Merge tag 'omap-fixes-audio-clock-and-modem-signed' of git://git.kernel.org/pub/scm...
[platform/kernel/linux-starfive.git] / lib / maple_tree.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
2 /*
3  * Maple Tree implementation
4  * Copyright (c) 2018-2022 Oracle Corporation
5  * Authors: Liam R. Howlett <Liam.Howlett@oracle.com>
6  *          Matthew Wilcox <willy@infradead.org>
7  */
8
9 /*
10  * DOC: Interesting implementation details of the Maple Tree
11  *
12  * Each node type has a number of slots for entries and a number of slots for
13  * pivots.  In the case of dense nodes, the pivots are implied by the position
14  * and are simply the slot index + the minimum of the node.
15  *
16  * In regular B-Tree terms, pivots are called keys.  The term pivot is used to
17  * indicate that the tree is specifying ranges,  Pivots may appear in the
18  * subtree with an entry attached to the value where as keys are unique to a
19  * specific position of a B-tree.  Pivot values are inclusive of the slot with
20  * the same index.
21  *
22  *
23  * The following illustrates the layout of a range64 nodes slots and pivots.
24  *
25  *
26  *  Slots -> | 0 | 1 | 2 | ... | 12 | 13 | 14 | 15 |
27  *           ┬   ┬   ┬   ┬     ┬    ┬    ┬    ┬    ┬
28  *           │   │   │   │     │    │    │    │    └─ Implied maximum
29  *           │   │   │   │     │    │    │    └─ Pivot 14
30  *           │   │   │   │     │    │    └─ Pivot 13
31  *           │   │   │   │     │    └─ Pivot 12
32  *           │   │   │   │     └─ Pivot 11
33  *           │   │   │   └─ Pivot 2
34  *           │   │   └─ Pivot 1
35  *           │   └─ Pivot 0
36  *           └─  Implied minimum
37  *
38  * Slot contents:
39  *  Internal (non-leaf) nodes contain pointers to other nodes.
40  *  Leaf nodes contain entries.
41  *
42  * The location of interest is often referred to as an offset.  All offsets have
43  * a slot, but the last offset has an implied pivot from the node above (or
44  * UINT_MAX for the root node.
45  *
46  * Ranges complicate certain write activities.  When modifying any of
47  * the B-tree variants, it is known that one entry will either be added or
48  * deleted.  When modifying the Maple Tree, one store operation may overwrite
49  * the entire data set, or one half of the tree, or the middle half of the tree.
50  *
51  */
52
53
54 #include <linux/maple_tree.h>
55 #include <linux/xarray.h>
56 #include <linux/types.h>
57 #include <linux/export.h>
58 #include <linux/slab.h>
59 #include <linux/limits.h>
60 #include <asm/barrier.h>
61
62 #define CREATE_TRACE_POINTS
63 #include <trace/events/maple_tree.h>
64
65 #define MA_ROOT_PARENT 1
66
67 /*
68  * Maple state flags
69  * * MA_STATE_BULK              - Bulk insert mode
70  * * MA_STATE_REBALANCE         - Indicate a rebalance during bulk insert
71  * * MA_STATE_PREALLOC          - Preallocated nodes, WARN_ON allocation
72  */
73 #define MA_STATE_BULK           1
74 #define MA_STATE_REBALANCE      2
75 #define MA_STATE_PREALLOC       4
76
77 #define ma_parent_ptr(x) ((struct maple_pnode *)(x))
78 #define mas_tree_parent(x) ((unsigned long)(x->tree) | MA_ROOT_PARENT)
79 #define ma_mnode_ptr(x) ((struct maple_node *)(x))
80 #define ma_enode_ptr(x) ((struct maple_enode *)(x))
81 static struct kmem_cache *maple_node_cache;
82
83 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
84 static const unsigned long mt_max[] = {
85         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS,
86         [maple_leaf_64]         = ULONG_MAX,
87         [maple_range_64]        = ULONG_MAX,
88         [maple_arange_64]       = ULONG_MAX,
89 };
90 #define mt_node_max(x) mt_max[mte_node_type(x)]
91 #endif
92
93 static const unsigned char mt_slots[] = {
94         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS,
95         [maple_leaf_64]         = MAPLE_RANGE64_SLOTS,
96         [maple_range_64]        = MAPLE_RANGE64_SLOTS,
97         [maple_arange_64]       = MAPLE_ARANGE64_SLOTS,
98 };
99 #define mt_slot_count(x) mt_slots[mte_node_type(x)]
100
101 static const unsigned char mt_pivots[] = {
102         [maple_dense]           = 0,
103         [maple_leaf_64]         = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1,
104         [maple_range_64]        = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1,
105         [maple_arange_64]       = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1,
106 };
107 #define mt_pivot_count(x) mt_pivots[mte_node_type(x)]
108
109 static const unsigned char mt_min_slots[] = {
110         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS / 2,
111         [maple_leaf_64]         = (MAPLE_RANGE64_SLOTS / 2) - 2,
112         [maple_range_64]        = (MAPLE_RANGE64_SLOTS / 2) - 2,
113         [maple_arange_64]       = (MAPLE_ARANGE64_SLOTS / 2) - 1,
114 };
115 #define mt_min_slot_count(x) mt_min_slots[mte_node_type(x)]
116
117 #define MAPLE_BIG_NODE_SLOTS    (MAPLE_RANGE64_SLOTS * 2 + 2)
118 #define MAPLE_BIG_NODE_GAPS     (MAPLE_ARANGE64_SLOTS * 2 + 1)
119
120 struct maple_big_node {
121         struct maple_pnode *parent;
122         unsigned long pivot[MAPLE_BIG_NODE_SLOTS - 1];
123         union {
124                 struct maple_enode *slot[MAPLE_BIG_NODE_SLOTS];
125                 struct {
126                         unsigned long padding[MAPLE_BIG_NODE_GAPS];
127                         unsigned long gap[MAPLE_BIG_NODE_GAPS];
128                 };
129         };
130         unsigned char b_end;
131         enum maple_type type;
132 };
133
134 /*
135  * The maple_subtree_state is used to build a tree to replace a segment of an
136  * existing tree in a more atomic way.  Any walkers of the older tree will hit a
137  * dead node and restart on updates.
138  */
139 struct maple_subtree_state {
140         struct ma_state *orig_l;        /* Original left side of subtree */
141         struct ma_state *orig_r;        /* Original right side of subtree */
142         struct ma_state *l;             /* New left side of subtree */
143         struct ma_state *m;             /* New middle of subtree (rare) */
144         struct ma_state *r;             /* New right side of subtree */
145         struct ma_topiary *free;        /* nodes to be freed */
146         struct ma_topiary *destroy;     /* Nodes to be destroyed (walked and freed) */
147         struct maple_big_node *bn;
148 };
149
150 #ifdef CONFIG_KASAN_STACK
151 /* Prevent mas_wr_bnode() from exceeding the stack frame limit */
152 #define noinline_for_kasan noinline_for_stack
153 #else
154 #define noinline_for_kasan inline
155 #endif
156
157 /* Functions */
158 static inline struct maple_node *mt_alloc_one(gfp_t gfp)
159 {
160         return kmem_cache_alloc(maple_node_cache, gfp);
161 }
162
163 static inline int mt_alloc_bulk(gfp_t gfp, size_t size, void **nodes)
164 {
165         return kmem_cache_alloc_bulk(maple_node_cache, gfp, size, nodes);
166 }
167
168 static inline void mt_free_bulk(size_t size, void __rcu **nodes)
169 {
170         kmem_cache_free_bulk(maple_node_cache, size, (void **)nodes);
171 }
172
173 static void mt_free_rcu(struct rcu_head *head)
174 {
175         struct maple_node *node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
176
177         kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
178 }
179
180 /*
181  * ma_free_rcu() - Use rcu callback to free a maple node
182  * @node: The node to free
183  *
184  * The maple tree uses the parent pointer to indicate this node is no longer in
185  * use and will be freed.
186  */
187 static void ma_free_rcu(struct maple_node *node)
188 {
189         WARN_ON(node->parent != ma_parent_ptr(node));
190         call_rcu(&node->rcu, mt_free_rcu);
191 }
192
193 static void mas_set_height(struct ma_state *mas)
194 {
195         unsigned int new_flags = mas->tree->ma_flags;
196
197         new_flags &= ~MT_FLAGS_HEIGHT_MASK;
198         MAS_BUG_ON(mas, mas->depth > MAPLE_HEIGHT_MAX);
199         new_flags |= mas->depth << MT_FLAGS_HEIGHT_OFFSET;
200         mas->tree->ma_flags = new_flags;
201 }
202
203 static unsigned int mas_mt_height(struct ma_state *mas)
204 {
205         return mt_height(mas->tree);
206 }
207
208 static inline enum maple_type mte_node_type(const struct maple_enode *entry)
209 {
210         return ((unsigned long)entry >> MAPLE_NODE_TYPE_SHIFT) &
211                 MAPLE_NODE_TYPE_MASK;
212 }
213
214 static inline bool ma_is_dense(const enum maple_type type)
215 {
216         return type < maple_leaf_64;
217 }
218
219 static inline bool ma_is_leaf(const enum maple_type type)
220 {
221         return type < maple_range_64;
222 }
223
224 static inline bool mte_is_leaf(const struct maple_enode *entry)
225 {
226         return ma_is_leaf(mte_node_type(entry));
227 }
228
229 /*
230  * We also reserve values with the bottom two bits set to '10' which are
231  * below 4096
232  */
233 static inline bool mt_is_reserved(const void *entry)
234 {
235         return ((unsigned long)entry < MAPLE_RESERVED_RANGE) &&
236                 xa_is_internal(entry);
237 }
238
239 static inline void mas_set_err(struct ma_state *mas, long err)
240 {
241         mas->node = MA_ERROR(err);
242 }
243
244 static inline bool mas_is_ptr(const struct ma_state *mas)
245 {
246         return mas->node == MAS_ROOT;
247 }
248
249 static inline bool mas_is_start(const struct ma_state *mas)
250 {
251         return mas->node == MAS_START;
252 }
253
254 bool mas_is_err(struct ma_state *mas)
255 {
256         return xa_is_err(mas->node);
257 }
258
259 static __always_inline bool mas_is_overflow(struct ma_state *mas)
260 {
261         if (unlikely(mas->node == MAS_OVERFLOW))
262                 return true;
263
264         return false;
265 }
266
267 static __always_inline bool mas_is_underflow(struct ma_state *mas)
268 {
269         if (unlikely(mas->node == MAS_UNDERFLOW))
270                 return true;
271
272         return false;
273 }
274
275 static inline bool mas_searchable(struct ma_state *mas)
276 {
277         if (mas_is_none(mas))
278                 return false;
279
280         if (mas_is_ptr(mas))
281                 return false;
282
283         return true;
284 }
285
286 static inline struct maple_node *mte_to_node(const struct maple_enode *entry)
287 {
288         return (struct maple_node *)((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
289 }
290
291 /*
292  * mte_to_mat() - Convert a maple encoded node to a maple topiary node.
293  * @entry: The maple encoded node
294  *
295  * Return: a maple topiary pointer
296  */
297 static inline struct maple_topiary *mte_to_mat(const struct maple_enode *entry)
298 {
299         return (struct maple_topiary *)
300                 ((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
301 }
302
303 /*
304  * mas_mn() - Get the maple state node.
305  * @mas: The maple state
306  *
307  * Return: the maple node (not encoded - bare pointer).
308  */
309 static inline struct maple_node *mas_mn(const struct ma_state *mas)
310 {
311         return mte_to_node(mas->node);
312 }
313
314 /*
315  * mte_set_node_dead() - Set a maple encoded node as dead.
316  * @mn: The maple encoded node.
317  */
318 static inline void mte_set_node_dead(struct maple_enode *mn)
319 {
320         mte_to_node(mn)->parent = ma_parent_ptr(mte_to_node(mn));
321         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
322 }
323
324 /* Bit 1 indicates the root is a node */
325 #define MAPLE_ROOT_NODE                 0x02
326 /* maple_type stored bit 3-6 */
327 #define MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT          0x03
328 /* Bit 2 means a NULL somewhere below */
329 #define MAPLE_ENODE_NULL                0x04
330
331 static inline struct maple_enode *mt_mk_node(const struct maple_node *node,
332                                              enum maple_type type)
333 {
334         return (void *)((unsigned long)node |
335                         (type << MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT) | MAPLE_ENODE_NULL);
336 }
337
338 static inline void *mte_mk_root(const struct maple_enode *node)
339 {
340         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ROOT_NODE);
341 }
342
343 static inline void *mte_safe_root(const struct maple_enode *node)
344 {
345         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ROOT_NODE);
346 }
347
348 static inline void *mte_set_full(const struct maple_enode *node)
349 {
350         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ENODE_NULL);
351 }
352
353 static inline void *mte_clear_full(const struct maple_enode *node)
354 {
355         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ENODE_NULL);
356 }
357
358 static inline bool mte_has_null(const struct maple_enode *node)
359 {
360         return (unsigned long)node & MAPLE_ENODE_NULL;
361 }
362
363 static inline bool ma_is_root(struct maple_node *node)
364 {
365         return ((unsigned long)node->parent & MA_ROOT_PARENT);
366 }
367
368 static inline bool mte_is_root(const struct maple_enode *node)
369 {
370         return ma_is_root(mte_to_node(node));
371 }
372
373 static inline bool mas_is_root_limits(const struct ma_state *mas)
374 {
375         return !mas->min && mas->max == ULONG_MAX;
376 }
377
378 static inline bool mt_is_alloc(struct maple_tree *mt)
379 {
380         return (mt->ma_flags & MT_FLAGS_ALLOC_RANGE);
381 }
382
383 /*
384  * The Parent Pointer
385  * Excluding root, the parent pointer is 256B aligned like all other tree nodes.
386  * When storing a 32 or 64 bit values, the offset can fit into 5 bits.  The 16
387  * bit values need an extra bit to store the offset.  This extra bit comes from
388  * a reuse of the last bit in the node type.  This is possible by using bit 1 to
389  * indicate if bit 2 is part of the type or the slot.
390  *
391  * Note types:
392  *  0x??1 = Root
393  *  0x?00 = 16 bit nodes
394  *  0x010 = 32 bit nodes
395  *  0x110 = 64 bit nodes
396  *
397  * Slot size and alignment
398  *  0b??1 : Root
399  *  0b?00 : 16 bit values, type in 0-1, slot in 2-7
400  *  0b010 : 32 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
401  *  0b110 : 64 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
402  */
403
404 #define MAPLE_PARENT_ROOT               0x01
405
406 #define MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT         0x03
407 #define MAPLE_PARENT_SLOT_MASK          0xF8
408
409 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT     0x02
410 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK      0xFC
411
412 #define MAPLE_PARENT_RANGE64            0x06
413 #define MAPLE_PARENT_RANGE32            0x04
414 #define MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16        0x02
415
416 /*
417  * mte_parent_shift() - Get the parent shift for the slot storage.
418  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long
419  * Return: The shift into that pointer to the star to of the slot
420  */
421 static inline unsigned long mte_parent_shift(unsigned long parent)
422 {
423         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
424         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
425                 return MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
426
427         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT;
428 }
429
430 /*
431  * mte_parent_slot_mask() - Get the slot mask for the parent.
432  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long.
433  * Return: The slot mask for that parent.
434  */
435 static inline unsigned long mte_parent_slot_mask(unsigned long parent)
436 {
437         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
438         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
439                 return MAPLE_PARENT_SLOT_MASK;
440
441         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK;
442 }
443
444 /*
445  * mas_parent_type() - Return the maple_type of the parent from the stored
446  * parent type.
447  * @mas: The maple state
448  * @enode: The maple_enode to extract the parent's enum
449  * Return: The node->parent maple_type
450  */
451 static inline
452 enum maple_type mas_parent_type(struct ma_state *mas, struct maple_enode *enode)
453 {
454         unsigned long p_type;
455
456         p_type = (unsigned long)mte_to_node(enode)->parent;
457         if (WARN_ON(p_type & MAPLE_PARENT_ROOT))
458                 return 0;
459
460         p_type &= MAPLE_NODE_MASK;
461         p_type &= ~mte_parent_slot_mask(p_type);
462         switch (p_type) {
463         case MAPLE_PARENT_RANGE64: /* or MAPLE_PARENT_ARANGE64 */
464                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
465                         return maple_arange_64;
466                 return maple_range_64;
467         }
468
469         return 0;
470 }
471
472 /*
473  * mas_set_parent() - Set the parent node and encode the slot
474  * @enode: The encoded maple node.
475  * @parent: The encoded maple node that is the parent of @enode.
476  * @slot: The slot that @enode resides in @parent.
477  *
478  * Slot number is encoded in the enode->parent bit 3-6 or 2-6, depending on the
479  * parent type.
480  */
481 static inline
482 void mas_set_parent(struct ma_state *mas, struct maple_enode *enode,
483                     const struct maple_enode *parent, unsigned char slot)
484 {
485         unsigned long val = (unsigned long)parent;
486         unsigned long shift;
487         unsigned long type;
488         enum maple_type p_type = mte_node_type(parent);
489
490         MAS_BUG_ON(mas, p_type == maple_dense);
491         MAS_BUG_ON(mas, p_type == maple_leaf_64);
492
493         switch (p_type) {
494         case maple_range_64:
495         case maple_arange_64:
496                 shift = MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
497                 type = MAPLE_PARENT_RANGE64;
498                 break;
499         default:
500         case maple_dense:
501         case maple_leaf_64:
502                 shift = type = 0;
503                 break;
504         }
505
506         val &= ~MAPLE_NODE_MASK; /* Clear all node metadata in parent */
507         val |= (slot << shift) | type;
508         mte_to_node(enode)->parent = ma_parent_ptr(val);
509 }
510
511 /*
512  * mte_parent_slot() - get the parent slot of @enode.
513  * @enode: The encoded maple node.
514  *
515  * Return: The slot in the parent node where @enode resides.
516  */
517 static inline unsigned int mte_parent_slot(const struct maple_enode *enode)
518 {
519         unsigned long val = (unsigned long)mte_to_node(enode)->parent;
520
521         if (val & MA_ROOT_PARENT)
522                 return 0;
523
524         /*
525          * Okay to use MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK as the last bit will be lost
526          * by shift if the parent shift is MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT
527          */
528         return (val & MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK) >> mte_parent_shift(val);
529 }
530
531 /*
532  * mte_parent() - Get the parent of @node.
533  * @node: The encoded maple node.
534  *
535  * Return: The parent maple node.
536  */
537 static inline struct maple_node *mte_parent(const struct maple_enode *enode)
538 {
539         return (void *)((unsigned long)
540                         (mte_to_node(enode)->parent) & ~MAPLE_NODE_MASK);
541 }
542
543 /*
544  * ma_dead_node() - check if the @enode is dead.
545  * @enode: The encoded maple node
546  *
547  * Return: true if dead, false otherwise.
548  */
549 static inline bool ma_dead_node(const struct maple_node *node)
550 {
551         struct maple_node *parent;
552
553         /* Do not reorder reads from the node prior to the parent check */
554         smp_rmb();
555         parent = (void *)((unsigned long) node->parent & ~MAPLE_NODE_MASK);
556         return (parent == node);
557 }
558
559 /*
560  * mte_dead_node() - check if the @enode is dead.
561  * @enode: The encoded maple node
562  *
563  * Return: true if dead, false otherwise.
564  */
565 static inline bool mte_dead_node(const struct maple_enode *enode)
566 {
567         struct maple_node *parent, *node;
568
569         node = mte_to_node(enode);
570         /* Do not reorder reads from the node prior to the parent check */
571         smp_rmb();
572         parent = mte_parent(enode);
573         return (parent == node);
574 }
575
576 /*
577  * mas_allocated() - Get the number of nodes allocated in a maple state.
578  * @mas: The maple state
579  *
580  * The ma_state alloc member is overloaded to hold a pointer to the first
581  * allocated node or to the number of requested nodes to allocate.  If bit 0 is
582  * set, then the alloc contains the number of requested nodes.  If there is an
583  * allocated node, then the total allocated nodes is in that node.
584  *
585  * Return: The total number of nodes allocated
586  */
587 static inline unsigned long mas_allocated(const struct ma_state *mas)
588 {
589         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1))
590                 return 0;
591
592         return mas->alloc->total;
593 }
594
595 /*
596  * mas_set_alloc_req() - Set the requested number of allocations.
597  * @mas: the maple state
598  * @count: the number of allocations.
599  *
600  * The requested number of allocations is either in the first allocated node,
601  * located in @mas->alloc->request_count, or directly in @mas->alloc if there is
602  * no allocated node.  Set the request either in the node or do the necessary
603  * encoding to store in @mas->alloc directly.
604  */
605 static inline void mas_set_alloc_req(struct ma_state *mas, unsigned long count)
606 {
607         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)) {
608                 if (!count)
609                         mas->alloc = NULL;
610                 else
611                         mas->alloc = (struct maple_alloc *)(((count) << 1U) | 1U);
612                 return;
613         }
614
615         mas->alloc->request_count = count;
616 }
617
618 /*
619  * mas_alloc_req() - get the requested number of allocations.
620  * @mas: The maple state
621  *
622  * The alloc count is either stored directly in @mas, or in
623  * @mas->alloc->request_count if there is at least one node allocated.  Decode
624  * the request count if it's stored directly in @mas->alloc.
625  *
626  * Return: The allocation request count.
627  */
628 static inline unsigned int mas_alloc_req(const struct ma_state *mas)
629 {
630         if ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)
631                 return (unsigned long)(mas->alloc) >> 1;
632         else if (mas->alloc)
633                 return mas->alloc->request_count;
634         return 0;
635 }
636
637 /*
638  * ma_pivots() - Get a pointer to the maple node pivots.
639  * @node - the maple node
640  * @type - the node type
641  *
642  * In the event of a dead node, this array may be %NULL
643  *
644  * Return: A pointer to the maple node pivots
645  */
646 static inline unsigned long *ma_pivots(struct maple_node *node,
647                                            enum maple_type type)
648 {
649         switch (type) {
650         case maple_arange_64:
651                 return node->ma64.pivot;
652         case maple_range_64:
653         case maple_leaf_64:
654                 return node->mr64.pivot;
655         case maple_dense:
656                 return NULL;
657         }
658         return NULL;
659 }
660
661 /*
662  * ma_gaps() - Get a pointer to the maple node gaps.
663  * @node - the maple node
664  * @type - the node type
665  *
666  * Return: A pointer to the maple node gaps
667  */
668 static inline unsigned long *ma_gaps(struct maple_node *node,
669                                      enum maple_type type)
670 {
671         switch (type) {
672         case maple_arange_64:
673                 return node->ma64.gap;
674         case maple_range_64:
675         case maple_leaf_64:
676         case maple_dense:
677                 return NULL;
678         }
679         return NULL;
680 }
681
682 /*
683  * mas_pivot() - Get the pivot at @piv of the maple encoded node.
684  * @mas: The maple state.
685  * @piv: The pivot.
686  *
687  * Return: the pivot at @piv of @mn.
688  */
689 static inline unsigned long mas_pivot(struct ma_state *mas, unsigned char piv)
690 {
691         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
692         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
693
694         if (MAS_WARN_ON(mas, piv >= mt_pivots[type])) {
695                 mas_set_err(mas, -EIO);
696                 return 0;
697         }
698
699         switch (type) {
700         case maple_arange_64:
701                 return node->ma64.pivot[piv];
702         case maple_range_64:
703         case maple_leaf_64:
704                 return node->mr64.pivot[piv];
705         case maple_dense:
706                 return 0;
707         }
708         return 0;
709 }
710
711 /*
712  * mas_safe_pivot() - get the pivot at @piv or mas->max.
713  * @mas: The maple state
714  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
715  * @piv: The pivot to fetch
716  * @type: The maple node type
717  *
718  * Return: The pivot at @piv within the limit of the @pivots array, @mas->max
719  * otherwise.
720  */
721 static inline unsigned long
722 mas_safe_pivot(const struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
723                unsigned char piv, enum maple_type type)
724 {
725         if (piv >= mt_pivots[type])
726                 return mas->max;
727
728         return pivots[piv];
729 }
730
731 /*
732  * mas_safe_min() - Return the minimum for a given offset.
733  * @mas: The maple state
734  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
735  * @offset: The offset into the pivot array
736  *
737  * Return: The minimum range value that is contained in @offset.
738  */
739 static inline unsigned long
740 mas_safe_min(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots, unsigned char offset)
741 {
742         if (likely(offset))
743                 return pivots[offset - 1] + 1;
744
745         return mas->min;
746 }
747
748 /*
749  * mte_set_pivot() - Set a pivot to a value in an encoded maple node.
