 808                         return -EAGAIN;
 809
 810                 memset(bitmap, 0, sizeof(struct ida_bitmap));
 811                 rcu_assign_pointer(pa[0]->ary[idr_id & IDR_MASK],
 812                                 (void *)bitmap);
 813                 pa[0]->count++;
 814         }
 815
 816         /* lookup for empty slot */
 817         t = find_next_zero_bit(bitmap->bitmap, IDA_BITMAP_BITS, offset);
 818         if (t == IDA_BITMAP_BITS) {
 819                 /* no empty slot after offset, continue to the next chunk */
 820                 idr_id++;
 821                 offset = 0;
 822                 goto restart;
 823         }
 824
 825         id = idr_id * IDA_BITMAP_BITS + t;
 826         if (id >= MAX_ID_BIT)
 827                 return -ENOSPC;
 828
 829         __set_bit(t, bitmap->bitmap);
 830         if (++bitmap->nr_busy == IDA_BITMAP_BITS)
 831                 idr_mark_full(pa, idr_id);
 832
 833         *p_id = id;
 834
 835         /* Each leaf node can handle nearly a thousand slots and the
 836          * whole idea of ida is to have small memory foot print.
 837          * Throw away extra resources one by one after each successful
 838          * allocation.
 839          */
 840         if (ida->idr.id_free_cnt || ida->free_bitmap) {
 841                 struct idr_layer *p = get_from_free_list(&ida->idr);
 842                 if (p)
 843                         kmem_cache_free(idr_layer_cache, p);
 844         }
 845
 846         return 0;
 847 }
 848 EXPORT_SYMBOL(ida_get_new_above);
 849
 850 /**
 851  * ida_get_new - allocate new ID
 852  * @ida:        idr handle
 853  * @p_id:       pointer to the allocated handle
 854  *
 855  * Allocate new ID.  It should be called with any required locks.
 856  *
 857  * If memory is required, it will return %-EAGAIN, you should unlock
 858  * and go back to the idr_pre_get() call.  If the idr is full, it will
 859  * return %-ENOSPC.
 860  *
 861  * @id returns a value in the range %0 ... %0x7fffffff.
 862  */
 863 int ida_get_new(struct ida *ida, int *p_id)
 864 {
 865         return ida_get_new_above(ida, 0, p_id);
 866 }
 867 EXPORT_SYMBOL(ida_get_new);
 868
 869 /**
 870  * ida_remove - remove the given ID
 871  * @ida:        ida handle
 872  * @id:         ID to free
 873  */
 874 void ida_remove(struct ida *ida, int id)
 875 {
 876         struct idr_layer *p = ida->idr.top;
 877         int shift = (ida->idr.layers - 1) * IDR_BITS;
 878         int idr_id = id / IDA_BITMAP_BITS;
 879         int offset = id % IDA_BITMAP_BITS;
 880         int n;
 881         struct ida_bitmap *bitmap;
 882
 883         /* clear full bits while looking up the leaf idr_layer */
 884         while ((shift > 0) && p) {
 885                 n = (idr_id >> shift) & IDR_MASK;
 886                 __clear_bit(n, &p->bitmap);
 887                 p = p->ary[n];
 888                 shift -= IDR_BITS;
 889         }
 890
 891         if (p == NULL)
 892                 goto err;
 893
 894         n = idr_id & IDR_MASK;
 895         __clear_bit(n, &p->bitmap);
 896
 897         bitmap = (void *)p->ary[n];
 898         if (!test_bit(offset, bitmap->bitmap))
 899                 goto err;
 900
 901         /* update bitmap and remove it if empty */
 902         __clear_bit(offset, bitmap->bitmap);
 903         if (--bitmap->nr_busy == 0) {
 904                 __set_bit(n, &p->bitmap);       /* to please idr_remove() */
 905                 idr_remove(&ida->idr, idr_id);
 906                 free_bitmap(ida, bitmap);
 907         }
 908
 909         return;
 910
 911  err:
 912         printk(KERN_WARNING
 913                "ida_remove called for id=%d which is not allocated.\n", id);
 914 }
 915 EXPORT_SYMBOL(ida_remove);
 916
 917 /**
 918  * ida_destroy - release all cached layers within an ida tree
 919  * @ida:                ida handle
 920  */
 921 void ida_destroy(struct ida *ida)
 922 {
 923         idr_destroy(&ida->idr);
 924         kfree(ida->free_bitmap);
 925 }
 926 EXPORT_SYMBOL(ida_destroy);
 927
 928 /**
 929  * ida_init - initialize ida handle
 930  * @ida:        ida handle
 931  *
 932  * This function is use to set up the handle (@ida) that you will pass
 933  * to the rest of the functions.
 934  */
 935 void ida_init(struct ida *ida)
 936 {
 937         memset(ida, 0, sizeof(struct ida));
 938         idr_init(&ida->idr);
 939
 940 }
 941 EXPORT_SYMBOL(ida_init);