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