750  * @mn: The encoded maple node
751  * @piv: The pivot offset
752  * @val: The value of the pivot
753  */
754 static inline void mte_set_pivot(struct maple_enode *mn, unsigned char piv,
755                                 unsigned long val)
756 {
757         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
758         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
759
760         BUG_ON(piv >= mt_pivots[type]);
761         switch (type) {
762         default:
763         case maple_range_64:
764         case maple_leaf_64:
765                 node->mr64.pivot[piv] = val;
766                 break;
767         case maple_arange_64:
768                 node->ma64.pivot[piv] = val;
769                 break;
770         case maple_dense:
771                 break;
772         }
773
774 }
775
776 /*
777  * ma_slots() - Get a pointer to the maple node slots.
778  * @mn: The maple node
779  * @mt: The maple node type
780  *
781  * Return: A pointer to the maple node slots
782  */
783 static inline void __rcu **ma_slots(struct maple_node *mn, enum maple_type mt)
784 {
785         switch (mt) {
786         default:
787         case maple_arange_64:
788                 return mn->ma64.slot;
789         case maple_range_64:
790         case maple_leaf_64:
791                 return mn->mr64.slot;
792         case maple_dense:
793                 return mn->slot;
794         }
795 }
796
797 static inline bool mt_write_locked(const struct maple_tree *mt)
798 {
799         return mt_external_lock(mt) ? mt_write_lock_is_held(mt) :
800                 lockdep_is_held(&mt->ma_lock);
801 }
802
803 static inline bool mt_locked(const struct maple_tree *mt)
804 {
805         return mt_external_lock(mt) ? mt_lock_is_held(mt) :
806                 lockdep_is_held(&mt->ma_lock);
807 }
808
809 static inline void *mt_slot(const struct maple_tree *mt,
810                 void __rcu **slots, unsigned char offset)
811 {
812         return rcu_dereference_check(slots[offset], mt_locked(mt));
813 }
814
815 static inline void *mt_slot_locked(struct maple_tree *mt, void __rcu **slots,
816                                    unsigned char offset)
817 {
818         return rcu_dereference_protected(slots[offset], mt_write_locked(mt));
819 }
820 /*
821  * mas_slot_locked() - Get the slot value when holding the maple tree lock.
822  * @mas: The maple state
823  * @slots: The pointer to the slots
824  * @offset: The offset into the slots array to fetch
825  *
826  * Return: The entry stored in @slots at the @offset.
827  */
828 static inline void *mas_slot_locked(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
829                                        unsigned char offset)
830 {
831         return mt_slot_locked(mas->tree, slots, offset);
832 }
833
834 /*
835  * mas_slot() - Get the slot value when not holding the maple tree lock.
836  * @mas: The maple state
837  * @slots: The pointer to the slots
838  * @offset: The offset into the slots array to fetch
839  *
840  * Return: The entry stored in @slots at the @offset
841  */
842 static inline void *mas_slot(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
843                              unsigned char offset)
844 {
845         return mt_slot(mas->tree, slots, offset);
846 }
847
848 /*
849  * mas_root() - Get the maple tree root.
850  * @mas: The maple state.
851  *
852  * Return: The pointer to the root of the tree
853  */
854 static inline void *mas_root(struct ma_state *mas)
855 {
856         return rcu_dereference_check(mas->tree->ma_root, mt_locked(mas->tree));
857 }
858
859 static inline void *mt_root_locked(struct maple_tree *mt)
860 {
861         return rcu_dereference_protected(mt->ma_root, mt_write_locked(mt));
862 }
863
864 /*
865  * mas_root_locked() - Get the maple tree root when holding the maple tree lock.
866  * @mas: The maple state.
867  *
868  * Return: The pointer to the root of the tree
869  */
870 static inline void *mas_root_locked(struct ma_state *mas)
871 {
872         return mt_root_locked(mas->tree);
873 }
874
875 static inline struct maple_metadata *ma_meta(struct maple_node *mn,
876                                              enum maple_type mt)
877 {
878         switch (mt) {
879         case maple_arange_64:
880                 return &mn->ma64.meta;
881         default:
882                 return &mn->mr64.meta;
883         }
884 }
885
886 /*
887  * ma_set_meta() - Set the metadata information of a node.
888  * @mn: The maple node
889  * @mt: The maple node type
890  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
891  * @end: The end of the data in this node.
892  */
893 static inline void ma_set_meta(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
894                                unsigned char offset, unsigned char end)
895 {
896         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
897
898         meta->gap = offset;
899         meta->end = end;
900 }
901
902 /*
903  * mt_clear_meta() - clear the metadata information of a node, if it exists
904  * @mt: The maple tree
905  * @mn: The maple node
906  * @type: The maple node type
907  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
908  * @end: The end of the data in this node.
909  */
910 static inline void mt_clear_meta(struct maple_tree *mt, struct maple_node *mn,
911                                   enum maple_type type)
912 {
913         struct maple_metadata *meta;
914         unsigned long *pivots;
915         void __rcu **slots;
916         void *next;
917
918         switch (type) {
919         case maple_range_64:
920                 pivots = mn->mr64.pivot;
921                 if (unlikely(pivots[MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2])) {
922                         slots = mn->mr64.slot;
923                         next = mt_slot_locked(mt, slots,
924                                               MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1);
925                         if (unlikely((mte_to_node(next) &&
926                                       mte_node_type(next))))
927                                 return; /* no metadata, could be node */
928                 }
929                 fallthrough;
930         case maple_arange_64:
931                 meta = ma_meta(mn, type);
932                 break;
933         default:
934                 return;
935         }
936
937         meta->gap = 0;
938         meta->end = 0;
939 }
940
941 /*
942  * ma_meta_end() - Get the data end of a node from the metadata
943  * @mn: The maple node
944  * @mt: The maple node type
945  */
946 static inline unsigned char ma_meta_end(struct maple_node *mn,
947                                         enum maple_type mt)
948 {
949         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
950
951         return meta->end;
952 }
953
954 /*
955  * ma_meta_gap() - Get the largest gap location of a node from the metadata
956  * @mn: The maple node
957  * @mt: The maple node type
958  */
959 static inline unsigned char ma_meta_gap(struct maple_node *mn,
960                                         enum maple_type mt)
961 {
962         return mn->ma64.meta.gap;
963 }
964
965 /*
966  * ma_set_meta_gap() - Set the largest gap location in a nodes metadata
967  * @mn: The maple node
968  * @mn: The maple node type
969  * @offset: The location of the largest gap.
970  */
971 static inline void ma_set_meta_gap(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
972                                    unsigned char offset)
973 {
974
975         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
976
977         meta->gap = offset;
978 }
979
980 /*
981  * mat_add() - Add a @dead_enode to the ma_topiary of a list of dead nodes.
982  * @mat - the ma_topiary, a linked list of dead nodes.
983  * @dead_enode - the node to be marked as dead and added to the tail of the list
984  *
985  * Add the @dead_enode to the linked list in @mat.
986  */
987 static inline void mat_add(struct ma_topiary *mat,
988                            struct maple_enode *dead_enode)
989 {
990         mte_set_node_dead(dead_enode);
991         mte_to_mat(dead_enode)->next = NULL;
992         if (!mat->tail) {
993                 mat->tail = mat->head = dead_enode;
994                 return;
995         }
996
997         mte_to_mat(mat->tail)->next = dead_enode;
998         mat->tail = dead_enode;
999 }
1000
1001 static void mt_free_walk(struct rcu_head *head);
1002 static void mt_destroy_walk(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
1003                             bool free);
1004 /*
1005  * mas_mat_destroy() - Free all nodes and subtrees in a dead list.
1006  * @mas - the maple state
1007  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
1008  *
1009  * Destroy walk a dead list.
1010  */
1011 static void mas_mat_destroy(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
1012 {
1013         struct maple_enode *next;
1014         struct maple_node *node;
1015         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
1016
1017         while (mat->head) {
1018                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
1019                 node = mte_to_node(mat->head);
1020                 mt_destroy_walk(mat->head, mas->tree, !in_rcu);
1021                 if (in_rcu)
1022                         call_rcu(&node->rcu, mt_free_walk);
1023                 mat->head = next;
1024         }
1025 }
1026 /*
1027  * mas_descend() - Descend into the slot stored in the ma_state.
1028  * @mas - the maple state.
1029  *
1030  * Note: Not RCU safe, only use in write side or debug code.
1031  */
1032 static inline void mas_descend(struct ma_state *mas)
1033 {
1034         enum maple_type type;
1035         unsigned long *pivots;
1036         struct maple_node *node;
1037         void __rcu **slots;
1038
1039         node = mas_mn(mas);
1040         type = mte_node_type(mas->node);
1041         pivots = ma_pivots(node, type);
1042         slots = ma_slots(node, type);
1043
1044         if (mas->offset)
1045                 mas->min = pivots[mas->offset - 1] + 1;
1046         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
1047         mas->node = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
1048 }
1049
1050 /*
1051  * mte_set_gap() - Set a maple node gap.
1052  * @mn: The encoded maple node
1053  * @gap: The offset of the gap to set
1054  * @val: The gap value
1055  */
1056 static inline void mte_set_gap(const struct maple_enode *mn,
1057                                  unsigned char gap, unsigned long val)
1058 {
1059         switch (mte_node_type(mn)) {
1060         default:
1061                 break;
1062         case maple_arange_64:
1063                 mte_to_node(mn)->ma64.gap[gap] = val;
1064                 break;
1065         }
1066 }
1067
1068 /*
1069  * mas_ascend() - Walk up a level of the tree.
1070  * @mas: The maple state
1071  *
1072  * Sets the @mas->max and @mas->min to the correct values when walking up.  This
1073  * may cause several levels of walking up to find the correct min and max.
1074  * May find a dead node which will cause a premature return.
1075  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise
1076  */
1077 static int mas_ascend(struct ma_state *mas)
1078 {
1079         struct maple_enode *p_enode; /* parent enode. */
1080         struct maple_enode *a_enode; /* ancestor enode. */
1081         struct maple_node *a_node; /* ancestor node. */
1082         struct maple_node *p_node; /* parent node. */
1083         unsigned char a_slot;
1084         enum maple_type a_type;
1085         unsigned long min, max;
1086         unsigned long *pivots;
1087         bool set_max = false, set_min = false;
1088
1089         a_node = mas_mn(mas);
1090         if (ma_is_root(a_node)) {
1091                 mas->offset = 0;
1092                 return 0;
1093         }
1094
1095         p_node = mte_parent(mas->node);
1096         if (unlikely(a_node == p_node))
1097                 return 1;
1098
1099         a_type = mas_parent_type(mas, mas->node);
1100         mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
1101         a_enode = mt_mk_node(p_node, a_type);
1102
1103         /* Check to make sure all parent information is still accurate */
1104         if (p_node != mte_parent(mas->node))
1105                 return 1;
1106
1107         mas->node = a_enode;
1108
1109         if (mte_is_root(a_enode)) {
1110                 mas->max = ULONG_MAX;
1111                 mas->min = 0;
1112                 return 0;
1113         }
1114
1115         if (!mas->min)
1116                 set_min = true;
1117
1118         if (mas->max == ULONG_MAX)
1119                 set_max = true;
1120
1121         min = 0;
1122         max = ULONG_MAX;
1123         do {
1124                 p_enode = a_enode;
1125                 a_type = mas_parent_type(mas, p_enode);
1126                 a_node = mte_parent(p_enode);
1127                 a_slot = mte_parent_slot(p_enode);
1128                 a_enode = mt_mk_node(a_node, a_type);
1129                 pivots = ma_pivots(a_node, a_type);
1130
1131                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1132                         return 1;
1133
1134                 if (!set_min && a_slot) {
1135                         set_min = true;
1136                         min = pivots[a_slot - 1] + 1;
1137                 }
1138
1139                 if (!set_max && a_slot < mt_pivots[a_type]) {
1140                         set_max = true;
1141                         max = pivots[a_slot];
1142                 }
1143
1144                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1145                         return 1;
1146
1147                 if (unlikely(ma_is_root(a_node)))
1148                         break;
1149
1150         } while (!set_min || !set_max);
1151
1152         mas->max = max;
1153         mas->min = min;
1154         return 0;
1155 }
1156
1157 /*
1158  * mas_pop_node() - Get a previously allocated maple node from the maple state.
1159  * @mas: The maple state
1160  *
1161  * Return: A pointer to a maple node.
1162  */
1163 static inline struct maple_node *mas_pop_node(struct ma_state *mas)
1164 {
1165         struct maple_alloc *ret, *node = mas->alloc;
1166         unsigned long total = mas_allocated(mas);
1167         unsigned int req = mas_alloc_req(mas);
1168
1169         /* nothing or a request pending. */
1170         if (WARN_ON(!total))
1171                 return NULL;
1172
1173         if (total == 1) {
1174                 /* single allocation in this ma_state */
1175                 mas->alloc = NULL;
1176                 ret = node;
1177                 goto single_node;
1178         }
1179
1180         if (node->node_count == 1) {
1181                 /* Single allocation in this node. */
1182                 mas->alloc = node->slot[0];
1183                 mas->alloc->total = node->total - 1;
1184                 ret = node;
1185                 goto new_head;
1186         }
1187         node->total--;
1188         ret = node->slot[--node->node_count];
1189         node->slot[node->node_count] = NULL;
1190
1191 single_node:
1192 new_head:
1193         if (req) {
1194                 req++;
1195                 mas_set_alloc_req(mas, req);
1196         }
1197
1198         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
1199         return (struct maple_node *)ret;
1200 }
1201
1202 /*
1203  * mas_push_node() - Push a node back on the maple state allocation.
1204  * @mas: The maple state
1205  * @used: The used maple node
1206  *
1207  * Stores the maple node back into @mas->alloc for reuse.  Updates allocated and
1208  * requested node count as necessary.
1209  */
1210 static inline void mas_push_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *used)
1211 {
1212         struct maple_alloc *reuse = (struct maple_alloc *)used;
1213         struct maple_alloc *head = mas->alloc;
1214         unsigned long count;
1215         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1216
1217         count = mas_allocated(mas);
1218
1219         reuse->request_count = 0;
1220         reuse->node_count = 0;
1221         if (count && (head->node_count < MAPLE_ALLOC_SLOTS)) {
1222                 head->slot[head->node_count++] = reuse;
1223                 head->total++;
1224                 goto done;
1225         }
1226
1227         reuse->total = 1;
1228         if ((head) && !((unsigned long)head & 0x1)) {
1229                 reuse->slot[0] = head;
1230                 reuse->node_count = 1;
1231                 reuse->total += head->total;
1232         }
1233
1234         mas->alloc = reuse;
1235 done:
1236         if (requested > 1)
1237                 mas_set_alloc_req(mas, requested - 1);
1238 }
1239
1240 /*
1241  * mas_alloc_nodes() - Allocate nodes into a maple state
1242  * @mas: The maple state
1243  * @gfp: The GFP Flags
1244  */
1245 static inline void mas_alloc_nodes(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
1246 {
1247         struct maple_alloc *node;
1248         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1249         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1250         unsigned int count;
1251         void **slots = NULL;
1252         unsigned int max_req = 0;
1253
1254         if (!requested)
1255                 return;
1256
1257         mas_set_alloc_req(mas, 0);
1258         if (mas->mas_flags & MA_STATE_PREALLOC) {
1259                 if (allocated)
1260                         return;
1261                 WARN_ON(!allocated);
1262         }
1263
1264         if (!allocated || mas->alloc->node_count == MAPLE_ALLOC_SLOTS) {
1265                 node = (struct maple_alloc *)mt_alloc_one(gfp);
1266                 if (!node)
1267                         goto nomem_one;
1268
1269                 if (allocated) {
1270                         node->slot[0] = mas->alloc;
1271                         node->node_count = 1;
1272                 } else {
1273                         node->node_count = 0;
1274                 }
1275
1276                 mas->alloc = node;
1277                 node->total = ++allocated;
1278                 requested--;
1279         }
1280
1281         node = mas->alloc;
1282         node->request_count = 0;
1283         while (requested) {
1284                 max_req = MAPLE_ALLOC_SLOTS - node->node_count;
1285                 slots = (void **)&node->slot[node->node_count];
1286                 max_req = min(requested, max_req);
1287                 count = mt_alloc_bulk(gfp, max_req, slots);
1288                 if (!count)
1289                         goto nomem_bulk;
1290
1291                 if (node->node_count == 0) {
1292                         node->slot[0]->node_count = 0;
1293                         node->slot[0]->request_count = 0;
1294                 }
1295
1296                 node->node_count += count;
1297                 allocated += count;
1298                 node = node->slot[0];
1299                 requested -= count;
1300         }
1301         mas->alloc->total = allocated;
1302         return;
1303
1304 nomem_bulk:
1305         /* Clean up potential freed allocations on bulk failure */
1306         memset(slots, 0, max_req * sizeof(unsigned long));
1307 nomem_one:
1308         mas_set_alloc_req(mas, requested);
1309         if (mas->alloc && !(((unsigned long)mas->alloc & 0x1)))
1310                 mas->alloc->total = allocated;
1311         mas_set_err(mas, -ENOMEM);
1312 }
1313
1314 /*
1315  * mas_free() - Free an encoded maple node
1316  * @mas: The maple state
1317  * @used: The encoded maple node to free.
1318  *
1319  * Uses rcu free if necessary, pushes @used back on the maple state allocations
1320  * otherwise.
1321  */
1322 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used)
1323 {
1324         struct maple_node *tmp = mte_to_node(used);
1325
1326         if (mt_in_rcu(mas->tree))
1327                 ma_free_rcu(tmp);
1328         else
1329                 mas_push_node(mas, tmp);
1330 }
1331
1332 /*
1333  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1334  * there is not enough nodes.
1335  * @mas: The maple state
1336  * @count: The number of nodes needed
1337  * @gfp: the gfp flags
1338  */
1339 static void mas_node_count_gfp(struct ma_state *mas, int count, gfp_t gfp)
1340 {
1341         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1342
1343         if (allocated < count) {
1344                 mas_set_alloc_req(mas, count - allocated);
1345                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
1346         }
1347 }
1348
1349 /*
1350  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1351  * there is not enough nodes.
1352  * @mas: The maple state
1353  * @count: The number of nodes needed
1354  *
1355  * Note: Uses GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN for gfp flags.
1356  */
1357 static void mas_node_count(struct ma_state *mas, int count)
1358 {
1359         return mas_node_count_gfp(mas, count, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1360 }
1361
1362 /*
1363  * mas_start() - Sets up maple state for operations.
1364  * @mas: The maple state.
1365  *
1366  * If mas->node == MAS_START, then set the min, max and depth to
1367  * defaults.
1368  *
1369  * Return:
1370  * - If mas->node is an error or not MAS_START, return NULL.
1371  * - If it's an empty tree:     NULL & mas->node == MAS_NONE
1372  * - If it's a single entry:    The entry & mas->node == MAS_ROOT
1373  * - If it's a tree:            NULL & mas->node == safe root node.
1374  */
1375 static inline struct maple_enode *mas_start(struct ma_state *mas)
1376 {
1377         if (likely(mas_is_start(mas))) {
1378                 struct maple_enode *root;
1379
1380                 mas->min = 0;
1381                 mas->max = ULONG_MAX;
1382
1383 retry:
1384                 mas->depth = 0;
1385                 root = mas_root(mas);
1386                 /* Tree with nodes */
1387                 if (likely(xa_is_node(root))) {
1388                         mas->depth = 1;
1389                         mas->node = mte_safe_root(root);
1390                         mas->offset = 0;
1391                         if (mte_dead_node(mas->node))
1392                                 goto retry;
1393
1394                         return NULL;
1395                 }
1396
1397                 /* empty tree */
1398                 if (unlikely(!root)) {
1399                         mas->node = MAS_NONE;
1400                         mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1401                         return NULL;
1402                 }
1403
1404                 /* Single entry tree */
1405                 mas->node = MAS_ROOT;
1406                 mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1407
1408                 /* Single entry tree. */
1409                 if (mas->index > 0)
1410                         return NULL;
1411
1412                 return root;
1413         }
1414
1415         return NULL;
1416 }
1417
1418 /*
1419  * ma_data_end() - Find the end of the data in a node.
1420  * @node: The maple node
1421  * @type: The maple node type
1422  * @pivots: The array of pivots in the node
1423  * @max: The maximum value in the node
1424  *
1425  * Uses metadata to find the end of the data when possible.
1426  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1427  */
1428 static inline unsigned char ma_data_end(struct maple_node *node,
1429                                         enum maple_type type,
1430                                         unsigned long *pivots,
1431                                         unsigned long max)
1432 {
1433         unsigned char offset;
1434
1435         if (!pivots)
1436                 return 0;
1437
1438         if (type == maple_arange_64)
1439                 return ma_meta_end(node, type);
1440
1441         offset = mt_pivots[type] - 1;
1442         if (likely(!pivots[offset]))
1443                 return ma_meta_end(node, type);
1444
1445         if (likely(pivots[offset] == max))
1446                 return offset;
1447
1448         return mt_pivots[type];
1449 }
1450
1451 /*
1452  * mas_data_end() - Find the end of the data (slot).
1453  * @mas: the maple state
1454  *
1455  * This method is optimized to check the metadata of a node if the node type
1456  * supports data end metadata.
1457  *
1458  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1459  */
1460 static inline unsigned char mas_data_end(struct ma_state *mas)
1461 {
1462         enum maple_type type;
1463         struct maple_node *node;
1464         unsigned char offset;
1465         unsigned long *pivots;
1466
1467         type = mte_node_type(mas->node);
1468         node = mas_mn(mas);
1469         if (type == maple_arange_64)
1470                 return ma_meta_end(node, type);
1471
1472         pivots = ma_pivots(node, type);
1473         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
1474                 return 0;
1475
1476         offset = mt_pivots[type] - 1;
1477         if (likely(!pivots[offset]))
1478                 return ma_meta_end(node, type);
1479
1480         if (likely(pivots[offset] == mas->max))
1481                 return offset;
1482
1483         return mt_pivots[type];
1484 }
1485
1486 /*
1487  * mas_leaf_max_gap() - Returns the largest gap in a leaf node
1488  * @mas - the maple state
1489  *
1490  * Return: The maximum gap in the leaf.
1491  */
1492 static unsigned long mas_leaf_max_gap(struct ma_state *mas)
1493 {
1494         enum maple_type mt;
1495         unsigned long pstart, gap, max_gap;
1496         struct maple_node *mn;
1497         unsigned long *pivots;
1498         void __rcu **slots;
1499         unsigned char i;
1500         unsigned char max_piv;
1501
1502         mt = mte_node_type(mas->node);
1503         mn = mas_mn(mas);
1504         slots = ma_slots(mn, mt);
1505         max_gap = 0;
1506         if (unlikely(ma_is_dense(mt))) {
1507                 gap = 0;
1508                 for (i = 0; i < mt_slots[mt]; i++) {
1509                         if (slots[i]) {
1510                                 if (gap > max_gap)
1511                                         max_gap = gap;
1512                                 gap = 0;
1513                         } else {
1514                                 gap++;
1515                         }
1516                 }
1517                 if (gap > max_gap)
1518                         max_gap = gap;
1519                 return max_gap;
1520         }
1521
1522         /*
1523          * Check the first implied pivot optimizes the loop below and slot 1 may
1524          * be skipped if there is a gap in slot 0.
1525          */
1526         pivots = ma_pivots(mn, mt);
1527         if (likely(!slots[0])) {
1528                 max_gap = pivots[0] - mas->min + 1;
1529                 i = 2;
1530         } else {
1531                 i = 1;
1532         }
1533
1534         /* reduce max_piv as the special case is checked before the loop */
1535         max_piv = ma_data_end(mn, mt, pivots, mas->max) - 1;
1536         /*
1537          * Check end implied pivot which can only be a gap on the right most
1538          * node.
1539          */
1540         if (unlikely(mas->max == ULONG_MAX) && !slots[max_piv + 1]) {
1541                 gap = ULONG_MAX - pivots[max_piv];
1542                 if (gap > max_gap)
1543                         max_gap = gap;
1544         }
1545
1546         for (; i <= max_piv; i++) {
1547                 /* data == no gap. */
1548                 if (likely(slots[i]))
1549                         continue;
1550
1551                 pstart = pivots[i - 1];
1552                 gap = pivots[i] - pstart;
1553                 if (gap > max_gap)
1554                         max_gap = gap;
1555
1556                 /* There cannot be two gaps in a row. */
1557                 i++;
1558         }
1559         return max_gap;
1560 }
1561
1562 /*
1563  * ma_max_gap() - Get the maximum gap in a maple node (non-leaf)
1564  * @node: The maple node
1565  * @gaps: The pointer to the gaps
1566  * @mt: The maple node type
1567  * @*off: Pointer to store the offset location of the gap.
1568  *
1569  * Uses the metadata data end to scan backwards across set gaps.
1570  *
1571  * Return: The maximum gap value
1572  */
1573 static inline unsigned long
1574 ma_max_gap(struct maple_node *node, unsigned long *gaps, enum maple_type mt,
1575             unsigned char *off)
1576 {
1577         unsigned char offset, i;
1578         unsigned long max_gap = 0;
1579
1580         i = offset = ma_meta_end(node, mt);
1581         do {
1582                 if (gaps[i] > max_gap) {
1583                         max_gap = gaps[i];
1584                         offset = i;
1585                 }
1586         } while (i--);
1587
1588         *off = offset;
1589         return max_gap;
1590 }
1591
1592 /*
1593  * mas_max_gap() - find the largest gap in a non-leaf node and set the slot.
1594  * @mas: The maple state.
1595  *
1596  * Return: The gap value.
1597  */
1598 static inline unsigned long mas_max_gap(struct ma_state *mas)
1599 {
1600         unsigned long *gaps;
1601         unsigned char offset;
1602         enum maple_type mt;
1603         struct maple_node *node;
1604
1605         mt = mte_node_type(mas->node);
1606         if (ma_is_leaf(mt))
1607                 return mas_leaf_max_gap(mas);
1608
1609         node = mas_mn(mas);
1610         MAS_BUG_ON(mas, mt != maple_arange_64);
1611         offset = ma_meta_gap(node, mt);
1612         gaps = ma_gaps(node, mt);
1613         return gaps[offset];
1614 }
1615
1616 /*
1617  * mas_parent_gap() - Set the parent gap and any gaps above, as needed
1618  * @mas: The maple state
1619  * @offset: The gap offset in the parent to set
1620  * @new: The new gap value.
1621  *
1622  * Set the parent gap then continue to set the gap upwards, using the metadata
1623  * of the parent to see if it is necessary to check the node above.
1624  */
1625 static inline void mas_parent_gap(struct ma_state *mas, unsigned char offset,
1626                 unsigned long new)
1627 {
1628         unsigned long meta_gap = 0;
1629         struct maple_node *pnode;
1630         struct maple_enode *penode;
1631         unsigned long *pgaps;
1632         unsigned char meta_offset;
1633         enum maple_type pmt;
1634
1635         pnode = mte_parent(mas->node);
1636         pmt = mas_parent_type(mas, mas->node);
1637         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1638         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1639
1640 ascend:
1641         MAS_BUG_ON(mas, pmt != maple_arange_64);
1642         meta_offset = ma_meta_gap(pnode, pmt);
1643         meta_gap = pgaps[meta_offset];
1644
1645         pgaps[offset] = new;
1646
1647         if (meta_gap == new)
1648                 return;
1649
1650         if (offset != meta_offset) {
1651                 if (meta_gap > new)
1652                         return;
1653
1654                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, offset);
1655         } else if (new < meta_gap) {
1656                 new = ma_max_gap(pnode, pgaps, pmt, &meta_offset);
1657                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, meta_offset);
1658         }
1659
1660         if (ma_is_root(pnode))
1661                 return;
1662
1663         /* Go to the parent node. */
1664         pnode = mte_parent(penode);
1665         pmt = mas_parent_type(mas, penode);
1666         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1667         offset = mte_parent_slot(penode);
1668         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1669         goto ascend;
1670 }
1671
1672 /*
1673  * mas_update_gap() - Update a nodes gaps and propagate up if necessary.
1674  * @mas - the maple state.
1675  */
1676 static inline void mas_update_gap(struct ma_state *mas)
1677 {
1678         unsigned char pslot;
1679         unsigned long p_gap;
1680         unsigned long max_gap;
1681
1682         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
1683                 return;
1684
1685         if (mte_is_root(mas->node))
1686                 return;
1687
1688         max_gap = mas_max_gap(mas);
1689
1690         pslot = mte_parent_slot(mas->node);
1691         p_gap = ma_gaps(mte_parent(mas->node),
1692                         mas_parent_type(mas, mas->node))[pslot];
1693
1694         if (p_gap != max_gap)
1695                 mas_parent_gap(mas, pslot, max_gap);
1696 }
1697
1698 /*
1699  * mas_adopt_children() - Set the parent pointer of all nodes in @parent to
1700  * @parent with the slot encoded.
1701  * @mas - the maple state (for the tree)
1702  * @parent - the maple encoded node containing the children.
1703  */
1704 static inline void mas_adopt_children(struct ma_state *mas,
1705                 struct maple_enode *parent)
1706 {
1707         enum maple_type type = mte_node_type(parent);
1708         struct maple_node *node = mte_to_node(parent);
1709         void __rcu **slots = ma_slots(node, type);
1710         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, type);
1711         struct maple_enode *child;
1712         unsigned char offset;
1713
1714         offset = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
1715         do {
1716                 child = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1717                 mas_set_parent(mas, child, parent, offset);
1718         } while (offset--);
1719 }
1720
1721 /*
1722  * mas_put_in_tree() - Put a new node in the tree, smp_wmb(), and mark the old
1723  * node as dead.
1724  * @mas - the maple state with the new node
1725  * @old_enode - The old maple encoded node to replace.
1726  */
1727 static inline void mas_put_in_tree(struct ma_state *mas,
1728                 struct maple_enode *old_enode)
1729         __must_hold(mas->tree->ma_lock)
1730 {
1731         unsigned char offset;
1732         void __rcu **slots;
1733
1734         if (mte_is_root(mas->node)) {
1735                 mas_mn(mas)->parent = ma_parent_ptr(mas_tree_parent(mas));
1736                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
1737                 mas_set_height(mas);
1738         } else {
1739
1740                 offset = mte_parent_slot(mas->node);
1741                 slots = ma_slots(mte_parent(mas->node),
1742                                  mas_parent_type(mas, mas->node));
1743                 rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
1744         }
1745
1746         mte_set_node_dead(old_enode);
1747 }
1748
1749 /*
1750  * mas_replace_node() - Replace a node by putting it in the tree, marking it
1751  * dead, and freeing it.
1752  * the parent encoding to locate the maple node in the tree.
1753  * @mas - the ma_state with @mas->node pointing to the new node.
1754  * @old_enode - The old maple encoded node.
1755  */
1756 static inline void mas_replace_node(struct ma_state *mas,
1757                 struct maple_enode *old_enode)
1758         __must_hold(mas->tree->ma_lock)
1759 {
1760         mas_put_in_tree(mas, old_enode);
1761         mas_free(mas, old_enode);
1762 }
1763
1764 /*
1765  * mas_find_child() - Find a child who has the parent @mas->node.
1766  * @mas: the maple state with the parent.
1767  * @child: the maple state to store the child.
1768  */
1769 static inline bool mas_find_child(struct ma_state *mas, struct ma_state *child)
1770         __must_hold(mas->tree->ma_lock)
1771 {
1772         enum maple_type mt;
1773         unsigned char offset;
1774         unsigned char end;
1775         unsigned long *pivots;
1776         struct maple_enode *entry;
1777         struct maple_node *node;
1778         void __rcu **slots;
1779
1780         mt = mte_node_type(mas->node);
1781         node = mas_mn(mas);
1782         slots = ma_slots(node, mt);
1783         pivots = ma_pivots(node, mt);
1784         end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
1785         for (offset = mas->offset; offset <= end; offset++) {
1786                 entry = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1787                 if (mte_parent(entry) == node) {
1788                         *child = *mas;
1789                         mas->offset = offset + 1;
1790                         child->offset = offset;
1791                         mas_descend(child);
1792                         child->offset = 0;
1793                         return true;
1794                 }
1795         }
1796         return false;
1797 }
1798
1799 /*
1800  * mab_shift_right() - Shift the data in mab right. Note, does not clean out the
1801  * old data or set b_node->b_end.
1802  * @b_node: the maple_big_node
1803  * @shift: the shift count
1804  */
1805 static inline void mab_shift_right(struct maple_big_node *b_node,
1806                                  unsigned char shift)
1807 {
1808         unsigned long size = b_node->b_end * sizeof(unsigned long);
1809
1810         memmove(b_node->pivot + shift, b_node->pivot, size);
1811         memmove(b_node->slot + shift, b_node->slot, size);
1812         if (b_node->type == maple_arange_64)
1813                 memmove(b_node->gap + shift, b_node->gap, size);
1814 }
1815
1816 /*
1817  * mab_middle_node() - Check if a middle node is needed (unlikely)
1818  * @b_node: the maple_big_node that contains the data.
1819  * @size: the amount of data in the b_node
1820  * @split: the potential split location
1821  * @slot_count: the size that can be stored in a single node being considered.
1822  *
1823  * Return: true if a middle node is required.
1824  */
1825 static inline bool mab_middle_node(struct maple_big_node *b_node, int split,
1826                                    unsigned char slot_count)
1827 {
1828         unsigned char size = b_node->b_end;
1829
1830         if (size >= 2 * slot_count)
1831                 return true;
1832
1833         if (!b_node->slot[split] && (size >= 2 * slot_count - 1))
1834                 return true;
1835
1836         return false;
1837 }
1838
1839 /*
1840  * mab_no_null_split() - ensure the split doesn't fall on a NULL
1841  * @b_node: the maple_big_node with the data
1842  * @split: the suggested split location
1843  * @slot_count: the number of slots in the node being considered.
1844  *
1845  * Return: the split location.
1846  */
1847 static inline int mab_no_null_split(struct maple_big_node *b_node,
1848                                     unsigned char split, unsigned char slot_count)
1849 {
1850         if (!b_node->slot[split]) {
1851                 /*
1852                  * If the split is less than the max slot && the right side will
1853                  * still be sufficient, then increment the split on NULL.
1854                  */
1855                 if ((split < slot_count - 1) &&
1856                     (b_node->b_end - split) > (mt_min_slots[b_node->type]))
1857                         split++;
1858                 else
1859                         split--;
1860         }
1861         return split;
1862 }
1863
1864 /*
1865  * mab_calc_split() - Calculate the split location and if there needs to be two
1866  * splits.
1867  * @bn: The maple_big_node with the data
1868  * @mid_split: The second split, if required.  0 otherwise.
1869  *
1870  * Return: The first split location.  The middle split is set in @mid_split.
1871  */
1872 static inline int mab_calc_split(struct ma_state *mas,
1873          struct maple_big_node *bn, unsigned char *mid_split, unsigned long min)
1874 {
1875         unsigned char b_end = bn->b_end;
1876         int split = b_end / 2; /* Assume equal split. */
1877         unsigned char slot_min, slot_count = mt_slots[bn->type];
1878
1879         /*
1880          * To support gap tracking, all NULL entries are kept together and a node cannot
1881          * end on a NULL entry, with the exception of the left-most leaf.  The
1882          * limitation means that the split of a node must be checked for this condition
1883          * and be able to put more data in one direction or the other.
1884          */
1885         if (unlikely((mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))) {
1886                 *mid_split = 0;
1887                 split = b_end - mt_min_slots[bn->type];
1888
1889                 if (!ma_is_leaf(bn->type))
1890                         return split;
1891
1892                 mas->mas_flags |= MA_STATE_REBALANCE;
1893                 if (!bn->slot[split])
1894                         split--;
1895                 return split;
1896         }
1897
1898         /*
1899          * Although extremely rare, it is possible to enter what is known as the 3-way
1900          * split scenario.  The 3-way split comes about by means of a store of a range
1901          * that overwrites the end and beginning of two full nodes.  The result is a set
1902          * of entries that cannot be stored in 2 nodes.  Sometimes, these two nodes can
1903          * also be located in different parent nodes which are also full.  This can
1904          * carry upwards all the way to the root in the worst case.
1905          */
1906         if (unlikely(mab_middle_node(bn, split, slot_count))) {
1907                 split = b_end / 3;
1908                 *mid_split = split * 2;
1909         } else {
1910                 slot_min = mt_min_slots[bn->type];
1911
1912                 *mid_split = 0;
1913                 /*
1914                  * Avoid having a range less than the slot count unless it
1915                  * causes one node to be deficient.
1916                  * NOTE: mt_min_slots is 1 based, b_end and split are zero.
1917                  */
1918                 while ((split < slot_count - 1) &&
1919                        ((bn->pivot[split] - min) < slot_count - 1) &&
1920                        (b_end - split > slot_min))
1921                         split++;
1922         }
1923
1924         /* Avoid ending a node on a NULL entry */
1925         split = mab_no_null_split(bn, split, slot_count);
1926
1927         if (unlikely(*mid_split))
1928                 *mid_split = mab_no_null_split(bn, *mid_split, slot_count);
1929
1930         return split;
1931 }
1932
1933 /*
1934  * mas_mab_cp() - Copy data from a maple state inclusively to a maple_big_node
1935  * and set @b_node->b_end to the next free slot.
1936  * @mas: The maple state
1937  * @mas_start: The starting slot to copy
1938  * @mas_end: The end slot to copy (inclusively)
1939  * @b_node: The maple_big_node to place the data
1940  * @mab_start: The starting location in maple_big_node to store the data.
1941  */
1942 static inline void mas_mab_cp(struct ma_state *mas, unsigned char mas_start,
1943                         unsigned char mas_end, struct maple_big_node *b_node,
1944                         unsigned char mab_start)
1945 {
1946         enum maple_type mt;
1947         struct maple_node *node;
1948         void __rcu **slots;
1949         unsigned long *pivots, *gaps;
1950         int i = mas_start, j = mab_start;
1951         unsigned char piv_end;
1952
1953         node = mas_mn(mas);
1954         mt = mte_node_type(mas->node);
1955         pivots = ma_pivots(node, mt);
1956         if (!i) {
1957                 b_node->pivot[j] = pivots[i++];
1958                 if (unlikely(i > mas_end))
1959                         goto complete;
1960                 j++;
1961         }
1962
1963         piv_end = min(mas_end, mt_pivots[mt]);
1964         for (; i < piv_end; i++, j++) {
1965                 b_node->pivot[j] = pivots[i];
1966                 if (unlikely(!b_node->pivot[j]))
1967                         break;
1968
1969                 if (unlikely(mas->max == b_node->pivot[j]))
1970                         goto complete;
1971         }
1972
1973         if (likely(i <= mas_end))
1974                 b_node->pivot[j] = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, mt);
1975
1976 complete:
1977         b_node->b_end = ++j;
1978         j -= mab_start;
1979         slots = ma_slots(node, mt);
1980         memcpy(b_node->slot + mab_start, slots + mas_start, sizeof(void *) * j);
1981         if (!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree)) {
1982                 gaps = ma_gaps(node, mt);
1983                 memcpy(b_node->gap + mab_start, gaps + mas_start,
1984                        sizeof(unsigned long) * j);
1985         }
1986 }
1987
1988 /*
1989  * mas_leaf_set_meta() - Set the metadata of a leaf if possible.
1990  * @mas: The maple state
1991  * @node: The maple node
1992  * @pivots: pointer to the maple node pivots
1993  * @mt: The maple type
1994  * @end: The assumed end
1995  *
1996  * Note, end may be incremented within this function but not modified at the
1997  * source.  This is fine since the metadata is the last thing to be stored in a
1998  * node during a write.
1999  */
2000 static inline void mas_leaf_set_meta(struct ma_state *mas,
2001                 struct maple_node *node, unsigned long *pivots,
2002                 enum maple_type mt, unsigned char end)
2003 {
2004         /* There is no room for metadata already */
2005         if (mt_pivots[mt] <= end)
2006                 return;
2007
2008         if (pivots[end] && pivots[end] < mas->max)
2009                 end++;
2010
2011         if (end < mt_slots[mt] - 1)
2012                 ma_set_meta(node, mt, 0, end);
2013 }
2014
2015 /*
2016  * mab_mas_cp() - Copy data from maple_big_node to a maple encoded node.
2017  * @b_node: the maple_big_node that has the data
2018  * @mab_start: the start location in @b_node.
2019  * @mab_end: The end location in @b_node (inclusively)
2020  * @mas: The maple state with the maple encoded node.
2021  */
2022 static inline void mab_mas_cp(struct maple_big_node *b_node,
2023                               unsigned char mab_start, unsigned char mab_end,
2024                               struct ma_state *mas, bool new_max)
2025 {
2026         int i, j = 0;
2027         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
2028         struct maple_node *node = mte_to_node(mas->node);
2029         void __rcu **slots = ma_slots(node, mt);
2030         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, mt);
2031         unsigned long *gaps = NULL;
2032         unsigned char end;
2033
2034         if (mab_end - mab_start > mt_pivots[mt])
2035                 mab_end--;
2036
2037         if (!pivots[mt_pivots[mt] - 1])
2038                 slots[mt_pivots[mt]] = NULL;
2039
2040         i = mab_start;
2041         do {
2042                 pivots[j++] = b_node->pivot[i++];
2043         } while (i <= mab_end && likely(b_node->pivot[i]));
2044
2045         memcpy(slots, b_node->slot + mab_start,
2046                sizeof(void *) * (i - mab_start));
2047
2048         if (new_max)
2049                 mas->max = b_node->pivot[i - 1];
2050
2051         end = j - 1;
2052         if (likely(!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree))) {
2053                 unsigned long max_gap = 0;
2054                 unsigned char offset = 0;
2055
2056                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2057                 do {
2058                         gaps[--j] = b_node->gap[--i];
2059                         if (gaps[j] > max_gap) {
2060                                 offset = j;
2061                                 max_gap = gaps[j];
2062                         }
2063                 } while (j);
2064
2065                 ma_set_meta(node, mt, offset, end);
2066         } else {
2067                 mas_leaf_set_meta(mas, node, pivots, mt, end);
2068         }
2069 }
2070
2071 /*
2072  * mas_bulk_rebalance() - Rebalance the end of a tree after a bulk insert.
2073  * @mas: The maple state
2074  * @end: The maple node end
2075  * @mt: The maple node type
2076  */
2077 static inline void mas_bulk_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end,
2078                                       enum maple_type mt)
2079 {
2080         if (!(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
2081                 return;
2082
2083         if (mte_is_root(mas->node))
2084                 return;
2085
2086         if (end > mt_min_slots[mt]) {
2087                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
2088                 return;
2089         }
2090 }
2091
2092 /*
2093  * mas_store_b_node() - Store an @entry into the b_node while also copying the
2094  * data from a maple encoded node.
2095  * @wr_mas: the maple write state
2096  * @b_node: the maple_big_node to fill with data
2097  * @offset_end: the offset to end copying
2098  *
2099  * Return: The actual end of the data stored in @b_node
2100  */
2101 static noinline_for_kasan void mas_store_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
2102                 struct maple_big_node *b_node, unsigned char offset_end)
2103 {
2104         unsigned char slot;
2105         unsigned char b_end;
2106         /* Possible underflow of piv will wrap back to 0 before use. */
2107         unsigned long piv;
2108         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2109
2110         b_node->type = wr_mas->type;
2111         b_end = 0;
2112         slot = mas->offset;
2113         if (slot) {
2114                 /* Copy start data up to insert. */
2115                 mas_mab_cp(mas, 0, slot - 1, b_node, 0);
2116                 b_end = b_node->b_end;
2117                 piv = b_node->pivot[b_end - 1];
2118         } else
2119                 piv = mas->min - 1;
2120
2121         if (piv + 1 < mas->index) {
2122                 /* Handle range starting after old range */
2123                 b_node->slot[b_end] = wr_mas->content;
2124                 if (!wr_mas->content)
2125                         b_node->gap[b_end] = mas->index - 1 - piv;
2126                 b_node->pivot[b_end++] = mas->index - 1;
2127         }
2128
2129         /* Store the new entry. */
2130         mas->offset = b_end;
2131         b_node->slot[b_end] = wr_mas->entry;
2132         b_node->pivot[b_end] = mas->last;
2133
2134         /* Appended. */
2135         if (mas->last >= mas->max)
2136                 goto b_end;
2137
2138         /* Handle new range ending before old range ends */
2139         piv = mas_safe_pivot(mas, wr_mas->pivots, offset_end, wr_mas->type);
2140         if (piv > mas->last) {
2141                 if (piv == ULONG_MAX)
2142                         mas_bulk_rebalance(mas, b_node->b_end, wr_mas->type);
2143
2144                 if (offset_end != slot)
2145                         wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
2146                                                           offset_end);
2147
2148                 b_node->slot[++b_end] = wr_mas->content;
2149                 if (!wr_mas->content)
2150                         b_node->gap[b_end] = piv - mas->last + 1;
2151                 b_node->pivot[b_end] = piv;
2152         }
2153
2154         slot = offset_end + 1;
2155         if (slot > wr_mas->node_end)
2156                 goto b_end;
2157
2158         /* Copy end data to the end of the node. */
2159         mas_mab_cp(mas, slot, wr_mas->node_end + 1, b_node, ++b_end);
2160         b_node->b_end--;
2161         return;
2162
2163 b_end:
2164         b_node->b_end = b_end;
2165 }
2166
2167 /*
2168  * mas_prev_sibling() - Find the previous node with the same parent.
2169  * @mas: the maple state
2170  *
2171  * Return: True if there is a previous sibling, false otherwise.
2172  */
2173 static inline bool mas_prev_sibling(struct ma_state *mas)
2174 {
2175         unsigned int p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
2176
2177         if (mte_is_root(mas->node))
2178                 return false;
2179
2180         if (!p_slot)
2181                 return false;
2182
2183         mas_ascend(mas);
2184         mas->offset = p_slot - 1;
2185         mas_descend(mas);
2186         return true;
2187 }
2188
2189 /*
2190  * mas_next_sibling() - Find the next node with the same parent.
2191  * @mas: the maple state
2192  *
2193  * Return: true if there is a next sibling, false otherwise.
2194  */
2195 static inline bool mas_next_sibling(struct ma_state *mas)
2196 {
2197         MA_STATE(parent, mas->tree, mas->index, mas->last);
2198
2199         if (mte_is_root(mas->node))
2200                 return false;
2201
2202         parent = *mas;
2203         mas_ascend(&parent);
2204         parent.offset = mte_parent_slot(mas->node) + 1;
2205         if (parent.offset > mas_data_end(&parent))
2206                 return false;
2207
2208         *mas = parent;
2209         mas_descend(mas);
2210         return true;
2211 }
2212
2213 /*
2214  * mte_node_or_node() - Return the encoded node or MAS_NONE.
2215  * @enode: The encoded maple node.
2216  *
2217  * Shorthand to avoid setting %NULLs in the tree or maple_subtree_state.
2218  *
2219  * Return: @enode or MAS_NONE
2220  */
2221 static inline struct maple_enode *mte_node_or_none(struct maple_enode *enode)
2222 {
2223         if (enode)
2224                 return enode;
2225
2226         return ma_enode_ptr(MAS_NONE);
2227 }
2228
2229 /*
2230  * mas_wr_node_walk() - Find the correct offset for the index in the @mas.
2231  * @wr_mas: The maple write state
2232  *
2233  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
2234  */
2235 static inline void mas_wr_node_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
2236 {
2237         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2238         unsigned char count, offset;
2239
2240         if (unlikely(ma_is_dense(wr_mas->type))) {
2241                 wr_mas->r_max = wr_mas->r_min = mas->index;
2242                 mas->offset = mas->index = mas->min;
2243                 return;
2244         }
2245
2246         wr_mas->node = mas_mn(wr_mas->mas);
2247         wr_mas->pivots = ma_pivots(wr_mas->node, wr_mas->type);
2248         count = wr_mas->node_end = ma_data_end(wr_mas->node, wr_mas->type,
2249                                                wr_mas->pivots, mas->max);
2250         offset = mas->offset;
2251
2252         while (offset < count && mas->index > wr_mas->pivots[offset])
2253                 offset++;
2254
2255         wr_mas->r_max = offset < count ? wr_mas->pivots[offset] : mas->max;
2256         wr_mas->r_min = mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, offset);
2257         wr_mas->offset_end = mas->offset = offset;
2258 }
2259
2260 /*
2261  * mast_rebalance_next() - Rebalance against the next node
2262  * @mast: The maple subtree state
2263  * @old_r: The encoded maple node to the right (next node).
2264  */
2265 static inline void mast_rebalance_next(struct maple_subtree_state *mast)
2266 {
2267         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2268
2269         mas_mab_cp(mast->orig_r, 0, mt_slot_count(mast->orig_r->node),
2270                    mast->bn, b_end);
2271         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2272 }
2273
2274 /*
2275  * mast_rebalance_prev() - Rebalance against the previous node
2276  * @mast: The maple subtree state
2277  * @old_l: The encoded maple node to the left (previous node)
2278  */
2279 static inline void mast_rebalance_prev(struct maple_subtree_state *mast)
2280 {
2281         unsigned char end = mas_data_end(mast->orig_l) + 1;
2282         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2283
2284         mab_shift_right(mast->bn, end);
2285         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, end - 1, mast->bn, 0);
2286         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2287         mast->orig_l->index = mast->orig_l->min;
2288         mast->bn->b_end = end + b_end;
2289         mast->l->offset += end;
2290 }
2291
2292 /*
2293  * mast_spanning_rebalance() - Rebalance nodes with nearest neighbour favouring
2294  * the node to the right.  Checking the nodes to the right then the left at each
2295  * level upwards until root is reached.
2296  * Data is copied into the @mast->bn.
2297  * @mast: The maple_subtree_state.
2298  */
2299 static inline
2300 bool mast_spanning_rebalance(struct maple_subtree_state *mast)
2301 {
2302         struct ma_state r_tmp = *mast->orig_r;
2303         struct ma_state l_tmp = *mast->orig_l;
2304         unsigned char depth = 0;
2305
2306         r_tmp = *mast->orig_r;
2307         l_tmp = *mast->orig_l;
2308         do {
2309                 mas_ascend(mast->orig_r);
2310                 mas_ascend(mast->orig_l);
2311                 depth++;
2312                 if (mast->orig_r->offset < mas_data_end(mast->orig_r)) {
2313                         mast->orig_r->offset++;
2314                         do {
2315                                 mas_descend(mast->orig_r);
2316                                 mast->orig_r->offset = 0;
2317                         } while (--depth);
2318
2319                         mast_rebalance_next(mast);
2320                         *mast->orig_l = l_tmp;
2321                         return true;
2322                 } else if (mast->orig_l->offset != 0) {
2323                         mast->orig_l->offset--;
2324                         do {
2325                                 mas_descend(mast->orig_l);
2326                                 mast->orig_l->offset =
2327                                         mas_data_end(mast->orig_l);
2328                         } while (--depth);
2329
2330                         mast_rebalance_prev(mast);
2331                         *mast->orig_r = r_tmp;
2332                         return true;
2333                 }
2334         } while (!mte_is_root(mast->orig_r->node));
2335
2336         *mast->orig_r = r_tmp;
2337         *mast->orig_l = l_tmp;
2338         return false;
2339 }
2340
2341 /*
2342  * mast_ascend() - Ascend the original left and right maple states.
2343  * @mast: the maple subtree state.
2344  *
2345  * Ascend the original left and right sides.  Set the offsets to point to the
2346  * data already in the new tree (@mast->l and @mast->r).
2347  */
2348 static inline void mast_ascend(struct maple_subtree_state *mast)
2349 {
2350         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_r,  NULL);
2351         mas_ascend(mast->orig_l);
2352         mas_ascend(mast->orig_r);
2353
2354         mast->orig_r->offset = 0;
2355         mast->orig_r->index = mast->r->max;
2356         /* last should be larger than or equal to index */
2357         if (mast->orig_r->last < mast->orig_r->index)
2358                 mast->orig_r->last = mast->orig_r->index;
2359
2360         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_r->node);
2361         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2362         /* Set up the left side of things */
2363         mast->orig_l->offset = 0;
2364         mast->orig_l->index = mast->l->min;
2365         wr_mas.mas = mast->orig_l;
2366         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2367         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2368
2369         mast->bn->type = wr_mas.type;
2370 }
2371
2372 /*
2373  * mas_new_ma_node() - Create and return a new maple node.  Helper function.
2374  * @mas: the maple state with the allocations.
2375  * @b_node: the maple_big_node with the type encoding.
2376  *
2377  * Use the node type from the maple_big_node to allocate a new node from the
2378  * ma_state.  This function exists mainly for code readability.
2379  *
2380  * Return: A new maple encoded node
2381  */
2382 static inline struct maple_enode
2383 *mas_new_ma_node(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
2384 {
2385         return mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)), b_node->type);
2386 }
2387
2388 /*
2389  * mas_mab_to_node() - Set up right and middle nodes
2390  *
2391  * @mas: the maple state that contains the allocations.
2392  * @b_node: the node which contains the data.
2393  * @left: The pointer which will have the left node
2394  * @right: The pointer which may have the right node
2395  * @middle: the pointer which may have the middle node (rare)
2396  * @mid_split: the split location for the middle node
2397  *
2398  * Return: the split of left.
2399  */
2400 static inline unsigned char mas_mab_to_node(struct ma_state *mas,
2401         struct maple_big_node *b_node, struct maple_enode **left,
2402         struct maple_enode **right, struct maple_enode **middle,
2403         unsigned char *mid_split, unsigned long min)
2404 {
2405         unsigned char split = 0;
2406         unsigned char slot_count = mt_slots[b_node->type];
2407
2408         *left = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2409         *right = NULL;
2410         *middle = NULL;
2411         *mid_split = 0;
2412
2413         if (b_node->b_end < slot_count) {
2414                 split = b_node->b_end;
2415         } else {
2416                 split = mab_calc_split(mas, b_node, mid_split, min);
2417                 *right = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2418         }
2419
2420         if (*mid_split)
2421                 *middle = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2422
2423         return split;
2424
2425 }
2426
2427 /*
2428  * mab_set_b_end() - Add entry to b_node at b_node->b_end and increment the end
2429  * pointer.
2430  * @b_node - the big node to add the entry
2431  * @mas - the maple state to get the pivot (mas->max)
2432  * @entry - the entry to add, if NULL nothing happens.
2433  */
2434 static inline void mab_set_b_end(struct maple_big_node *b_node,
2435                                  struct ma_state *mas,
2436                                  void *entry)
2437 {
2438         if (!entry)
2439                 return;
2440
2441         b_node->slot[b_node->b_end] = entry;
2442         if (mt_is_alloc(mas->tree))
2443                 b_node->gap[b_node->b_end] = mas_max_gap(mas);
2444         b_node->pivot[b_node->b_end++] = mas->max;
2445 }
2446
2447 /*
2448  * mas_set_split_parent() - combine_then_separate helper function.  Sets the parent
2449  * of @mas->node to either @left or @right, depending on @slot and @split
2450  *
2451  * @mas - the maple state with the node that needs a parent
2452  * @left - possible parent 1
2453  * @right - possible parent 2
2454  * @slot - the slot the mas->node was placed
2455  * @split - the split location between @left and @right
2456  */
2457 static inline void mas_set_split_parent(struct ma_state *mas,
2458                                         struct maple_enode *left,
2459                                         struct maple_enode *right,
2460                                         unsigned char *slot, unsigned char split)
2461 {
2462         if (mas_is_none(mas))
2463                 return;
2464
2465         if ((*slot) <= split)
2466                 mas_set_parent(mas, mas->node, left, *slot);
2467         else if (right)
2468                 mas_set_parent(mas, mas->node, right, (*slot) - split - 1);
2469
2470         (*slot)++;
2471 }
2472
2473 /*
2474  * mte_mid_split_check() - Check if the next node passes the mid-split
2475  * @**l: Pointer to left encoded maple node.
2476  * @**m: Pointer to middle encoded maple node.
2477  * @**r: Pointer to right encoded maple node.
2478  * @slot: The offset
2479  * @*split: The split location.
2480  * @mid_split: The middle split.
2481  */
2482 static inline void mte_mid_split_check(struct maple_enode **l,
2483                                        struct maple_enode **r,
2484                                        struct maple_enode *right,
2485                                        unsigned char slot,
2486                                        unsigned char *split,
2487                                        unsigned char mid_split)
2488 {
2489         if (*r == right)
2490                 return;
2491
2492         if (slot < mid_split)
2493                 return;
2494
2495         *l = *r;
2496         *r = right;
2497         *split = mid_split;
2498 }
2499
2500 /*
2501  * mast_set_split_parents() - Helper function to set three nodes parents.  Slot
2502  * is taken from @mast->l.
2503  * @mast - the maple subtree state
2504  * @left - the left node
2505  * @right - the right node
2506  * @split - the split location.
2507  */
2508 static inline void mast_set_split_parents(struct maple_subtree_state *mast,
2509                                           struct maple_enode *left,
2510                                           struct maple_enode *middle,
2511                                           struct maple_enode *right,
2512                                           unsigned char split,
2513                                           unsigned char mid_split)
2514 {
2515         unsigned char slot;
2516         struct maple_enode *l = left;
2517         struct maple_enode *r = right;
2518
2519         if (mas_is_none(mast->l))
2520                 return;
2521
2522         if (middle)
2523                 r = middle;
2524
2525         slot = mast->l->offset;
2526
2527         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2528         mas_set_split_parent(mast->l, l, r, &slot, split);
2529
2530         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2531         mas_set_split_parent(mast->m, l, r, &slot, split);
2532
2533         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2534         mas_set_split_parent(mast->r, l, r, &slot, split);
2535 }
2536
2537 /*
2538  * mas_topiary_node() - Dispose of a singe node
2539  * @mas: The maple state for pushing nodes
2540  * @enode: The encoded maple node
2541  * @in_rcu: If the tree is in rcu mode
2542  *
2543  * The node will either be RCU freed or pushed back on the maple state.
2544  */
2545 static inline void mas_topiary_node(struct ma_state *mas,
2546                 struct maple_enode *enode, bool in_rcu)
2547 {
2548         struct maple_node *tmp;
2549
2550         if (enode == MAS_NONE)
2551                 return;
2552
2553         tmp = mte_to_node(enode);
2554         mte_set_node_dead(enode);
2555         if (in_rcu)
2556                 ma_free_rcu(tmp);
2557         else
2558                 mas_push_node(mas, tmp);
2559 }
2560
2561 /*
2562  * mas_topiary_replace() - Replace the data with new data, then repair the
2563  * parent links within the new tree.  Iterate over the dead sub-tree and collect
2564  * the dead subtrees and topiary the nodes that are no longer of use.
2565  *
2566  * The new tree will have up to three children with the correct parent.  Keep
2567  * track of the new entries as they need to be followed to find the next level
2568  * of new entries.
2569  *
2570  * The old tree will have up to three children with the old parent.  Keep track
2571  * of the old entries as they may have more nodes below replaced.  Nodes within
2572  * [index, last] are dead subtrees, others need to be freed and followed.
2573  *
2574  * @mas: The maple state pointing at the new data
2575  * @old_enode: The maple encoded node being replaced
2576  *
2577  */
2578 static inline void mas_topiary_replace(struct ma_state *mas,
2579                 struct maple_enode *old_enode)
2580 {
2581         struct ma_state tmp[3], tmp_next[3];
2582         MA_TOPIARY(subtrees, mas->tree);
2583         bool in_rcu;
2584         int i, n;
2585
2586         /* Place data in tree & then mark node as old */
2587         mas_put_in_tree(mas, old_enode);
2588
2589         /* Update the parent pointers in the tree */
2590         tmp[0] = *mas;
2591         tmp[0].offset = 0;
2592         tmp[1].node = MAS_NONE;
2593         tmp[2].node = MAS_NONE;
2594         while (!mte_is_leaf(tmp[0].node)) {
2595                 n = 0;
2596                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2597                         if (mas_is_none(&tmp[i]))
2598                                 continue;
2599
2600                         while (n < 3) {
2601                                 if (!mas_find_child(&tmp[i], &tmp_next[n]))
2602                                         break;
2603                                 n++;
2604                         }
2605
2606                         mas_adopt_children(&tmp[i], tmp[i].node);
2607                 }
2608
2609                 if (MAS_WARN_ON(mas, n == 0))
2610                         break;
2611
2612                 while (n < 3)
2613                         tmp_next[n++].node = MAS_NONE;
2614
2615                 for (i = 0; i < 3; i++)
2616                         tmp[i] = tmp_next[i];
2617         }
2618
2619         /* Collect the old nodes that need to be discarded */
2620         if (mte_is_leaf(old_enode))
2621                 return mas_free(mas, old_enode);
2622
2623         tmp[0] = *mas;
2624         tmp[0].offset = 0;
2625         tmp[0].node = old_enode;
2626         tmp[1].node = MAS_NONE;
2627         tmp[2].node = MAS_NONE;
2628         in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
2629         do {
2630                 n = 0;
2631                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2632                         if (mas_is_none(&tmp[i]))
2633                                 continue;
2634
2635                         while (n < 3) {
2636                                 if (!mas_find_child(&tmp[i], &tmp_next[n]))
2637                                         break;
2638
2639                                 if ((tmp_next[n].min >= tmp_next->index) &&
2640                                     (tmp_next[n].max <= tmp_next->last)) {
2641                                         mat_add(&subtrees, tmp_next[n].node);
2642                                         tmp_next[n].node = MAS_NONE;
2643                                 } else {
2644                                         n++;
2645                                 }
2646                         }
2647                 }
2648
2649                 if (MAS_WARN_ON(mas, n == 0))
2650                         break;
2651
2652                 while (n < 3)
2653                         tmp_next[n++].node = MAS_NONE;
2654
2655                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2656                         mas_topiary_node(mas, tmp[i].node, in_rcu);
2657                         tmp[i] = tmp_next[i];
2658                 }
2659         } while (!mte_is_leaf(tmp[0].node));
2660
2661         for (i = 0; i < 3; i++)
2662                 mas_topiary_node(mas, tmp[i].node, in_rcu);
2663
2664         mas_mat_destroy(mas, &subtrees);
2665 }
2666
2667 /*
2668  * mas_wmb_replace() - Write memory barrier and replace
2669  * @mas: The maple state
2670  * @old: The old maple encoded node that is being replaced.
2671  *
2672  * Updates gap as necessary.
2673  */
2674 static inline void mas_wmb_replace(struct ma_state *mas,
2675                 struct maple_enode *old_enode)
2676 {
2677         /* Insert the new data in the tree */
2678         mas_topiary_replace(mas, old_enode);
2679
2680         if (mte_is_leaf(mas->node))
2681                 return;
2682
2683         mas_update_gap(mas);
2684 }
2685
2686 /*
2687  * mast_cp_to_nodes() - Copy data out to nodes.
2688  * @mast: The maple subtree state
2689  * @left: The left encoded maple node
2690  * @middle: The middle encoded maple node
2691  * @right: The right encoded maple node
2692  * @split: The location to split between left and (middle ? middle : right)
2693  * @mid_split: The location to split between middle and right.
2694  */
2695 static inline void mast_cp_to_nodes(struct maple_subtree_state *mast,
2696         struct maple_enode *left, struct maple_enode *middle,
2697         struct maple_enode *right, unsigned char split, unsigned char mid_split)
2698 {
2699         bool new_lmax = true;
2700
2701         mast->l->node = mte_node_or_none(left);
2702         mast->m->node = mte_node_or_none(middle);
2703         mast->r->node = mte_node_or_none(right);
2704
2705         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2706         if (split == mast->bn->b_end) {
2707                 mast->l->max = mast->orig_r->max;
2708                 new_lmax = false;
2709         }
2710
2711         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, new_lmax);
2712
2713         if (middle) {
2714                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mid_split, mast->m, true);
2715                 mast->m->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2716                 split = mid_split;
2717         }
2718
2719         mast->r->max = mast->orig_r->max;
2720         if (right) {
2721                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mast->bn->b_end, mast->r, false);
2722                 mast->r->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2723         }
2724 }
2725
2726 /*
2727  * mast_combine_cp_left - Copy in the original left side of the tree into the
2728  * combined data set in the maple subtree state big node.
2729  * @mast: The maple subtree state
2730  */
2731 static inline void mast_combine_cp_left(struct maple_subtree_state *mast)
2732 {
2733         unsigned char l_slot = mast->orig_l->offset;
2734
2735         if (!l_slot)
2736                 return;
2737
2738         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, l_slot - 1, mast->bn, 0);
2739 }
2740
2741 /*
2742  * mast_combine_cp_right: Copy in the original right side of the tree into the
2743  * combined data set in the maple subtree state big node.
2744  * @mast: The maple subtree state
2745  */
2746 static inline void mast_combine_cp_right(struct maple_subtree_state *mast)
2747 {
2748         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] >= mast->orig_r->max)
2749                 return;
2750
2751         mas_mab_cp(mast->orig_r, mast->orig_r->offset + 1,
2752                    mt_slot_count(mast->orig_r->node), mast->bn,
2753                    mast->bn->b_end);
2754         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2755 }
2756
2757 /*
2758  * mast_sufficient: Check if the maple subtree state has enough data in the big
2759  * node to create at least one sufficient node
2760  * @mast: the maple subtree state
2761  */
2762 static inline bool mast_sufficient(struct maple_subtree_state *mast)
2763 {
2764         if (mast->bn->b_end > mt_min_slot_count(mast->orig_l->node))
2765                 return true;
2766
2767         return false;
2768 }
2769
2770 /*
2771  * mast_overflow: Check if there is too much data in the subtree state for a
2772  * single node.
2773  * @mast: The maple subtree state
2774  */
2775 static inline bool mast_overflow(struct maple_subtree_state *mast)
2776 {
2777         if (mast->bn->b_end >= mt_slot_count(mast->orig_l->node))
2778                 return true;
2779
2780         return false;
2781 }
2782
2783 static inline void *mtree_range_walk(struct ma_state *mas)
2784 {
2785         unsigned long *pivots;
2786         unsigned char offset;
2787         struct maple_node *node;
2788         struct maple_enode *next, *last;
2789         enum maple_type type;
2790         void __rcu **slots;
2791         unsigned char end;
2792         unsigned long max, min;
2793         unsigned long prev_max, prev_min;
2794
2795         next = mas->node;
2796         min = mas->min;
2797         max = mas->max;
2798         do {
2799                 offset = 0;
2800                 last = next;
2801                 node = mte_to_node(next);
2802                 type = mte_node_type(next);
2803                 pivots = ma_pivots(node, type);
2804                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
2805                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2806                         goto dead_node;
2807
2808                 if (pivots[offset] >= mas->index) {
2809                         prev_max = max;
2810                         prev_min = min;
2811                         max = pivots[offset];
2812                         goto next;
2813                 }
2814
2815                 do {
2816                         offset++;
2817                 } while ((offset < end) && (pivots[offset] < mas->index));
2818
2819                 prev_min = min;
2820                 min = pivots[offset - 1] + 1;
2821                 prev_max = max;
2822                 if (likely(offset < end && pivots[offset]))
2823                         max = pivots[offset];
2824
2825 next:
2826                 slots = ma_slots(node, type);
2827                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
2828                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2829                         goto dead_node;
2830         } while (!ma_is_leaf(type));
2831
2832         mas->offset = offset;
2833         mas->index = min;
2834         mas->last = max;
2835         mas->min = prev_min;
2836         mas->max = prev_max;
2837         mas->node = last;
2838         return (void *)next;
2839
2840 dead_node:
2841         mas_reset(mas);
2842         return NULL;
2843 }
2844
2845 /*
2846  * mas_spanning_rebalance() - Rebalance across two nodes which may not be peers.
2847  * @mas: The starting maple state
2848  * @mast: The maple_subtree_state, keeps track of 4 maple states.
2849  * @count: The estimated count of iterations needed.
2850  *
2851  * Follow the tree upwards from @l_mas and @r_mas for @count, or until the root
2852  * is hit.  First @b_node is split into two entries which are inserted into the
2853  * next iteration of the loop.  @b_node is returned populated with the final
2854  * iteration. @mas is used to obtain allocations.  orig_l_mas keeps track of the
2855  * nodes that will remain active by using orig_l_mas->index and orig_l_mas->last
2856  * to account of what has been copied into the new sub-tree.  The update of
2857  * orig_l_mas->last is used in mas_consume to find the slots that will need to
2858  * be either freed or destroyed.  orig_l_mas->depth keeps track of the height of
2859  * the new sub-tree in case the sub-tree becomes the full tree.
2860  *
2861  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
2862  */
2863 static int mas_spanning_rebalance(struct ma_state *mas,
2864                 struct maple_subtree_state *mast, unsigned char count)
2865 {
2866         unsigned char split, mid_split;
2867         unsigned char slot = 0;
2868         struct maple_enode *left = NULL, *middle = NULL, *right = NULL;
2869         struct maple_enode *old_enode;
2870
2871         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
2872         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
2873         MA_STATE(m_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
2874
2875         /*
2876          * The tree needs to be rebalanced and leaves need to be kept at the same level.
2877          * Rebalancing is done by use of the ``struct maple_topiary``.
2878          */
2879         mast->l = &l_mas;
2880         mast->m = &m_mas;
2881         mast->r = &r_mas;
2882         l_mas.node = r_mas.node = m_mas.node = MAS_NONE;
2883
2884         /* Check if this is not root and has sufficient data.  */
2885         if (((mast->orig_l->min != 0) || (mast->orig_r->max != ULONG_MAX)) &&
2886             unlikely(mast->bn->b_end <= mt_min_slots[mast->bn->type]))
2887                 mast_spanning_rebalance(mast);
2888
2889         l_mas.depth = 0;
2890
2891         /*
2892          * Each level of the tree is examined and balanced, pushing data to the left or
2893          * right, or rebalancing against left or right nodes is employed to avoid
2894          * rippling up the tree to limit the amount of churn.  Once a new sub-section of
2895          * the tree is created, there may be a mix of new and old nodes.  The old nodes
2896          * will have the incorrect parent pointers and currently be in two trees: the
2897          * original tree and the partially new tree.  To remedy the parent pointers in
2898          * the old tree, the new data is swapped into the active tree and a walk down
2899          * the tree is performed and the parent pointers are updated.
2900          * See mas_topiary_replace() for more information.
2901          */
2902         while (count--) {
2903                 mast->bn->b_end--;
2904                 mast->bn->type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2905                 split = mas_mab_to_node(mas, mast->bn, &left, &right, &middle,
2906                                         &mid_split, mast->orig_l->min);
2907                 mast_set_split_parents(mast, left, middle, right, split,
2908                                        mid_split);
2909                 mast_cp_to_nodes(mast, left, middle, right, split, mid_split);
2910
2911                 /*
2912                  * Copy data from next level in the tree to mast->bn from next
2913                  * iteration
2914                  */
2915                 memset(mast->bn, 0, sizeof(struct maple_big_node));
2916                 mast->bn->type = mte_node_type(left);
2917                 l_mas.depth++;
2918
2919                 /* Root already stored in l->node. */
2920                 if (mas_is_root_limits(mast->l))
2921                         goto new_root;
2922
2923                 mast_ascend(mast);
2924                 mast_combine_cp_left(mast);
2925                 l_mas.offset = mast->bn->b_end;
2926                 mab_set_b_end(mast->bn, &l_mas, left);
2927                 mab_set_b_end(mast->bn, &m_mas, middle);
2928                 mab_set_b_end(mast->bn, &r_mas, right);
2929
2930                 /* Copy anything necessary out of the right node. */
2931                 mast_combine_cp_right(mast);
2932                 mast->orig_l->last = mast->orig_l->max;
2933
2934                 if (mast_sufficient(mast))
2935                         continue;
2936
2937                 if (mast_overflow(mast))
2938                         continue;
2939
2940                 /* May be a new root stored in mast->bn */
2941                 if (mas_is_root_limits(mast->orig_l))
2942                         break;
2943
2944                 mast_spanning_rebalance(mast);
2945
2946                 /* rebalancing from other nodes may require another loop. */
2947                 if (!count)
2948                         count++;
2949         }
2950
2951         l_mas.node = mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)),
2952                                 mte_node_type(mast->orig_l->node));
2953         l_mas.depth++;
2954         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, &l_mas, true);
2955         mas_set_parent(mas, left, l_mas.node, slot);
2956         if (middle)
2957                 mas_set_parent(mas, middle, l_mas.node, ++slot);
2958
2959         if (right)
2960                 mas_set_parent(mas, right, l_mas.node, ++slot);
2961
2962         if (mas_is_root_limits(mast->l)) {
2963 new_root:
2964                 mas_mn(mast->l)->parent = ma_parent_ptr(mas_tree_parent(mas));
2965                 while (!mte_is_root(mast->orig_l->node))
2966                         mast_ascend(mast);
2967         } else {
2968                 mas_mn(&l_mas)->parent = mas_mn(mast->orig_l)->parent;
2969         }
2970
2971         old_enode = mast->orig_l->node;
2972         mas->depth = l_mas.depth;
2973         mas->node = l_mas.node;
2974         mas->min = l_mas.min;
2975         mas->max = l_mas.max;
2976         mas->offset = l_mas.offset;
2977         mas_wmb_replace(mas, old_enode);
2978         mtree_range_walk(mas);
2979         return mast->bn->b_end;
2980 }
2981
2982 /*
2983  * mas_rebalance() - Rebalance a given node.
2984  * @mas: The maple state
2985  * @b_node: The big maple node.
2986  *
2987  * Rebalance two nodes into a single node or two new nodes that are sufficient.
2988  * Continue upwards until tree is sufficient.
2989  *
2990  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
2991  */
2992 static inline int mas_rebalance(struct ma_state *mas,
2993                                 struct maple_big_node *b_node)
2994 {
2995         char empty_count = mas_mt_height(mas);
2996         struct maple_subtree_state mast;
2997         unsigned char shift, b_end = ++b_node->b_end;
2998
2999         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3000         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3001
3002         trace_ma_op(__func__, mas);
3003
3004         /*
3005          * Rebalancing occurs if a node is insufficient.  Data is rebalanced
3006          * against the node to the right if it exists, otherwise the node to the
3007          * left of this node is rebalanced against this node.  If rebalancing
3008          * causes just one node to be produced instead of two, then the parent
3009          * is also examined and rebalanced if it is insufficient.  Every level
3010          * tries to combine the data in the same way.  If one node contains the
3011          * entire range of the tree, then that node is used as a new root node.
3012          */
3013         mas_node_count(mas, empty_count * 2 - 1);
3014         if (mas_is_err(mas))
3015                 return 0;
3016
3017         mast.orig_l = &l_mas;
3018         mast.orig_r = &r_mas;
3019         mast.bn = b_node;
3020         mast.bn->type = mte_node_type(mas->node);
3021
3022         l_mas = r_mas = *mas;
3023
3024         if (mas_next_sibling(&r_mas)) {
3025                 mas_mab_cp(&r_mas, 0, mt_slot_count(r_mas.node), b_node, b_end);
3026                 r_mas.last = r_mas.index = r_mas.max;
3027         } else {
3028                 mas_prev_sibling(&l_mas);
3029                 shift = mas_data_end(&l_mas) + 1;
3030                 mab_shift_right(b_node, shift);
3031                 mas->offset += shift;
3032                 mas_mab_cp(&l_mas, 0, shift - 1, b_node, 0);
3033                 b_node->b_end = shift + b_end;
3034                 l_mas.index = l_mas.last = l_mas.min;
3035         }
3036
3037         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, empty_count);
3038 }
3039
3040 /*
3041  * mas_destroy_rebalance() - Rebalance left-most node while destroying the maple
3042  * state.
3043  * @mas: The maple state
3044  * @end: The end of the left-most node.
3045  *
3046  * During a mass-insert event (such as forking), it may be necessary to
3047  * rebalance the left-most node when it is not sufficient.
3048  */
3049 static inline void mas_destroy_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end)
3050 {
3051         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
3052         struct maple_node reuse, *newnode, *parent, *new_left, *left, *node;
3053         struct maple_enode *eparent, *old_eparent;
3054         unsigned char offset, tmp, split = mt_slots[mt] / 2;
3055         void __rcu **l_slots, **slots;
3056         unsigned long *l_pivs, *pivs, gap;
3057         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
3058
3059         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3060
3061         l_mas = *mas;
3062         mas_prev_sibling(&l_mas);
3063
3064         /* set up node. */
3065         if (in_rcu) {
3066                 /* Allocate for both left and right as well as parent. */
3067                 mas_node_count(mas, 3);
3068                 if (mas_is_err(mas))
3069                         return;
3070
3071                 newnode = mas_pop_node(mas);
3072         } else {
3073                 newnode = &reuse;
3074         }
3075
3076         node = mas_mn(mas);
3077         newnode->parent = node->parent;
3078         slots = ma_slots(newnode, mt);
3079         pivs = ma_pivots(newnode, mt);
3080         left = mas_mn(&l_mas);
3081         l_slots = ma_slots(left, mt);
3082         l_pivs = ma_pivots(left, mt);
3083         if (!l_slots[split])
3084                 split++;
3085         tmp = mas_data_end(&l_mas) - split;
3086
3087         memcpy(slots, l_slots + split + 1, sizeof(void *) * tmp);
3088         memcpy(pivs, l_pivs + split + 1, sizeof(unsigned long) * tmp);
3089         pivs[tmp] = l_mas.max;
3090         memcpy(slots + tmp, ma_slots(node, mt), sizeof(void *) * end);
3091         memcpy(pivs + tmp, ma_pivots(node, mt), sizeof(unsigned long) * end);
3092
3093         l_mas.max = l_pivs[split];
3094         mas->min = l_mas.max + 1;
3095         old_eparent = mt_mk_node(mte_parent(l_mas.node),
3096                              mas_parent_type(&l_mas, l_mas.node));
3097         tmp += end;
3098         if (!in_rcu) {
3099                 unsigned char max_p = mt_pivots[mt];
3100                 unsigned char max_s = mt_slots[mt];
3101
3102                 if (tmp < max_p)
3103                         memset(pivs + tmp, 0,
3104                                sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3105
3106                 if (tmp < mt_slots[mt])
3107                         memset(slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3108
3109                 memcpy(node, newnode, sizeof(struct maple_node));
3110                 ma_set_meta(node, mt, 0, tmp - 1);
3111                 mte_set_pivot(old_eparent, mte_parent_slot(l_mas.node),
3112                               l_pivs[split]);
3113
3114                 /* Remove data from l_pivs. */
3115                 tmp = split + 1;
3116                 memset(l_pivs + tmp, 0, sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3117                 memset(l_slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3118                 ma_set_meta(left, mt, 0, split);
3119                 eparent = old_eparent;
3120
3121                 goto done;
3122         }
3123
3124         /* RCU requires replacing both l_mas, mas, and parent. */
3125         mas->node = mt_mk_node(newnode, mt);
3126         ma_set_meta(newnode, mt, 0, tmp);
3127
3128         new_left = mas_pop_node(mas);
3129         new_left->parent = left->parent;
3130         mt = mte_node_type(l_mas.node);
3131         slots = ma_slots(new_left, mt);
3132         pivs = ma_pivots(new_left, mt);
3133         memcpy(slots, l_slots, sizeof(void *) * split);
3134         memcpy(pivs, l_pivs, sizeof(unsigned long) * split);
3135         ma_set_meta(new_left, mt, 0, split);
3136         l_mas.node = mt_mk_node(new_left, mt);
3137
3138         /* replace parent. */
3139         offset = mte_parent_slot(mas->node);
3140         mt = mas_parent_type(&l_mas, l_mas.node);
3141         parent = mas_pop_node(mas);
3142         slots = ma_slots(parent, mt);
3143         pivs = ma_pivots(parent, mt);
3144         memcpy(parent, mte_to_node(old_eparent), sizeof(struct maple_node));
3145         rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
3146         rcu_assign_pointer(slots[offset - 1], l_mas.node);
3147         pivs[offset - 1] = l_mas.max;
3148         eparent = mt_mk_node(parent, mt);
3149 done:
3150         gap = mas_leaf_max_gap(mas);
3151         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(mas->node), gap);
3152         gap = mas_leaf_max_gap(&l_mas);
3153         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node), gap);
3154         mas_ascend(mas);
3155
3156         if (in_rcu) {
3157                 mas_replace_node(mas, old_eparent);
3158                 mas_adopt_children(mas, mas->node);
3159         }
3160
3161         mas_update_gap(mas);
3162 }
3163
3164 /*
3165  * mas_split_final_node() - Split the final node in a subtree operation.
3166  * @mast: the maple subtree state
3167  * @mas: The maple state
3168  * @height: The height of the tree in case it's a new root.
3169  */
3170 static inline bool mas_split_final_node(struct maple_subtree_state *mast,
3171                                         struct ma_state *mas, int height)
3172 {
3173         struct maple_enode *ancestor;
3174
3175         if (mte_is_root(mas->node)) {
3176                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
3177                         mast->bn->type = maple_arange_64;
3178                 else
3179                         mast->bn->type = maple_range_64;
3180                 mas->depth = height;
3181         }
3182         /*
3183          * Only a single node is used here, could be root.
3184          * The Big_node data should just fit in a single node.
3185          */
3186         ancestor = mas_new_ma_node(mas, mast->bn);
3187         mas_set_parent(mas, mast->l->node, ancestor, mast->l->offset);
3188         mas_set_parent(mas, mast->r->node, ancestor, mast->r->offset);
3189         mte_to_node(ancestor)->parent = mas_mn(mas)->parent;
3190
3191         mast->l->node = ancestor;
3192         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, mast->l, true);
3193         mas->offset = mast->bn->b_end - 1;
3194         return true;
3195 }
3196
3197 /*
3198  * mast_fill_bnode() - Copy data into the big node in the subtree state
3199  * @mast: The maple subtree state
3200  * @mas: the maple state
3201  * @skip: The number of entries to skip for new nodes insertion.
3202  */
3203 static inline void mast_fill_bnode(struct maple_subtree_state *mast,
3204                                          struct ma_state *mas,
3205                                          unsigned char skip)
3206 {
3207         bool cp = true;
3208         unsigned char split;
3209
3210         memset(mast->bn->gap, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->gap));
3211         memset(mast->bn->slot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->slot));
3212         memset(mast->bn->pivot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->pivot));
3213         mast->bn->b_end = 0;
3214
3215         if (mte_is_root(mas->node)) {
3216                 cp = false;
3217         } else {
3218                 mas_ascend(mas);
3219                 mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3220         }
3221
3222         if (cp && mast->l->offset)
3223                 mas_mab_cp(mas, 0, mast->l->offset - 1, mast->bn, 0);
3224
3225         split = mast->bn->b_end;
3226         mab_set_b_end(mast->bn, mast->l, mast->l->node);
3227         mast->r->offset = mast->bn->b_end;
3228         mab_set_b_end(mast->bn, mast->r, mast->r->node);
3229         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] == mas->max)
3230                 cp = false;
3231
3232         if (cp)
3233                 mas_mab_cp(mas, split + skip, mt_slot_count(mas->node) - 1,
3234                            mast->bn, mast->bn->b_end);
3235
3236         mast->bn->b_end--;
3237         mast->bn->type = mte_node_type(mas->node);
3238 }
3239
3240 /*
3241  * mast_split_data() - Split the data in the subtree state big node into regular
3242  * nodes.
3243  * @mast: The maple subtree state
3244  * @mas: The maple state
3245  * @split: The location to split the big node
3246  */
3247 static inline void mast_split_data(struct maple_subtree_state *mast,
3248            struct ma_state *mas, unsigned char split)
3249 {
3250         unsigned char p_slot;
3251
3252         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, true);
3253         mte_set_pivot(mast->r->node, 0, mast->r->max);
3254         mab_mas_cp(mast->bn, split + 1, mast->bn->b_end, mast->r, false);
3255         mast->l->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3256         mast->l->max = mast->bn->pivot[split];
3257         mast->r->min = mast->l->max + 1;
3258         if (mte_is_leaf(mas->node))
3259                 return;
3260
3261         p_slot = mast->orig_l->offset;
3262         mas_set_split_parent(mast->orig_l, mast->l->node, mast->r->node,
3263                              &p_slot, split);
3264         mas_set_split_parent(mast->orig_r, mast->l->node, mast->r->node,
3265                              &p_slot, split);
3266 }
3267
3268 /*
3269  * mas_push_data() - Instead of splitting a node, it is beneficial to push the
3270  * data to the right or left node if there is room.
3271  * @mas: The maple state
3272  * @height: The current height of the maple state
3273  * @mast: The maple subtree state
3274  * @left: Push left or not.
3275  *
3276  * Keeping the height of the tree low means faster lookups.
3277  *
3278  * Return: True if pushed, false otherwise.
3279  */
3280 static inline bool mas_push_data(struct ma_state *mas, int height,
3281                                  struct maple_subtree_state *mast, bool left)
3282 {
3283         unsigned char slot_total = mast->bn->b_end;
3284         unsigned char end, space, split;
3285
3286         MA_STATE(tmp_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3287         tmp_mas = *mas;
3288         tmp_mas.depth = mast->l->depth;
3289
3290         if (left && !mas_prev_sibling(&tmp_mas))
3291                 return false;
3292         else if (!left && !mas_next_sibling(&tmp_mas))
3293                 return false;
3294
3295         end = mas_data_end(&tmp_mas);
3296         slot_total += end;
3297         space = 2 * mt_slot_count(mas->node) - 2;
3298         /* -2 instead of -1 to ensure there isn't a triple split */
3299         if (ma_is_leaf(mast->bn->type))
3300                 space--;
3301
3302         if (mas->max == ULONG_MAX)
3303                 space--;
3304
3305         if (slot_total >= space)
3306                 return false;
3307
3308         /* Get the data; Fill mast->bn */
3309         mast->bn->b_end++;
3310         if (left) {
3311                 mab_shift_right(mast->bn, end + 1);
3312                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, 0);
3313                 mast->bn->b_end = slot_total + 1;
3314         } else {
3315                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, mast->bn->b_end);
3316         }
3317
3318         /* Configure mast for splitting of mast->bn */
3319         split = mt_slots[mast->bn->type] - 2;
3320         if (left) {
3321                 /*  Switch mas to prev node  */
3322                 *mas = tmp_mas;
3323                 /* Start using mast->l for the left side. */
3324                 tmp_mas.node = mast->l->node;
3325                 *mast->l = tmp_mas;
3326         } else {
3327                 tmp_mas.node = mast->r->node;
3328                 *mast->r = tmp_mas;
3329                 split = slot_total - split;
3330         }
3331         split = mab_no_null_split(mast->bn, split, mt_slots[mast->bn->type]);
3332         /* Update parent slot for split calculation. */
3333         if (left)
3334                 mast->orig_l->offset += end + 1;
3335
3336         mast_split_data(mast, mas, split);
3337         mast_fill_bnode(mast, mas, 2);
3338         mas_split_final_node(mast, mas, height + 1);
3339         return true;
3340 }
3341
3342 /*
3343  * mas_split() - Split data that is too big for one node into two.
3344  * @mas: The maple state
3345  * @b_node: The maple big node
3346  * Return: 1 on success, 0 on failure.
3347  */
3348 static int mas_split(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
3349 {
3350         struct maple_subtree_state mast;
3351         int height = 0;
3352         unsigned char mid_split, split = 0;
3353         struct maple_enode *old;
3354
3355         /*
3356          * Splitting is handled differently from any other B-tree; the Maple
3357          * Tree splits upwards.  Splitting up means that the split operation
3358          * occurs when the walk of the tree hits the leaves and not on the way
3359          * down.  The reason for splitting up is that it is impossible to know
3360          * how much space will be needed until the leaf is (or leaves are)
3361          * reached.  Since overwriting data is allowed and a range could
3362          * overwrite more than one range or result in changing one entry into 3
3363          * entries, it is impossible to know if a split is required until the
3364          * data is examined.
3365          *
3366          * Splitting is a balancing act between keeping allocations to a minimum
3367          * and avoiding a 'jitter' event where a tree is expanded to make room
3368          * for an entry followed by a contraction when the entry is removed.  To
3369          * accomplish the balance, there are empty slots remaining in both left
3370          * and right nodes after a split.
3371          */
3372         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3373         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3374         MA_STATE(prev_l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3375         MA_STATE(prev_r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3376
3377         trace_ma_op(__func__, mas);
3378         mas->depth = mas_mt_height(mas);
3379         /* Allocation failures will happen early. */
3380         mas_node_count(mas, 1 + mas->depth * 2);
3381         if (mas_is_err(mas))
3382                 return 0;
3383
3384         mast.l = &l_mas;
3385         mast.r = &r_mas;
3386         mast.orig_l = &prev_l_mas;
3387         mast.orig_r = &prev_r_mas;
3388         mast.bn = b_node;
3389
3390         while (height++ <= mas->depth) {
3391                 if (mt_slots[b_node->type] > b_node->b_end) {
3392                         mas_split_final_node(&mast, mas, height);
3393                         break;
3394                 }
3395
3396                 l_mas = r_mas = *mas;
3397                 l_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3398                 r_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3399                 /*
3400                  * Another way that 'jitter' is avoided is to terminate a split up early if the
3401                  * left or right node has space to spare.  This is referred to as "pushing left"
3402                  * or "pushing right" and is similar to the B* tree, except the nodes left or
3403                  * right can rarely be reused due to RCU, but the ripple upwards is halted which
3404                  * is a significant savings.
3405                  */
3406                 /* Try to push left. */
3407                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, true))
3408                         break;
3409
3410                 /* Try to push right. */
3411                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, false))
3412                         break;
3413
3414                 split = mab_calc_split(mas, b_node, &mid_split, prev_l_mas.min);
3415                 mast_split_data(&mast, mas, split);
3416                 /*
3417                  * Usually correct, mab_mas_cp in the above call overwrites
3418                  * r->max.
3419                  */
3420                 mast.r->max = mas->max;
3421                 mast_fill_bnode(&mast, mas, 1);
3422                 prev_l_mas = *mast.l;
3423                 prev_r_mas = *mast.r;
3424         }
3425
3426         /* Set the original node as dead */
3427         old = mas->node;
3428         mas->node = l_mas.node;
3429         mas_wmb_replace(mas, old);
3430         mtree_range_walk(mas);
3431         return 1;
3432 }
3433
3434 /*
3435  * mas_reuse_node() - Reuse the node to store the data.
3436  * @wr_mas: The maple write state
3437  * @bn: The maple big node
3438  * @end: The end of the data.
3439  *
3440  * Will always return false in RCU mode.
3441  *
3442  * Return: True if node was reused, false otherwise.
3443  */
3444 static inline bool mas_reuse_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3445                           struct maple_big_node *bn, unsigned char end)
3446 {
3447         /* Need to be rcu safe. */
3448         if (mt_in_rcu(wr_mas->mas->tree))
3449                 return false;
3450
3451         if (end > bn->b_end) {
3452                 int clear = mt_slots[wr_mas->type] - bn->b_end;
3453
3454                 memset(wr_mas->slots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear--);
3455                 memset(wr_mas->pivots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear);
3456         }
3457         mab_mas_cp(bn, 0, bn->b_end, wr_mas->mas, false);
3458         return true;
3459 }
3460
3461 /*
3462  * mas_commit_b_node() - Commit the big node into the tree.
3463  * @wr_mas: The maple write state
3464  * @b_node: The maple big node
3465  * @end: The end of the data.
3466  */
3467 static noinline_for_kasan int mas_commit_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3468                             struct maple_big_node *b_node, unsigned char end)
3469 {
3470         struct maple_node *node;
3471         struct maple_enode *old_enode;
3472         unsigned char b_end = b_node->b_end;
3473         enum maple_type b_type = b_node->type;
3474
3475         old_enode = wr_mas->mas->node;
3476         if ((b_end < mt_min_slots[b_type]) &&
3477             (!mte_is_root(old_enode)) &&
3478             (mas_mt_height(wr_mas->mas) > 1))
3479                 return mas_rebalance(wr_mas->mas, b_node);
3480
3481         if (b_end >= mt_slots[b_type])
3482                 return mas_split(wr_mas->mas, b_node);
3483
3484         if (mas_reuse_node(wr_mas, b_node, end))
3485                 goto reuse_node;
3486
3487         mas_node_count(wr_mas->mas, 1);
3488         if (mas_is_err(wr_mas->mas))
3489                 return 0;
3490
3491         node = mas_pop_node(wr_mas->mas);
3492         node->parent = mas_mn(wr_mas->mas)->parent;
3493         wr_mas->mas->node = mt_mk_node(node, b_type);
3494         mab_mas_cp(b_node, 0, b_end, wr_mas->mas, false);
3495         mas_replace_node(wr_mas->mas, old_enode);
3496 reuse_node:
3497         mas_update_gap(wr_mas->mas);
3498         return 1;
3499 }
3500
3501 /*
3502  * mas_root_expand() - Expand a root to a node
3503  * @mas: The maple state
3504  * @entry: The entry to store into the tree
3505  */
3506 static inline int mas_root_expand(struct ma_state *mas, void *entry)
3507 {
3508         void *contents = mas_root_locked(mas);
3509         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3510         struct maple_node *node;
3511         void __rcu **slots;
3512         unsigned long *pivots;
3513         int slot = 0;
3514
3515         mas_node_count(mas, 1);
3516         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
3517                 return 0;
3518
3519         node = mas_pop_node(mas);
3520         pivots = ma_pivots(node, type);
3521         slots = ma_slots(node, type);
3522         node->parent = ma_parent_ptr(mas_tree_parent(mas));
3523         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3524
3525         if (mas->index) {
3526                 if (contents) {
3527                         rcu_assign_pointer(slots[slot], contents);
3528                         if (likely(mas->index > 1))
3529                                 slot++;
3530                 }
3531                 pivots[slot++] = mas->index - 1;
3532         }
3533
3534         rcu_assign_pointer(slots[slot], entry);
3535         mas->offset = slot;
3536         pivots[slot] = mas->last;
3537         if (mas->last != ULONG_MAX)
3538                 pivots[++slot] = ULONG_MAX;
3539
3540         mas->depth = 1;
3541         mas_set_height(mas);
3542         ma_set_meta(node, maple_leaf_64, 0, slot);
3543         /* swap the new root into the tree */
3544         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3545         return slot;
3546 }
3547
3548 static inline void mas_store_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3549 {
3550         if (likely((mas->last != 0) || (mas->index != 0)))
3551                 mas_root_expand(mas, entry);
3552         else if (((unsigned long) (entry) & 3) == 2)
3553                 mas_root_expand(mas, entry);
3554         else {
3555                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3556                 mas->node = MAS_START;
3557         }
3558 }
3559
3560 /*
3561  * mas_is_span_wr() - Check if the write needs to be treated as a write that
3562  * spans the node.
3563  * @mas: The maple state
3564  * @piv: The pivot value being written
3565  * @type: The maple node type
3566  * @entry: The data to write
3567  *
3568  * Spanning writes are writes that start in one node and end in another OR if
3569  * the write of a %NULL will cause the node to end with a %NULL.
3570  *
3571  * Return: True if this is a spanning write, false otherwise.
3572  */
3573 static bool mas_is_span_wr(struct ma_wr_state *wr_mas)
3574 {
3575         unsigned long max = wr_mas->r_max;
3576         unsigned long last = wr_mas->mas->last;
3577         enum maple_type type = wr_mas->type;
3578         void *entry = wr_mas->entry;
3579
3580         /* Contained in this pivot, fast path */
3581         if (last < max)
3582                 return false;
3583
3584         if (ma_is_leaf(type)) {
3585                 max = wr_mas->mas->max;
3586                 if (last < max)
3587                         return false;
3588         }
3589
3590         if (last == max) {
3591                 /*
3592                  * The last entry of leaf node cannot be NULL unless it is the
3593                  * rightmost node (writing ULONG_MAX), otherwise it spans slots.
3594                  */
3595                 if (entry || last == ULONG_MAX)
3596                         return false;
3597         }
3598
3599         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, wr_mas->r_max, entry);
3600         return true;
3601 }
3602
3603 static inline void mas_wr_walk_descend(struct ma_wr_state *wr_mas)
3604 {
3605         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
3606         mas_wr_node_walk(wr_mas);
3607         wr_mas->slots = ma_slots(wr_mas->node, wr_mas->type);
3608 }
3609
3610 static inline void mas_wr_walk_traverse(struct ma_wr_state *wr_mas)
3611 {
3612         wr_mas->mas->max = wr_mas->r_max;
3613         wr_mas->mas->min = wr_mas->r_min;
3614         wr_mas->mas->node = wr_mas->content;
3615         wr_mas->mas->offset = 0;
3616         wr_mas->mas->depth++;
3617 }
3618 /*
3619  * mas_wr_walk() - Walk the tree for a write.
3620  * @wr_mas: The maple write state
3621  *
3622  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
3623  *
3624  * Return: True if it's contained in a node, false on spanning write.
3625  */
3626 static bool mas_wr_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
3627 {
3628         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3629
3630         while (true) {
3631                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3632                 if (unlikely(mas_is_span_wr(wr_mas)))
3633                         return false;
3634
3635                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3636                                                   mas->offset);
3637                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3638                         return true;
3639
3640                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3641         }
3642
3643         return true;
3644 }
3645
3646 static bool mas_wr_walk_index(struct ma_wr_state *wr_mas)
3647 {
3648         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3649
3650         while (true) {
3651                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3652                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3653                                                   mas->offset);
3654                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3655                         return true;
3656                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3657
3658         }
3659         return true;
3660 }
3661 /*
3662  * mas_extend_spanning_null() - Extend a store of a %NULL to include surrounding %NULLs.
3663  * @l_wr_mas: The left maple write state
3664  * @r_wr_mas: The right maple write state
3665  */
3666 static inline void mas_extend_spanning_null(struct ma_wr_state *l_wr_mas,
3667                                             struct ma_wr_state *r_wr_mas)
3668 {
3669         struct ma_state *r_mas = r_wr_mas->mas;
3670         struct ma_state *l_mas = l_wr_mas->mas;
3671         unsigned char l_slot;
3672
3673         l_slot = l_mas->offset;
3674         if (!l_wr_mas->content)
3675                 l_mas->index = l_wr_mas->r_min;
3676
3677         if ((l_mas->index == l_wr_mas->r_min) &&
3678                  (l_slot &&
3679                   !mas_slot_locked(l_mas, l_wr_mas->slots, l_slot - 1))) {
3680                 if (l_slot > 1)
3681                         l_mas->index = l_wr_mas->pivots[l_slot - 2] + 1;
3682                 else
3683                         l_mas->index = l_mas->min;
3684
3685                 l_mas->offset = l_slot - 1;
3686         }
3687
3688         if (!r_wr_mas->content) {
3689                 if (r_mas->last < r_wr_mas->r_max)
3690                         r_mas->last = r_wr_mas->r_max;
3691                 r_mas->offset++;
3692         } else if ((r_mas->last == r_wr_mas->r_max) &&
3693             (r_mas->last < r_mas->max) &&
3694             !mas_slot_locked(r_mas, r_wr_mas->slots, r_mas->offset + 1)) {
3695                 r_mas->last = mas_safe_pivot(r_mas, r_wr_mas->pivots,
3696                                              r_wr_mas->type, r_mas->offset + 1);
3697                 r_mas->offset++;
3698         }
3699 }
3700
3701 static inline void *mas_state_walk(struct ma_state *mas)
3702 {
3703         void *entry;
3704
3705         entry = mas_start(mas);
3706         if (mas_is_none(mas))
3707                 return NULL;
3708
3709         if (mas_is_ptr(mas))
3710                 return entry;
3711
3712         return mtree_range_walk(mas);
3713 }
3714
3715 /*
3716  * mtree_lookup_walk() - Internal quick lookup that does not keep maple state up
3717  * to date.
3718  *
3719  * @mas: The maple state.
3720  *
3721  * Note: Leaves mas in undesirable state.
3722  * Return: The entry for @mas->index or %NULL on dead node.
3723  */
3724 static inline void *mtree_lookup_walk(struct ma_state *mas)
3725 {
3726         unsigned long *pivots;
3727         unsigned char offset;
3728         struct maple_node *node;
3729         struct maple_enode *next;
3730         enum maple_type type;
3731         void __rcu **slots;
3732         unsigned char end;
3733         unsigned long max;
3734
3735         next = mas->node;
3736         max = ULONG_MAX;
3737         do {
3738                 offset = 0;
3739                 node = mte_to_node(next);
3740                 type = mte_node_type(next);
3741                 pivots = ma_pivots(node, type);
3742                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
3743                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3744                         goto dead_node;
3745                 do {
3746                         if (pivots[offset] >= mas->index) {
3747                                 max = pivots[offset];
3748                                 break;
3749                         }
3750                 } while (++offset < end);
3751
3752                 slots = ma_slots(node, type);
3753                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
3754                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3755                         goto dead_node;
3756         } while (!ma_is_leaf(type));
3757
3758         return (void *)next;
3759
3760 dead_node:
3761         mas_reset(mas);
3762         return NULL;
3763 }
3764
3765 static void mte_destroy_walk(struct maple_enode *, struct maple_tree *);
3766 /*
3767  * mas_new_root() - Create a new root node that only contains the entry passed
3768  * in.
3769  * @mas: The maple state
3770  * @entry: The entry to store.
3771  *
3772  * Only valid when the index == 0 and the last == ULONG_MAX
3773  *
3774  * Return 0 on error, 1 on success.
3775  */
3776 static inline int mas_new_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3777 {
3778         struct maple_enode *root = mas_root_locked(mas);
3779         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3780         struct maple_node *node;
3781         void __rcu **slots;
3782         unsigned long *pivots;
3783
3784         if (!entry && !mas->index && mas->last == ULONG_MAX) {
3785                 mas->depth = 0;
3786                 mas_set_height(mas);
3787                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3788                 mas->node = MAS_START;
3789                 goto done;
3790         }
3791
3792         mas_node_count(mas, 1);
3793         if (mas_is_err(mas))
3794                 return 0;
3795
3796         node = mas_pop_node(mas);
3797         pivots = ma_pivots(node, type);
3798         slots = ma_slots(node, type);
3799         node->parent = ma_parent_ptr(mas_tree_parent(mas));
3800         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3801         rcu_assign_pointer(slots[0], entry);
3802         pivots[0] = mas->last;
3803         mas->depth = 1;
3804         mas_set_height(mas);
3805         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3806
3807 done:
3808         if (xa_is_node(root))
3809                 mte_destroy_walk(root, mas->tree);
3810
3811         return 1;
3812 }
3813 /*
3814  * mas_wr_spanning_store() - Create a subtree with the store operation completed
3815  * and new nodes where necessary, then place the sub-tree in the actual tree.
3816  * Note that mas is expected to point to the node which caused the store to
3817  * span.
3818  * @wr_mas: The maple write state
3819  *
3820  * Return: 0 on error, positive on success.
3821  */
3822 static inline int mas_wr_spanning_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
3823 {
3824         struct maple_subtree_state mast;
3825         struct maple_big_node b_node;
3826         struct ma_state *mas;
3827         unsigned char height;
3828
3829         /* Left and Right side of spanning store */
3830         MA_STATE(l_mas, NULL, 0, 0);
3831         MA_STATE(r_mas, NULL, 0, 0);
3832         MA_WR_STATE(r_wr_mas, &r_mas, wr_mas->entry);
3833         MA_WR_STATE(l_wr_mas, &l_mas, wr_mas->entry);
3834
3835         /*
3836          * A store operation that spans multiple nodes is called a spanning
3837          * store and is handled early in the store call stack by the function
3838          * mas_is_span_wr().  When a spanning store is identified, the maple
3839          * state is duplicated.  The first maple state walks the left tree path
3840          * to ``index``, the duplicate walks the right tree path to ``last``.
3841          * The data in the two nodes are combined into a single node, two nodes,
3842          * or possibly three nodes (see the 3-way split above).  A ``NULL``
3843          * written to the last entry of a node is considered a spanning store as
3844          * a rebalance is required for the operation to complete and an overflow
3845          * of data may happen.
3846          */
3847         mas = wr_mas->mas;
3848         trace_ma_op(__func__, mas);
3849
3850         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX))
3851                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
3852         /*
3853          * Node rebalancing may occur due to this store, so there may be three new
3854          * entries per level plus a new root.
3855          */
3856         height = mas_mt_height(mas);
3857         mas_node_count(mas, 1 + height * 3);
3858         if (mas_is_err(mas))
3859                 return 0;
3860
3861         /*
3862          * Set up right side.  Need to get to the next offset after the spanning
3863          * store to ensure it's not NULL and to combine both the next node and
3864          * the node with the start together.
3865          */
3866         r_mas = *mas;
3867         /* Avoid overflow, walk to next slot in the tree. */
3868         if (r_mas.last + 1)
3869                 r_mas.last++;
3870
3871         r_mas.index = r_mas.last;
3872         mas_wr_walk_index(&r_wr_mas);
3873         r_mas.last = r_mas.index = mas->last;
3874
3875         /* Set up left side. */
3876         l_mas = *mas;
3877         mas_wr_walk_index(&l_wr_mas);
3878
3879         if (!wr_mas->entry) {
3880                 mas_extend_spanning_null(&l_wr_mas, &r_wr_mas);
3881                 mas->offset = l_mas.offset;
3882                 mas->index = l_mas.index;
3883                 mas->last = l_mas.last = r_mas.last;
3884         }
3885
3886         /* expanding NULLs may make this cover the entire range */
3887         if (!l_mas.index && r_mas.last == ULONG_MAX) {
3888                 mas_set_range(mas, 0, ULONG_MAX);
3889                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
3890         }
3891
3892         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
3893         /* Copy l_mas and store the value in b_node. */
3894         mas_store_b_node(&l_wr_mas, &b_node, l_wr_mas.node_end);
3895         /* Copy r_mas into b_node. */
3896         if (r_mas.offset <= r_wr_mas.node_end)
3897                 mas_mab_cp(&r_mas, r_mas.offset, r_wr_mas.node_end,
3898                            &b_node, b_node.b_end + 1);
3899         else
3900                 b_node.b_end++;
3901
3902         /* Stop spanning searches by searching for just index. */
3903         l_mas.index = l_mas.last = mas->index;
3904
3905         mast.bn = &b_node;
3906         mast.orig_l = &l_mas;
3907         mast.orig_r = &r_mas;
3908         /* Combine l_mas and r_mas and split them up evenly again. */
3909         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, height + 1);
3910 }
3911
3912 /*
3913  * mas_wr_node_store() - Attempt to store the value in a node
3914  * @wr_mas: The maple write state
3915  *
3916  * Attempts to reuse the node, but may allocate.
3917  *
3918  * Return: True if stored, false otherwise
3919  */
3920 static inline bool mas_wr_node_store(struct ma_wr_state *wr_mas,
3921                                      unsigned char new_end)
3922 {
3923         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3924         void __rcu **dst_slots;
3925         unsigned long *dst_pivots;
3926         unsigned char dst_offset, offset_end = wr_mas->offset_end;
3927         struct maple_node reuse, *newnode;
3928         unsigned char copy_size, node_pivots = mt_pivots[wr_mas->type];
3929         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
3930
3931         /* Check if there is enough data. The room is enough. */
3932         if (!mte_is_root(mas->node) && (new_end <= mt_min_slots[wr_mas->type]) &&
3933             !(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
3934                 return false;
3935
3936         if (mas->last == wr_mas->end_piv)
3937                 offset_end++; /* don't copy this offset */
3938         else if (unlikely(wr_mas->r_max == ULONG_MAX))
3939                 mas_bulk_rebalance(mas, wr_mas->node_end, wr_mas->type);
3940
3941         /* set up node. */
3942         if (in_rcu) {
3943                 mas_node_count(mas, 1);
3944                 if (mas_is_err(mas))
3945                         return false;
3946
3947                 newnode = mas_pop_node(mas);
3948         } else {
3949                 memset(&reuse, 0, sizeof(struct maple_node));
3950                 newnode = &reuse;
3951         }
3952
3953         newnode->parent = mas_mn(mas)->parent;
3954         dst_pivots = ma_pivots(newnode, wr_mas->type);
3955         dst_slots = ma_slots(newnode, wr_mas->type);
3956         /* Copy from start to insert point */
3957         memcpy(dst_pivots, wr_mas->pivots, sizeof(unsigned long) * mas->offset);
3958         memcpy(dst_slots, wr_mas->slots, sizeof(void *) * mas->offset);
3959
3960         /* Handle insert of new range starting after old range */
3961         if (wr_mas->r_min < mas->index) {
3962                 rcu_assign_pointer(dst_slots[mas->offset], wr_mas->content);
3963                 dst_pivots[mas->offset++] = mas->index - 1;
3964         }
3965
3966         /* Store the new entry and range end. */
3967         if (mas->offset < node_pivots)
3968                 dst_pivots[mas->offset] = mas->last;
3969         rcu_assign_pointer(dst_slots[mas->offset], wr_mas->entry);
3970
3971         /*
3972          * this range wrote to the end of the node or it overwrote the rest of
3973          * the data
3974          */
3975         if (offset_end > wr_mas->node_end)
3976                 goto done;
3977
3978         dst_offset = mas->offset + 1;
3979         /* Copy to the end of node if necessary. */
3980         copy_size = wr_mas->node_end - offset_end + 1;
3981         memcpy(dst_slots + dst_offset, wr_mas->slots + offset_end,
3982                sizeof(void *) * copy_size);
3983         memcpy(dst_pivots + dst_offset, wr_mas->pivots + offset_end,
3984                sizeof(unsigned long) * (copy_size - 1));
3985
3986         if (new_end < node_pivots)
3987                 dst_pivots[new_end] = mas->max;
3988
3989 done:
3990         mas_leaf_set_meta(mas, newnode, dst_pivots, maple_leaf_64, new_end);
3991         if (in_rcu) {
3992                 struct maple_enode *old_enode = mas->node;
3993
3994                 mas->node = mt_mk_node(newnode, wr_mas->type);
3995                 mas_replace_node(mas, old_enode);
3996         } else {
3997                 memcpy(wr_mas->node, newnode, sizeof(struct maple_node));
3998         }
3999         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4000         mas_update_gap(mas);
4001         return true;
4002 }
4003
4004 /*
4005  * mas_wr_slot_store: Attempt to store a value in a slot.
4006  * @wr_mas: the maple write state
4007  *
4008  * Return: True if stored, false otherwise
4009  */
4010 static inline bool mas_wr_slot_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4011 {
4012         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4013         unsigned char offset = mas->offset;
4014         void __rcu **slots = wr_mas->slots;
4015         bool gap = false;
4016
4017         gap |= !mt_slot_locked(mas->tree, slots, offset);
4018         gap |= !mt_slot_locked(mas->tree, slots, offset + 1);
4019
4020         if (wr_mas->offset_end - offset == 1) {
4021                 if (mas->index == wr_mas->r_min) {
4022                         /* Overwriting the range and a part of the next one */
4023                         rcu_assign_pointer(slots[offset], wr_mas->entry);
4024                         wr_mas->pivots[offset] = mas->last;
4025                 } else {
4026                         /* Overwriting a part of the range and the next one */
4027                         rcu_assign_pointer(slots[offset + 1], wr_mas->entry);
4028                         wr_mas->pivots[offset] = mas->index - 1;
4029                         mas->offset++; /* Keep mas accurate. */
4030                 }
4031         } else if (!mt_in_rcu(mas->tree)) {
4032                 /*
4033                  * Expand the range, only partially overwriting the previous and
4034                  * next ranges
4035                  */
4036                 gap |= !mt_slot_locked(mas->tree, slots, offset + 2);
4037                 rcu_assign_pointer(slots[offset + 1], wr_mas->entry);
4038                 wr_mas->pivots[offset] = mas->index - 1;
4039                 wr_mas->pivots[offset + 1] = mas->last;
4040                 mas->offset++; /* Keep mas accurate. */
4041         } else {
4042                 return false;
4043         }
4044
4045         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4046         /*
4047          * Only update gap when the new entry is empty or there is an empty
4048          * entry in the original two ranges.
4049          */
4050         if (!wr_mas->entry || gap)
4051                 mas_update_gap(mas);
4052
4053         return true;
4054 }
4055
4056 static inline void mas_wr_extend_null(struct ma_wr_state *wr_mas)
4057 {
4058         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4059
4060         if (!wr_mas->slots[wr_mas->offset_end]) {
4061                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4062                 mas->last = wr_mas->end_piv;
4063         } else {
4064                 /* Check next slot(s) if we are overwriting the end */
4065                 if ((mas->last == wr_mas->end_piv) &&
4066                     (wr_mas->node_end != wr_mas->offset_end) &&
4067                     !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end + 1]) {
4068                         wr_mas->offset_end++;
4069                         if (wr_mas->offset_end == wr_mas->node_end)
4070                                 mas->last = mas->max;
4071                         else
4072                                 mas->last = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4073                         wr_mas->end_piv = mas->last;
4074                 }
4075         }
4076
4077         if (!wr_mas->content) {
4078                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4079                 mas->index = wr_mas->r_min;
4080         } else {
4081                 /* Check prev slot if we are overwriting the start */
4082                 if (mas->index == wr_mas->r_min && mas->offset &&
4083                     !wr_mas->slots[mas->offset - 1]) {
4084                         mas->offset--;
4085                         wr_mas->r_min = mas->index =
4086                                 mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, mas->offset);
4087                         wr_mas->r_max = wr_mas->pivots[mas->offset];
4088                 }
4089         }
4090 }
4091
4092 static inline void mas_wr_end_piv(struct ma_wr_state *wr_mas)
4093 {
4094         while ((wr_mas->offset_end < wr_mas->node_end) &&
4095                (wr_mas->mas->last > wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end]))
4096                 wr_mas->offset_end++;
4097
4098         if (wr_mas->offset_end < wr_mas->node_end)
4099                 wr_mas->end_piv = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4100         else
4101                 wr_mas->end_piv = wr_mas->mas->max;
4102
4103         if (!wr_mas->entry)
4104                 mas_wr_extend_null(wr_mas);
4105 }
4106
4107 static inline unsigned char mas_wr_new_end(struct ma_wr_state *wr_mas)
4108 {
4109         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4110         unsigned char new_end = wr_mas->node_end + 2;
4111
4112         new_end -= wr_mas->offset_end - mas->offset;
4113         if (wr_mas->r_min == mas->index)
4114                 new_end--;
4115
4116         if (wr_mas->end_piv == mas->last)
4117                 new_end--;
4118
4119         return new_end;
4120 }
4121
4122 /*
4123  * mas_wr_append: Attempt to append
4124  * @wr_mas: the maple write state
4125  * @new_end: The end of the node after the modification
4126  *
4127  * This is currently unsafe in rcu mode since the end of the node may be cached
4128  * by readers while the node contents may be updated which could result in
4129  * inaccurate information.
4130  *
4131  * Return: True if appended, false otherwise
4132  */
4133 static inline bool mas_wr_append(struct ma_wr_state *wr_mas,
4134                 unsigned char new_end)
4135 {
4136         struct ma_state *mas;
4137         void __rcu **slots;
4138         unsigned char end;
4139
4140         mas = wr_mas->mas;
4141         if (mt_in_rcu(mas->tree))
4142                 return false;
4143
4144         if (mas->offset != wr_mas->node_end)
4145                 return false;
4146
4147         end = wr_mas->node_end;
4148         if (mas->offset != end)
4149                 return false;
4150
4151         if (new_end < mt_pivots[wr_mas->type]) {
4152                 wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4153                 ma_set_meta(wr_mas->node, wr_mas->type, 0, new_end);
4154         }
4155
4156         slots = wr_mas->slots;
4157         if (new_end == end + 1) {
4158                 if (mas->last == wr_mas->r_max) {
4159                         /* Append to end of range */
4160                         rcu_assign_pointer(slots[new_end], wr_mas->entry);
4161                         wr_mas->pivots[end] = mas->index - 1;
4162                         mas->offset = new_end;
4163                 } else {
4164                         /* Append to start of range */
4165                         rcu_assign_pointer(slots[new_end], wr_mas->content);
4166                         wr_mas->pivots[end] = mas->last;
4167                         rcu_assign_pointer(slots[end], wr_mas->entry);
4168                 }
4169         } else {
4170                 /* Append to the range without touching any boundaries. */
4171                 rcu_assign_pointer(slots[new_end], wr_mas->content);
4172                 wr_mas->pivots[end + 1] = mas->last;
4173                 rcu_assign_pointer(slots[end + 1], wr_mas->entry);
4174                 wr_mas->pivots[end] = mas->index - 1;
4175                 mas->offset = end + 1;
4176         }
4177
4178         if (!wr_mas->content || !wr_mas->entry)
4179                 mas_update_gap(mas);
4180
4181         trace_ma_write(__func__, mas, new_end, wr_mas->entry);
4182         return  true;
4183 }
4184
4185 /*
4186  * mas_wr_bnode() - Slow path for a modification.
4187  * @wr_mas: The write maple state
4188  *
4189  * This is where split, rebalance end up.
4190  */
4191 static void mas_wr_bnode(struct ma_wr_state *wr_mas)
4192 {
4193         struct maple_big_node b_node;
4194
4195         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, 0, wr_mas->entry);
4196         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4197         mas_store_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->offset_end);
4198         mas_commit_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->node_end);
4199 }
4200
4201 static inline void mas_wr_modify(struct ma_wr_state *wr_mas)
4202 {
4203         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4204         unsigned char new_end;
4205
4206         /* Direct replacement */
4207         if (wr_mas->r_min == mas->index && wr_mas->r_max == mas->last) {
4208                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[mas->offset], wr_mas->entry);
4209                 if (!!wr_mas->entry ^ !!wr_mas->content)
4210                         mas_update_gap(mas);
4211                 return;
4212         }
4213
4214         /*
4215          * new_end exceeds the size of the maple node and cannot enter the fast
4216          * path.
4217          */
4218         new_end = mas_wr_new_end(wr_mas);
4219         if (new_end >= mt_slots[wr_mas->type])
4220                 goto slow_path;
4221
4222         /* Attempt to append */
4223         if (mas_wr_append(wr_mas, new_end))
4224                 return;
4225
4226         if (new_end == wr_mas->node_end && mas_wr_slot_store(wr_mas))
4227                 return;
4228
4229         if (mas_wr_node_store(wr_mas, new_end))
4230                 return;
4231
4232         if (mas_is_err(mas))
4233                 return;
4234
4235 slow_path:
4236         mas_wr_bnode(wr_mas);
4237 }
4238
4239 /*
4240  * mas_wr_store_entry() - Internal call to store a value
4241  * @mas: The maple state
4242  * @entry: The entry to store.
4243  *
4244  * Return: The contents that was stored at the index.
4245  */
4246 static inline void *mas_wr_store_entry(struct ma_wr_state *wr_mas)
4247 {
4248         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4249
4250         wr_mas->content = mas_start(mas);
4251         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4252                 mas_store_root(mas, wr_mas->entry);
4253                 return wr_mas->content;
4254         }
4255
4256         if (unlikely(!mas_wr_walk(wr_mas))) {
4257                 mas_wr_spanning_store(wr_mas);
4258                 return wr_mas->content;
4259         }
4260
4261         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4262         mas_wr_end_piv(wr_mas);
4263         /* New root for a single pointer */
4264         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX)) {
4265                 mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4266                 return wr_mas->content;
4267         }
4268
4269         mas_wr_modify(wr_mas);
4270         return wr_mas->content;
4271 }
4272
4273 /**
4274  * mas_insert() - Internal call to insert a value
4275  * @mas: The maple state
4276  * @entry: The entry to store
4277  *
4278  * Return: %NULL or the contents that already exists at the requested index
4279  * otherwise.  The maple state needs to be checked for error conditions.
4280  */
4281 static inline void *mas_insert(struct ma_state *mas, void *entry)
4282 {
4283         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
4284
4285         /*
4286          * Inserting a new range inserts either 0, 1, or 2 pivots within the
4287          * tree.  If the insert fits exactly into an existing gap with a value
4288          * of NULL, then the slot only needs to be written with the new value.
4289          * If the range being inserted is adjacent to another range, then only a
4290          * single pivot needs to be inserted (as well as writing the entry).  If
4291          * the new range is within a gap but does not touch any other ranges,
4292          * then two pivots need to be inserted: the start - 1, and the end.  As
4293          * usual, the entry must be written.  Most operations require a new node
4294          * to be allocated and replace an existing node to ensure RCU safety,
4295          * when in RCU mode.  The exception to requiring a newly allocated node
4296          * is when inserting at the end of a node (appending).  When done
4297          * carefully, appending can reuse the node in place.
4298          */
4299         wr_mas.content = mas_start(mas);
4300         if (wr_mas.content)
4301                 goto exists;
4302
4303         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4304                 mas_store_root(mas, entry);
4305                 return NULL;
4306         }
4307
4308         /* spanning writes always overwrite something */
4309         if (!mas_wr_walk(&wr_mas))
4310                 goto exists;
4311
4312         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4313         wr_mas.offset_end = mas->offset;
4314         wr_mas.end_piv = wr_mas.r_max;
4315
4316         if (wr_mas.content || (mas->last > wr_mas.r_max))
4317                 goto exists;
4318
4319         if (!entry)
4320                 return NULL;
4321
4322         mas_wr_modify(&wr_mas);
4323         return wr_mas.content;
4324
4325 exists:
4326         mas_set_err(mas, -EEXIST);
4327         return wr_mas.content;
4328
4329 }
4330
4331 static inline void mas_rewalk(struct ma_state *mas, unsigned long index)
4332 {
4333 retry:
4334         mas_set(mas, index);
4335         mas_state_walk(mas);
4336         if (mas_is_start(mas))
4337                 goto retry;
4338 }
4339
4340 static inline bool mas_rewalk_if_dead(struct ma_state *mas,
4341                 struct maple_node *node, const unsigned long index)
4342 {
4343         if (unlikely(ma_dead_node(node))) {
4344                 mas_rewalk(mas, index);
4345                 return true;
4346         }
4347         return false;
4348 }
4349
4350 /*
4351  * mas_prev_node() - Find the prev non-null entry at the same level in the
4352  * tree.  The prev value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4353  * @mas: The maple state
4354  * @min: The lower limit to search
4355  *
4356  * The prev node value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4357  * Return: 1 if the node is dead, 0 otherwise.
4358  */
4359 static inline int mas_prev_node(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4360 {
4361         enum maple_type mt;
4362         int offset, level;
4363         void __rcu **slots;
4364         struct maple_node *node;
4365         unsigned long *pivots;
4366         unsigned long max;
4367
4368         node = mas_mn(mas);
4369         if (!mas->min)
4370                 goto no_entry;
4371
4372         max = mas->min - 1;
4373         if (max < min)
4374                 goto no_entry;
4375
4376         level = 0;
4377         do {
4378                 if (ma_is_root(node))
4379                         goto no_entry;
4380
4381                 /* Walk up. */
4382                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4383                         return 1;
4384                 offset = mas->offset;
4385                 level++;
4386                 node = mas_mn(mas);
4387         } while (!offset);
4388
4389         offset--;
4390         mt = mte_node_type(mas->node);
4391         while (level > 1) {
4392                 level--;
4393                 slots = ma_slots(node, mt);
4394                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4395                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4396                         return 1;
4397
4398                 mt = mte_node_type(mas->node);
4399                 node = mas_mn(mas);
4400                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4401                 offset = ma_data_end(node, mt, pivots, max);
4402                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4403                         return 1;
4404         }
4405
4406         slots = ma_slots(node, mt);
4407         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4408         pivots = ma_pivots(node, mt);
4409         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4410                 return 1;
4411
4412         if (likely(offset))
4413                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4414         mas->max = max;
4415         mas->offset = mas_data_end(mas);
4416         if (unlikely(mte_dead_node(mas->node)))
4417                 return 1;
4418
4419         return 0;
4420
4421 no_entry:
4422         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4423                 return 1;
4424
4425         mas->node = MAS_NONE;
4426         return 0;
4427 }
4428
4429 /*
4430  * mas_prev_slot() - Get the entry in the previous slot
4431  *
4432  * @mas: The maple state
4433  * @max: The minimum starting range
4434  * @empty: Can be empty
4435  * @set_underflow: Set the @mas->node to underflow state on limit.
4436  *
4437  * Return: The entry in the previous slot which is possibly NULL
4438  */
4439 static void *mas_prev_slot(struct ma_state *mas, unsigned long min, bool empty,
4440                            bool set_underflow)
4441 {
4442         void *entry;
4443         void __rcu **slots;
4444         unsigned long pivot;
4445         enum maple_type type;
4446         unsigned long *pivots;
4447         struct maple_node *node;
4448         unsigned long save_point = mas->index;
4449
4450 retry:
4451         node = mas_mn(mas);
4452         type = mte_node_type(mas->node);
4453         pivots = ma_pivots(node, type);
4454         if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4455                 goto retry;
4456
4457         if (mas->min <= min) {
4458                 pivot = mas_safe_min(mas, pivots, mas->offset);
4459
4460                 if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4461                         goto retry;
4462
4463                 if (pivot <= min)
4464                         goto underflow;
4465         }
4466
4467 again:
4468         if (likely(mas->offset)) {
4469                 mas->offset--;
4470                 mas->last = mas->index - 1;
4471                 mas->index = mas_safe_min(mas, pivots, mas->offset);
4472         } else  {
4473                 if (mas_prev_node(mas, min)) {
4474                         mas_rewalk(mas, save_point);
4475                         goto retry;
4476                 }
4477
4478                 if (mas_is_none(mas))
4479                         goto underflow;
4480
4481                 mas->last = mas->max;
4482                 node = mas_mn(mas);
4483                 type = mte_node_type(mas->node);
4484                 pivots = ma_pivots(node, type);
4485                 mas->index = pivots[mas->offset - 1] + 1;
4486         }
4487
4488         slots = ma_slots(node, type);
4489         entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4490         if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4491                 goto retry;
4492
4493         if (likely(entry))
4494                 return entry;
4495
4496         if (!empty) {
4497                 if (mas->index <= min)
4498                         goto underflow;
4499
4500                 goto again;
4501         }
4502
4503         return entry;
4504
4505 underflow:
4506         if (set_underflow)
4507                 mas->node = MAS_UNDERFLOW;
4508         return NULL;
4509 }
4510
4511 /*
4512  * mas_next_node() - Get the next node at the same level in the tree.
4513  * @mas: The maple state
4514  * @max: The maximum pivot value to check.
4515  *
4516  * The next value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4517  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise.
4518  */
4519 static inline int mas_next_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *node,
4520                                 unsigned long max)
4521 {
4522         unsigned long min;
4523         unsigned long *pivots;
4524         struct maple_enode *enode;
4525         int level = 0;
4526         unsigned char node_end;
4527         enum maple_type mt;
4528         void __rcu **slots;
4529
4530         if (mas->max >= max)
4531                 goto no_entry;
4532
4533         min = mas->max + 1;
4534         level = 0;
4535         do {
4536                 if (ma_is_root(node))
4537                         goto no_entry;
4538
4539                 /* Walk up. */
4540                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4541                         return 1;
4542
4543                 level++;
4544                 node = mas_mn(mas);
4545                 mt = mte_node_type(mas->node);
4546                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4547                 node_end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4548                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4549                         return 1;
4550
4551         } while (unlikely(mas->offset == node_end));
4552
4553         slots = ma_slots(node, mt);
4554         mas->offset++;
4555         enode = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4556         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4557                 return 1;
4558
4559         if (level > 1)
4560                 mas->offset = 0;
4561
4562         while (unlikely(level > 1)) {
4563                 level--;
4564                 mas->node = enode;
4565                 node = mas_mn(mas);
4566                 mt = mte_node_type(mas->node);
4567                 slots = ma_slots(node, mt);
4568                 enode = mas_slot(mas, slots, 0);
4569                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4570                         return 1;
4571         }
4572
4573         if (!mas->offset)
4574                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4575
4576         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, mt);
4577         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4578                 return 1;
4579
4580         mas->node = enode;
4581         mas->min = min;
4582         return 0;
4583
4584 no_entry:
4585         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4586                 return 1;
4587
4588         mas->node = MAS_NONE;
4589         return 0;
4590 }
4591
4592 /*
4593  * mas_next_slot() - Get the entry in the next slot
4594  *
4595  * @mas: The maple state
4596  * @max: The maximum starting range
4597  * @empty: Can be empty
4598  * @set_overflow: Should @mas->node be set to overflow when the limit is
4599  * reached.
4600  *
4601  * Return: The entry in the next slot which is possibly NULL
4602  */
4603 static void *mas_next_slot(struct ma_state *mas, unsigned long max, bool empty,
4604                            bool set_overflow)
4605 {
4606         void __rcu **slots;
4607         unsigned long *pivots;
4608         unsigned long pivot;
4609         enum maple_type type;
4610         struct maple_node *node;
4611         unsigned char data_end;
4612         unsigned long save_point = mas->last;
4613         void *entry;
4614
4615 retry:
4616         node = mas_mn(mas);
4617         type = mte_node_type(mas->node);
4618         pivots = ma_pivots(node, type);
4619         data_end = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
4620         if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4621                 goto retry;
4622
4623         if (mas->max >= max) {
4624                 if (likely(mas->offset < data_end))
4625                         pivot = pivots[mas->offset];
4626                 else
4627                         goto overflow;
4628
4629                 if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4630                         goto retry;
4631
4632                 if (pivot >= max)
4633                         goto overflow;
4634         }
4635
4636         if (likely(mas->offset < data_end)) {
4637                 mas->index = pivots[mas->offset] + 1;
4638 again:
4639                 mas->offset++;
4640                 if (likely(mas->offset < data_end))
4641                         mas->last = pivots[mas->offset];
4642                 else
4643                         mas->last = mas->max;
4644         } else  {
4645                 if (mas_next_node(mas, node, max)) {
4646                         mas_rewalk(mas, save_point);
4647                         goto retry;
4648                 }
4649
4650                 if (WARN_ON_ONCE(mas_is_none(mas))) {
4651                         mas->node = MAS_OVERFLOW;
4652                         return NULL;
4653                         goto overflow;
4654                 }
4655
4656                 mas->offset = 0;
4657                 mas->index = mas->min;
4658                 node = mas_mn(mas);
4659                 type = mte_node_type(mas->node);
4660                 pivots = ma_pivots(node, type);
4661                 mas->last = pivots[0];
4662         }
4663
4664         slots = ma_slots(node, type);
4665         entry = mt_slot(mas->tree, slots, mas->offset);
4666         if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4667                 goto retry;
4668
4669         if (entry)
4670                 return entry;
4671
4672         if (!empty) {
4673                 if (mas->last >= max)
4674                         goto overflow;
4675
4676                 mas->index = mas->last + 1;
4677                 /* Node cannot end on NULL, so it's safe to short-cut here */
4678                 goto again;
4679         }
4680
4681         return entry;
4682
4683 overflow:
4684         if (set_overflow)
4685                 mas->node = MAS_OVERFLOW;
4686         return NULL;
4687 }
4688
4689 /*
4690  * mas_next_entry() - Internal function to get the next entry.
4691  * @mas: The maple state
4692  * @limit: The maximum range start.
4693  *
4694  * Set the @mas->node to the next entry and the range_start to
4695  * the beginning value for the entry.  Does not check beyond @limit.
4696  * Sets @mas->index and @mas->last to the range, Does not update @mas->index and
4697  * @mas->last on overflow.
4698  * Restarts on dead nodes.
4699  *
4700  * Return: the next entry or %NULL.
4701  */
4702 static inline void *mas_next_entry(struct ma_state *mas, unsigned long limit)
4703 {
4704         if (mas->last >= limit) {
4705                 mas->node = MAS_OVERFLOW;
4706                 return NULL;
4707         }
4708
4709         return mas_next_slot(mas, limit, false, true);
4710 }
4711
4712 /*
4713  * mas_rev_awalk() - Internal function.  Reverse allocation walk.  Find the
4714  * highest gap address of a given size in a given node and descend.
4715  * @mas: The maple state
4716  * @size: The needed size.
4717  *
4718  * Return: True if found in a leaf, false otherwise.
4719  *
4720  */
4721 static bool mas_rev_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size,
4722                 unsigned long *gap_min, unsigned long *gap_max)
4723 {
4724         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4725         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
4726         unsigned long *pivots, *gaps;
4727         void __rcu **slots;
4728         unsigned long gap = 0;
4729         unsigned long max, min;
4730         unsigned char offset;
4731
4732         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
4733                 return true;
4734
4735         if (ma_is_dense(type)) {
4736                 /* dense nodes. */
4737                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4738                 return true;
4739         }
4740
4741         pivots = ma_pivots(node, type);
4742         slots = ma_slots(node, type);
4743         gaps = ma_gaps(node, type);
4744         offset = mas->offset;
4745         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4746         /* Skip out of bounds. */
4747         while (mas->last < min)
4748                 min = mas_safe_min(mas, pivots, --offset);
4749
4750         max = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
4751         while (mas->index <= max) {
4752                 gap = 0;
4753                 if (gaps)
4754                         gap = gaps[offset];
4755                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
4756                         gap = max - min + 1;
4757
4758                 if (gap) {
4759                         if ((size <= gap) && (size <= mas->last - min + 1))
4760                                 break;
4761
4762                         if (!gaps) {
4763                                 /* Skip the next slot, it cannot be a gap. */
4764                                 if (offset < 2)
4765                                         goto ascend;
4766
4767                                 offset -= 2;
4768                                 max = pivots[offset];
4769                                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4770                                 continue;
4771                         }
4772                 }
4773
4774                 if (!offset)
4775                         goto ascend;
4776
4777                 offset--;
4778                 max = min - 1;
4779                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4780         }
4781
4782         if (unlikely((mas->index > max) || (size - 1 > max - mas->index)))
4783                 goto no_space;
4784
4785         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
4786                 mas->offset = offset;
4787                 *gap_min = min;
4788                 *gap_max = min + gap - 1;
4789                 return true;
4790         }
4791
4792         /* descend, only happens under lock. */
4793         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4794         mas->min = min;
4795         mas->max = max;
4796         mas->offset = mas_data_end(mas);
4797         return false;
4798
4799 ascend:
4800         if (!mte_is_root(mas->node))
4801                 return false;
4802
4803 no_space:
4804         mas_set_err(mas, -EBUSY);
4805         return false;
4806 }
4807
4808 static inline bool mas_anode_descend(struct ma_state *mas, unsigned long size)
4809 {
4810         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4811         unsigned long pivot, min, gap = 0;
4812         unsigned char offset, data_end;
4813         unsigned long *gaps, *pivots;
4814         void __rcu **slots;
4815         struct maple_node *node;
4816         bool found = false;
4817
4818         if (ma_is_dense(type)) {
4819                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4820                 return true;
4821         }
4822
4823         node = mas_mn(mas);
4824         pivots = ma_pivots(node, type);
4825         slots = ma_slots(node, type);
4826         gaps = ma_gaps(node, type);
4827         offset = mas->offset;
4828         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4829         data_end = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
4830         for (; offset <= data_end; offset++) {
4831                 pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
4832
4833                 /* Not within lower bounds */
4834                 if (mas->index > pivot)
4835                         goto next_slot;
4836
4837                 if (gaps)
4838                         gap = gaps[offset];
4839                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
4840                         gap = min(pivot, mas->last) - max(mas->index, min) + 1;
4841                 else
4842                         goto next_slot;
4843
4844                 if (gap >= size) {
4845                         if (ma_is_leaf(type)) {
4846                                 found = true;
4847                                 goto done;
4848                         }
4849                         if (mas->index <= pivot) {
4850                                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4851                                 mas->min = min;
4852                                 mas->max = pivot;
4853                                 offset = 0;
4854                                 break;
4855                         }
4856                 }
4857 next_slot:
4858                 min = pivot + 1;
4859                 if (mas->last <= pivot) {
4860                         mas_set_err(mas, -EBUSY);
4861                         return true;
4862                 }
4863         }
4864
4865         if (mte_is_root(mas->node))
4866                 found = true;
4867 done:
4868         mas->offset = offset;
4869         return found;
4870 }
4871
4872 /**
4873  * mas_walk() - Search for @mas->index in the tree.
4874  * @mas: The maple state.
4875  *
4876  * mas->index and mas->last will be set to the range if there is a value.  If
4877  * mas->node is MAS_NONE, reset to MAS_START.
4878  *
4879  * Return: the entry at the location or %NULL.
4880  */
4881 void *mas_walk(struct ma_state *mas)
4882 {
4883         void *entry;
4884
4885         if (!mas_is_active(mas) || !mas_is_start(mas))
4886                 mas->node = MAS_START;
4887 retry:
4888         entry = mas_state_walk(mas);
4889         if (mas_is_start(mas)) {
4890                 goto retry;
4891         } else if (mas_is_none(mas)) {
4892                 mas->index = 0;
4893                 mas->last = ULONG_MAX;
4894         } else if (mas_is_ptr(mas)) {
4895                 if (!mas->index) {
4896                         mas->last = 0;
4897                         return entry;
4898                 }
4899
4900                 mas->index = 1;
4901                 mas->last = ULONG_MAX;
4902                 mas->node = MAS_NONE;
4903                 return NULL;
4904         }
4905
4906         return entry;
4907 }
4908 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_walk);
4909
4910 static inline bool mas_rewind_node(struct ma_state *mas)
4911 {
4912         unsigned char slot;
4913
4914         do {
4915                 if (mte_is_root(mas->node)) {
4916                         slot = mas->offset;
4917                         if (!slot)
4918                                 return false;
4919                 } else {
4920                         mas_ascend(mas);
4921                         slot = mas->offset;
4922                 }
4923         } while (!slot);
4924
4925         mas->offset = --slot;
4926         return true;
4927 }
4928
4929 /*
4930  * mas_skip_node() - Internal function.  Skip over a node.
4931  * @mas: The maple state.
4932  *
4933  * Return: true if there is another node, false otherwise.
4934  */
4935 static inline bool mas_skip_node(struct ma_state *mas)
4936 {
4937         if (mas_is_err(mas))
4938                 return false;
4939
4940         do {
4941                 if (mte_is_root(mas->node)) {
4942                         if (mas->offset >= mas_data_end(mas)) {
4943                                 mas_set_err(mas, -EBUSY);
4944                                 return false;
4945                         }
4946                 } else {
4947                         mas_ascend(mas);
4948                 }
4949         } while (mas->offset >= mas_data_end(mas));
4950
4951         mas->offset++;
4952         return true;
4953 }
4954
4955 /*
4956  * mas_awalk() - Allocation walk.  Search from low address to high, for a gap of
4957  * @size
4958  * @mas: The maple state
4959  * @size: The size of the gap required
4960  *
4961  * Search between @mas->index and @mas->last for a gap of @size.
4962  */
4963 static inline void mas_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
4964 {
4965         struct maple_enode *last = NULL;
4966
4967         /*
4968          * There are 4 options:
4969          * go to child (descend)
4970          * go back to parent (ascend)
4971          * no gap found. (return, slot == MAPLE_NODE_SLOTS)
4972          * found the gap. (return, slot != MAPLE_NODE_SLOTS)
4973          */
4974         while (!mas_is_err(mas) && !mas_anode_descend(mas, size)) {
4975                 if (last == mas->node)
4976                         mas_skip_node(mas);
4977                 else
4978                         last = mas->node;
4979         }
4980 }
4981
4982 /*
4983  * mas_sparse_area() - Internal function.  Return upper or lower limit when
4984  * searching for a gap in an empty tree.
4985  * @mas: The maple state
4986  * @min: the minimum range
4987  * @max: The maximum range
4988  * @size: The size of the gap
4989  * @fwd: Searching forward or back
4990  */
4991 static inline int mas_sparse_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
4992                                 unsigned long max, unsigned long size, bool fwd)
4993 {
4994         if (!unlikely(mas_is_none(mas)) && min == 0) {
4995                 min++;
4996                 /*
4997                  * At this time, min is increased, we need to recheck whether
4998                  * the size is satisfied.
4999                  */
5000                 if (min > max || max - min + 1 < size)
5001                         return -EBUSY;
5002         }
5003         /* mas_is_ptr */
5004
5005         if (fwd) {
5006                 mas->index = min;
5007                 mas->last = min + size - 1;
5008         } else {
5009                 mas->last = max;
5010                 mas->index = max - size + 1;
5011         }
5012         return 0;
5013 }
5014
5015 /*
5016  * mas_empty_area() - Get the lowest address within the range that is
5017  * sufficient for the size requested.
5018  * @mas: The maple state
5019  * @min: The lowest value of the range
5020  * @max: The highest value of the range
5021  * @size: The size needed
5022  */
5023 int mas_empty_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5024                 unsigned long max, unsigned long size)
5025 {
5026         unsigned char offset;
5027         unsigned long *pivots;
5028         enum maple_type mt;
5029
5030         if (min > max)
5031                 return -EINVAL;
5032
5033         if (size == 0 || max - min < size - 1)
5034                 return -EINVAL;
5035
5036         if (mas_is_start(mas))
5037                 mas_start(mas);
5038         else if (mas->offset >= 2)
5039                 mas->offset -= 2;
5040         else if (!mas_skip_node(mas))
5041                 return -EBUSY;
5042
5043         /* Empty set */
5044         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas))
5045                 return mas_sparse_area(mas, min, max, size, true);
5046
5047         /* The start of the window can only be within these values */
5048         mas->index = min;
5049         mas->last = max;
5050         mas_awalk(mas, size);
5051
5052         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5053                 return xa_err(mas->node);
5054
5055         offset = mas->offset;
5056         if (unlikely(offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5057                 return -EBUSY;
5058
5059         mt = mte_node_type(mas->node);
5060         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), mt);
5061         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5062         if (mas->index < min)
5063                 mas->index = min;
5064         mas->last = mas->index + size - 1;
5065         return 0;
5066 }
5067 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area);
5068
5069 /*
5070  * mas_empty_area_rev() - Get the highest address within the range that is
5071  * sufficient for the size requested.
5072  * @mas: The maple state
5073  * @min: The lowest value of the range
5074  * @max: The highest value of the range
5075  * @size: The size needed
5076  */
5077 int mas_empty_area_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5078                 unsigned long max, unsigned long size)
5079 {
5080         struct maple_enode *last = mas->node;
5081
5082         if (min > max)
5083                 return -EINVAL;
5084
5085         if (size == 0 || max - min < size - 1)
5086                 return -EINVAL;
5087
5088         if (mas_is_start(mas)) {
5089                 mas_start(mas);
5090                 mas->offset = mas_data_end(mas);
5091         } else if (mas->offset >= 2) {
5092                 mas->offset -= 2;
5093         } else if (!mas_rewind_node(mas)) {
5094                 return -EBUSY;
5095         }
5096
5097         /* Empty set. */
5098         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas))
5099                 return mas_sparse_area(mas, min, max, size, false);
5100
5101         /* The start of the window can only be within these values. */
5102         mas->index = min;
5103         mas->last = max;
5104
5105         while (!mas_rev_awalk(mas, size, &min, &max)) {
5106                 if (last == mas->node) {
5107                         if (!mas_rewind_node(mas))
5108                                 return -EBUSY;
5109                 } else {
5110                         last = mas->node;
5111                 }
5112         }
5113
5114         if (mas_is_err(mas))
5115                 return xa_err(mas->node);
5116
5117         if (unlikely(mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5118                 return -EBUSY;
5119
5120         /* Trim the upper limit to the max. */
5121         if (max < mas->last)
5122                 mas->last = max;
5123
5124         mas->index = mas->last - size + 1;
5125         return 0;
5126 }
5127 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area_rev);
5128
5129 /*
5130  * mte_dead_leaves() - Mark all leaves of a node as dead.
5131  * @mas: The maple state
5132  * @slots: Pointer to the slot array
5133  * @type: The maple node type
5134  *
5135  * Must hold the write lock.
5136  *
5137  * Return: The number of leaves marked as dead.
5138  */
5139 static inline
5140 unsigned char mte_dead_leaves(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5141                               void __rcu **slots)
5142 {
5143         struct maple_node *node;
5144         enum maple_type type;
5145         void *entry;
5146         int offset;
5147
5148         for (offset = 0; offset < mt_slot_count(enode); offset++) {
5149                 entry = mt_slot(mt, slots, offset);
5150                 type = mte_node_type(entry);
5151                 node = mte_to_node(entry);
5152                 /* Use both node and type to catch LE & BE metadata */
5153                 if (!node || !type)
5154                         break;
5155
5156                 mte_set_node_dead(entry);
5157                 node->type = type;
5158                 rcu_assign_pointer(slots[offset], node);
5159         }
5160
5161         return offset;
5162 }
5163
5164 /**
5165  * mte_dead_walk() - Walk down a dead tree to just before the leaves
5166  * @enode: The maple encoded node
5167  * @offset: The starting offset
5168  *
5169  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5170  */
5171 static void __rcu **mte_dead_walk(struct maple_enode **enode, unsigned char offset)
5172 {
5173         struct maple_node *node, *next;
5174         void __rcu **slots = NULL;
5175
5176         next = mte_to_node(*enode);
5177         do {
5178                 *enode = ma_enode_ptr(next);
5179                 node = mte_to_node(*enode);
5180                 slots = ma_slots(node, node->type);
5181                 next = rcu_dereference_protected(slots[offset],
5182                                         lock_is_held(&rcu_callback_map));
5183                 offset = 0;
5184         } while (!ma_is_leaf(next->type));
5185
5186         return slots;
5187 }
5188
5189 /**
5190  * mt_free_walk() - Walk & free a tree in the RCU callback context
5191  * @head: The RCU head that's within the node.
5192  *
5193  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5194  */
5195 static void mt_free_walk(struct rcu_head *head)
5196 {
5197         void __rcu **slots;
5198         struct maple_node *node, *start;
5199         struct maple_enode *enode;
5200         unsigned char offset;
5201         enum maple_type type;
5202
5203         node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
5204
5205         if (ma_is_leaf(node->type))
5206                 goto free_leaf;
5207
5208         start = node;
5209         enode = mt_mk_node(node, node->type);
5210         slots = mte_dead_walk(&enode, 0);
5211         node = mte_to_node(enode);
5212         do {
5213                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5214                 offset = node->parent_slot + 1;
5215                 enode = node->piv_parent;
5216                 if (mte_to_node(enode) == node)
5217                         goto free_leaf;
5218
5219                 type = mte_node_type(enode);
5220                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5221                 if ((offset < mt_slots[type]) &&
5222                     rcu_dereference_protected(slots[offset],
5223                                               lock_is_held(&rcu_callback_map)))
5224                         slots = mte_dead_walk(&enode, offset);
5225                 node = mte_to_node(enode);
5226         } while ((node != start) || (node->slot_len < offset));
5227
5228         slots = ma_slots(node, node->type);
5229         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5230
5231 free_leaf:
5232         mt_free_rcu(&node->rcu);
5233 }
5234
5235 static inline void __rcu **mte_destroy_descend(struct maple_enode **enode,
5236         struct maple_tree *mt, struct maple_enode *prev, unsigned char offset)
5237 {
5238         struct maple_node *node;
5239         struct maple_enode *next = *enode;
5240         void __rcu **slots = NULL;
5241         enum maple_type type;
5242         unsigned char next_offset = 0;
5243
5244         do {
5245                 *enode = next;
5246                 node = mte_to_node(*enode);
5247                 type = mte_node_type(*enode);
5248                 slots = ma_slots(node, type);
5249                 next = mt_slot_locked(mt, slots, next_offset);
5250                 if ((mte_dead_node(next)))
5251                         next = mt_slot_locked(mt, slots, ++next_offset);
5252
5253                 mte_set_node_dead(*enode);
5254                 node->type = type;
5255                 node->piv_parent = prev;
5256                 node->parent_slot = offset;
5257                 offset = next_offset;
5258                 next_offset = 0;
5259                 prev = *enode;
5260         } while (!mte_is_leaf(next));
5261
5262         return slots;
5263 }
5264
5265 static void mt_destroy_walk(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5266                             bool free)
5267 {
5268         void __rcu **slots;
5269         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5270         struct maple_enode *start;
5271
5272         if (mte_is_leaf(enode)) {
5273                 node->type = mte_node_type(enode);
5274                 goto free_leaf;
5275         }
5276
5277         start = enode;
5278         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, start, 0);
5279         node = mte_to_node(enode); // Updated in the above call.
5280         do {
5281                 enum maple_type type;
5282                 unsigned char offset;
5283                 struct maple_enode *parent, *tmp;
5284
5285                 node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5286                 if (free)
5287                         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5288                 offset = node->parent_slot + 1;
5289                 enode = node->piv_parent;
5290                 if (mte_to_node(enode) == node)
5291                         goto free_leaf;
5292
5293                 type = mte_node_type(enode);
5294                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5295                 if (offset >= mt_slots[type])
5296                         goto next;
5297
5298                 tmp = mt_slot_locked(mt, slots, offset);
5299                 if (mte_node_type(tmp) && mte_to_node(tmp)) {
5300                         parent = enode;
5301                         enode = tmp;
5302                         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, parent, offset);
5303                 }
5304 next:
5305                 node = mte_to_node(enode);
5306         } while (start != enode);
5307
5308         node = mte_to_node(enode);
5309         node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5310         if (free)
5311                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5312
5313 free_leaf:
5314         if (free)
5315                 mt_free_rcu(&node->rcu);
5316         else
5317                 mt_clear_meta(mt, node, node->type);
5318 }
5319
5320 /*
5321  * mte_destroy_walk() - Free a tree or sub-tree.
5322  * @enode: the encoded maple node (maple_enode) to start
5323  * @mt: the tree to free - needed for node types.
5324  *
5325  * Must hold the write lock.
5326  */
5327 static inline void mte_destroy_walk(struct maple_enode *enode,
5328                                     struct maple_tree *mt)
5329 {
5330         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5331
5332         if (mt_in_rcu(mt)) {
5333                 mt_destroy_walk(enode, mt, false);
5334                 call_rcu(&node->rcu, mt_free_walk);
5335         } else {
5336                 mt_destroy_walk(enode, mt, true);
5337         }
5338 }
5339
5340 static void mas_wr_store_setup(struct ma_wr_state *wr_mas)
5341 {
5342         if (!mas_is_active(wr_mas->mas)) {
5343                 if (mas_is_start(wr_mas->mas))
5344                         return;
5345
5346                 if (unlikely(mas_is_paused(wr_mas->mas)))
5347                         goto reset;
5348
5349                 if (unlikely(mas_is_none(wr_mas->mas)))
5350                         goto reset;
5351
5352                 if (unlikely(mas_is_overflow(wr_mas->mas)))
5353                         goto reset;
5354
5355                 if (unlikely(mas_is_underflow(wr_mas->mas)))
5356                         goto reset;
5357         }
5358
5359         /*
5360          * A less strict version of mas_is_span_wr() where we allow spanning
5361          * writes within this node.  This is to stop partial walks in
5362          * mas_prealloc() from being reset.
5363          */
5364         if (wr_mas->mas->last > wr_mas->mas->max)
5365                 goto reset;
5366
5367         if (wr_mas->entry)
5368                 return;
5369
5370         if (mte_is_leaf(wr_mas->mas->node) &&
5371             wr_mas->mas->last == wr_mas->mas->max)
5372                 goto reset;
5373
5374         return;
5375
5376 reset:
5377         mas_reset(wr_mas->mas);
5378 }
5379
5380 /* Interface */
5381
5382 /**
5383  * mas_store() - Store an @entry.
5384  * @mas: The maple state.
5385  * @entry: The entry to store.
5386  *
5387  * The @mas->index and @mas->last is used to set the range for the @entry.
5388  * Note: The @mas should have pre-allocated entries to ensure there is memory to
5389  * store the entry.  Please see mas_expected_entries()/mas_destroy() for more details.
5390  *
5391  * Return: the first entry between mas->index and mas->last or %NULL.
5392  */
5393 void *mas_store(struct ma_state *mas, void *entry)
5394 {
5395         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5396
5397         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5398 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
5399         if (MAS_WARN_ON(mas, mas->index > mas->last))
5400                 pr_err("Error %lX > %lX %p\n", mas->index, mas->last, entry);
5401
5402         if (mas->index > mas->last) {
5403                 mas_set_err(mas, -EINVAL);
5404                 return NULL;
5405         }
5406
5407 #endif
5408
5409         /*
5410          * Storing is the same operation as insert with the added caveat that it
5411          * can overwrite entries.  Although this seems simple enough, one may
5412          * want to examine what happens if a single store operation was to
5413          * overwrite multiple entries within a self-balancing B-Tree.
5414          */
5415         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5416         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5417         return wr_mas.content;
5418 }
5419 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store);
5420
5421 /**
5422  * mas_store_gfp() - Store a value into the tree.
5423  * @mas: The maple state
5424  * @entry: The entry to store
5425  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations if necessary.
5426  *
5427  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
5428  * be allocated.
5429  */
5430 int mas_store_gfp(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5431 {
5432         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5433
5434         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5435         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5436 retry:
5437         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5438         if (unlikely(mas_nomem(mas, gfp)))
5439                 goto retry;
5440
5441         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5442                 return xa_err(mas->node);
5443
5444         return 0;
5445 }
5446 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_gfp);
5447
5448 /**
5449  * mas_store_prealloc() - Store a value into the tree using memory
5450  * preallocated in the maple state.
5451  * @mas: The maple state
5452  * @entry: The entry to store.
5453  */
5454 void mas_store_prealloc(struct ma_state *mas, void *entry)
5455 {
5456         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5457
5458         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5459         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5460         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5461         MAS_WR_BUG_ON(&wr_mas, mas_is_err(mas));
5462         mas_destroy(mas);
5463 }
5464 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_prealloc);
5465
5466 /**
5467  * mas_preallocate() - Preallocate enough nodes for a store operation
5468  * @mas: The maple state
5469  * @entry: The entry that will be stored
5470  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
5471  *
5472  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5473  */
5474 int mas_preallocate(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5475 {
5476         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5477         unsigned char node_size;
5478         int request = 1;
5479         int ret;
5480
5481
5482         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX))
5483                 goto ask_now;
5484
5485         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5486         wr_mas.content = mas_start(mas);
5487         /* Root expand */
5488         if (unlikely(mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)))
5489                 goto ask_now;
5490
5491         if (unlikely(!mas_wr_walk(&wr_mas))) {
5492                 /* Spanning store, use worst case for now */
5493                 request = 1 + mas_mt_height(mas) * 3;
5494                 goto ask_now;
5495         }
5496
5497         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
5498         /* Exact fit, no nodes needed. */
5499         if (wr_mas.r_min == mas->index && wr_mas.r_max == mas->last)
5500                 return 0;
5501
5502         mas_wr_end_piv(&wr_mas);
5503         node_size = mas_wr_new_end(&wr_mas);
5504         if (node_size >= mt_slots[wr_mas.type]) {
5505                 /* Split, worst case for now. */
5506                 request = 1 + mas_mt_height(mas) * 2;
5507                 goto ask_now;
5508         }
5509
5510         /* New root needs a singe node */
5511         if (unlikely(mte_is_root(mas->node)))
5512                 goto ask_now;
5513
5514         /* Potential spanning rebalance collapsing a node, use worst-case */
5515         if (node_size  - 1 <= mt_min_slots[wr_mas.type])
5516                 request = mas_mt_height(mas) * 2 - 1;
5517
5518         /* node store, slot store needs one node */
5519 ask_now:
5520         mas_node_count_gfp(mas, request, gfp);
5521         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5522         if (likely(!mas_is_err(mas)))
5523                 return 0;
5524
5525         mas_set_alloc_req(mas, 0);
5526         ret = xa_err(mas->node);
5527         mas_reset(mas);
5528         mas_destroy(mas);
5529         mas_reset(mas);
5530         return ret;
5531 }
5532 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_preallocate);
5533
5534 /*
5535  * mas_destroy() - destroy a maple state.
5536  * @mas: The maple state
5537  *
5538  * Upon completion, check the left-most node and rebalance against the node to
5539  * the right if necessary.  Frees any allocated nodes associated with this maple
5540  * state.
5541  */
5542 void mas_destroy(struct ma_state *mas)
5543 {
5544         struct maple_alloc *node;
5545         unsigned long total;
5546
5547         /*
5548          * When using mas_for_each() to insert an expected number of elements,
5549          * it is possible that the number inserted is less than the expected
5550          * number.  To fix an invalid final node, a check is performed here to
5551          * rebalance the previous node with the final node.
5552          */
5553         if (mas->mas_flags & MA_STATE_REBALANCE) {
5554                 unsigned char end;
5555
5556                 mas_start(mas);
5557                 mtree_range_walk(mas);
5558                 end = mas_data_end(mas) + 1;
5559                 if (end < mt_min_slot_count(mas->node) - 1)
5560                         mas_destroy_rebalance(mas, end);
5561
5562                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
5563         }
5564         mas->mas_flags &= ~(MA_STATE_BULK|MA_STATE_PREALLOC);
5565
5566         total = mas_allocated(mas);
5567         while (total) {
5568                 node = mas->alloc;
5569                 mas->alloc = node->slot[0];
5570                 if (node->node_count > 1) {
5571                         size_t count = node->node_count - 1;
5572
5573                         mt_free_bulk(count, (void __rcu **)&node->slot[1]);
5574                         total -= count;
5575                 }
5576                 kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
5577                 total--;
5578         }
5579
5580         mas->alloc = NULL;
5581 }
5582 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_destroy);
5583
5584 /*
5585  * mas_expected_entries() - Set the expected number of entries that will be inserted.
5586  * @mas: The maple state
5587  * @nr_entries: The number of expected entries.
5588  *
5589  * This will attempt to pre-allocate enough nodes to store the expected number
5590  * of entries.  The allocations will occur using the bulk allocator interface
5591  * for speed.  Please call mas_destroy() on the @mas after inserting the entries
5592  * to ensure any unused nodes are freed.
5593  *
5594  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5595  */
5596 int mas_expected_entries(struct ma_state *mas, unsigned long nr_entries)
5597 {
5598         int nonleaf_cap = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 2;
5599         struct maple_enode *enode = mas->node;
5600         int nr_nodes;
5601         int ret;
5602
5603         /*
5604          * Sometimes it is necessary to duplicate a tree to a new tree, such as
5605          * forking a process and duplicating the VMAs from one tree to a new
5606          * tree.  When such a situation arises, it is known that the new tree is
5607          * not going to be used until the entire tree is populated.  For
5608          * performance reasons, it is best to use a bulk load with RCU disabled.
5609          * This allows for optimistic splitting that favours the left and reuse
5610          * of nodes during the operation.
5611          */
5612
5613         /* Optimize splitting for bulk insert in-order */
5614         mas->mas_flags |= MA_STATE_BULK;
5615
5616         /*
5617          * Avoid overflow, assume a gap between each entry and a trailing null.
5618          * If this is wrong, it just means allocation can happen during
5619          * insertion of entries.
5620          */
5621         nr_nodes = max(nr_entries, nr_entries * 2 + 1);
5622         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
5623                 nonleaf_cap = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2;
5624
5625         /* Leaves; reduce slots to keep space for expansion */
5626         nr_nodes = DIV_ROUND_UP(nr_nodes, MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2);
5627         /* Internal nodes */
5628         nr_nodes += DIV_ROUND_UP(nr_nodes, nonleaf_cap);
5629         /* Add working room for split (2 nodes) + new parents */
5630         mas_node_count(mas, nr_nodes + 3);
5631
5632         /* Detect if allocations run out */
5633         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5634
5635         if (!mas_is_err(mas))
5636                 return 0;
5637
5638         ret = xa_err(mas->node);
5639         mas->node = enode;
5640         mas_destroy(mas);
5641         return ret;
5642
5643 }
5644 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_expected_entries);
5645
5646 static inline bool mas_next_setup(struct ma_state *mas, unsigned long max,
5647                 void **entry)
5648 {
5649         bool was_none = mas_is_none(mas);
5650
5651         if (unlikely(mas->last >= max)) {
5652                 mas->node = MAS_OVERFLOW;
5653                 return true;
5654         }
5655
5656         if (mas_is_active(mas))
5657                 return false;
5658
5659         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas)) {
5660                 mas->node = MAS_START;
5661         } else if (mas_is_overflow(mas)) {
5662                 /* Overflowed before, but the max changed */
5663                 mas->node = MAS_START;
5664         } else if (mas_is_underflow(mas)) {
5665                 mas->node = MAS_START;
5666                 *entry = mas_walk(mas);
5667                 if (*entry)
5668                         return true;
5669         }
5670
5671         if (mas_is_start(mas))
5672                 *entry = mas_walk(mas); /* Retries on dead nodes handled by mas_walk */
5673
5674         if (mas_is_ptr(mas)) {
5675                 *entry = NULL;
5676                 if (was_none && mas->index == 0) {
5677                         mas->index = mas->last = 0;
5678                         return true;
5679                 }
5680                 mas->index = 1;
5681                 mas->last = ULONG_MAX;
5682                 mas->node = MAS_NONE;
5683                 return true;
5684         }
5685
5686         if (mas_is_none(mas))
5687                 return true;
5688
5689         return false;
5690 }
5691
5692 /**
5693  * mas_next() - Get the next entry.
5694  * @mas: The maple state
5695  * @max: The maximum index to check.
5696  *
5697  * Returns the next entry after @mas->index.
5698  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5699  * Can return the zero entry.
5700  *
5701  * Return: The next entry or %NULL
5702  */
5703 void *mas_next(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5704 {
5705         void *entry = NULL;
5706
5707         if (mas_next_setup(mas, max, &entry))
5708                 return entry;
5709
5710         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_slot */
5711         return mas_next_slot(mas, max, false, true);
5712 }
5713 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next);
5714
5715 /**
5716  * mas_next_range() - Advance the maple state to the next range
5717  * @mas: The maple state
5718  * @max: The maximum index to check.
5719  *
5720  * Sets @mas->index and @mas->last to the range.
5721  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5722  * Can return the zero entry.
5723  *
5724  * Return: The next entry or %NULL
5725  */
5726 void *mas_next_range(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5727 {
5728         void *entry = NULL;
5729
5730         if (mas_next_setup(mas, max, &entry))
5731                 return entry;
5732
5733         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_slot */
5734         return mas_next_slot(mas, max, true, true);
5735 }
5736 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next_range);
5737
5738 /**
5739  * mt_next() - get the next value in the maple tree
5740  * @mt: The maple tree
5741  * @index: The start index
5742  * @max: The maximum index to check
5743  *
5744  * Takes RCU read lock internally to protect the search, which does not
5745  * protect the returned pointer after dropping RCU read lock.
5746  * See also: Documentation/core-api/maple_tree.rst
5747  *
5748  * Return: The entry higher than @index or %NULL if nothing is found.
5749  */
5750 void *mt_next(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long max)
5751 {
5752         void *entry = NULL;
5753         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5754
5755         rcu_read_lock();
5756         entry = mas_next(&mas, max);
5757         rcu_read_unlock();
5758         return entry;
5759 }
5760 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_next);
5761
5762 static inline bool mas_prev_setup(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5763                 void **entry)
5764 {
5765         if (unlikely(mas->index <= min)) {
5766                 mas->node = MAS_UNDERFLOW;
5767                 return true;
5768         }
5769
5770         if (mas_is_active(mas))
5771                 return false;
5772
5773         if (mas_is_overflow(mas)) {
5774                 mas->node = MAS_START;
5775                 *entry = mas_walk(mas);
5776                 if (*entry)
5777                         return true;
5778         }
5779
5780         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas)) {
5781                 mas->node = MAS_START;
5782         } else if (mas_is_underflow(mas)) {
5783                 /* underflowed before but the min changed */
5784                 mas->node = MAS_START;
5785         }
5786
5787         if (mas_is_start(mas))
5788                 mas_walk(mas);
5789
5790         if (unlikely(mas_is_ptr(mas))) {
5791                 if (!mas->index)
5792                         goto none;
5793                 mas->index = mas->last = 0;
5794                 *entry = mas_root(mas);
5795                 return true;
5796         }
5797
5798         if (mas_is_none(mas)) {
5799                 if (mas->index) {
5800                         /* Walked to out-of-range pointer? */
5801                         mas->index = mas->last = 0;
5802                         mas->node = MAS_ROOT;
5803                         *entry = mas_root(mas);
5804                         return true;
5805                 }
5806                 return true;
5807         }
5808
5809         return false;
5810
5811 none:
5812         mas->node = MAS_NONE;
5813         return true;
5814 }
5815
5816 /**
5817  * mas_prev() - Get the previous entry
5818  * @mas: The maple state
5819  * @min: The minimum value to check.
5820  *
5821  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5822  * Will reset mas to MAS_START if the node is MAS_NONE.  Will stop on not
5823  * searchable nodes.
5824  *
5825  * Return: the previous value or %NULL.
5826  */
5827 void *mas_prev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
5828 {
5829         void *entry = NULL;
5830
5831         if (mas_prev_setup(mas, min, &entry))
5832                 return entry;
5833
5834         return mas_prev_slot(mas, min, false, true);
5835 }
5836 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev);
5837
5838 /**
5839  * mas_prev_range() - Advance to the previous range
5840  * @mas: The maple state
5841  * @min: The minimum value to check.
5842  *
5843  * Sets @mas->index and @mas->last to the range.
5844  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5845  * Will reset mas to MAS_START if the node is MAS_NONE.  Will stop on not
5846  * searchable nodes.
5847  *
5848  * Return: the previous value or %NULL.
5849  */
5850 void *mas_prev_range(struct ma_state *mas, unsigned long min)
5851 {
5852         void *entry = NULL;
5853
5854         if (mas_prev_setup(mas, min, &entry))
5855                 return entry;
5856
5857         return mas_prev_slot(mas, min, true, true);
5858 }
5859 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev_range);
5860
5861 /**
5862  * mt_prev() - get the previous value in the maple tree
5863  * @mt: The maple tree
5864  * @index: The start index
5865  * @min: The minimum index to check
5866  *
5867  * Takes RCU read lock internally to protect the search, which does not
5868  * protect the returned pointer after dropping RCU read lock.
5869  * See also: Documentation/core-api/maple_tree.rst
5870  *
5871  * Return: The entry before @index or %NULL if nothing is found.
5872  */
5873 void *mt_prev(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long min)
5874 {
5875         void *entry = NULL;
5876         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5877
5878         rcu_read_lock();
5879         entry = mas_prev(&mas, min);
5880         rcu_read_unlock();
5881         return entry;
5882 }
5883 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_prev);
5884
5885 /**
5886  * mas_pause() - Pause a mas_find/mas_for_each to drop the lock.
5887  * @mas: The maple state to pause
5888  *
5889  * Some users need to pause a walk and drop the lock they're holding in
5890  * order to yield to a higher priority thread or carry out an operation
5891  * on an entry.  Those users should call this function before they drop
5892  * the lock.  It resets the @mas to be suitable for the next iteration
5893  * of the loop after the user has reacquired the lock.  If most entries
5894  * found during a walk require you to call mas_pause(), the mt_for_each()
5895  * iterator may be more appropriate.
5896  *
5897  */
5898 void mas_pause(struct ma_state *mas)
5899 {
5900         mas->node = MAS_PAUSE;
5901 }
5902 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_pause);
5903
5904 /**
5905  * mas_find_setup() - Internal function to set up mas_find*().
5906  * @mas: The maple state
5907  * @max: The maximum index
5908  * @entry: Pointer to the entry
5909  *
5910  * Returns: True if entry is the answer, false otherwise.
5911  */
5912 static inline bool mas_find_setup(struct ma_state *mas, unsigned long max,
5913                 void **entry)
5914 {
5915         if (mas_is_active(mas)) {
5916                 if (mas->last < max)
5917                         return false;
5918
5919                 return true;
5920         }
5921
5922         if (mas_is_paused(mas)) {
5923                 if (unlikely(mas->last >= max))
5924                         return true;
5925
5926                 mas->index = ++mas->last;
5927                 mas->node = MAS_START;
5928         } else if (mas_is_none(mas)) {
5929                 if (unlikely(mas->last >= max))
5930                         return true;
5931
5932                 mas->index = mas->last;
5933                 mas->node = MAS_START;
5934         } else if (mas_is_overflow(mas) || mas_is_underflow(mas)) {
5935                 if (mas->index > max) {
5936                         mas->node = MAS_OVERFLOW;
5937                         return true;
5938                 }
5939
5940                 mas->node = MAS_START;
5941         }
5942
5943         if (mas_is_start(mas)) {
5944                 /* First run or continue */
5945                 if (mas->index > max)
5946                         return true;
5947
5948                 *entry = mas_walk(mas);
5949                 if (*entry)
5950                         return true;
5951
5952         }
5953
5954         if (unlikely(!mas_searchable(mas))) {
5955                 if (unlikely(mas_is_ptr(mas)))
5956                         goto ptr_out_of_range;
5957
5958                 return true;
5959         }
5960
5961         if (mas->index == max)
5962                 return true;
5963
5964         return false;
5965
5966 ptr_out_of_range:
5967         mas->node = MAS_NONE;
5968         mas->index = 1;
5969         mas->last = ULONG_MAX;
5970         return true;
5971 }
5972
5973 /**
5974  * mas_find() - On the first call, find the entry at or after mas->index up to
5975  * %max.  Otherwise, find the entry after mas->index.
5976  * @mas: The maple state
5977  * @max: The maximum value to check.
5978  *
5979  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5980  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
5981  * May set @mas->node to MAS_NONE.
5982  *
5983  * Return: The entry or %NULL.
5984  */
5985 void *mas_find(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5986 {
5987         void *entry = NULL;
5988
5989         if (mas_find_setup(mas, max, &entry))
5990                 return entry;
5991
5992         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_slot */
5993         return mas_next_slot(mas, max, false, false);
5994 }
5995 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find);
5996
5997 /**
5998  * mas_find_range() - On the first call, find the entry at or after
5999  * mas->index up to %max.  Otherwise, advance to the next slot mas->index.
6000  * @mas: The maple state
6001  * @max: The maximum value to check.
6002  *
6003  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6004  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6005  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6006  *
6007  * Return: The entry or %NULL.
6008  */
6009 void *mas_find_range(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6010 {
6011         void *entry = NULL;
6012
6013         if (mas_find_setup(mas, max, &entry))
6014                 return entry;
6015
6016         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_slot */
6017         return mas_next_slot(mas, max, true, false);
6018 }
6019 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_range);
6020
6021 /**
6022  * mas_find_rev_setup() - Internal function to set up mas_find_*_rev()
6023  * @mas: The maple state
6024  * @min: The minimum index
6025  * @entry: Pointer to the entry
6026  *
6027  * Returns: True if entry is the answer, false otherwise.
6028  */
6029 static inline bool mas_find_rev_setup(struct ma_state *mas, unsigned long min,
6030                 void **entry)
6031 {
6032         if (mas_is_active(mas)) {
6033                 if (mas->index > min)
6034                         return false;
6035
6036                 return true;
6037         }
6038
6039         if (mas_is_paused(mas)) {
6040                 if (unlikely(mas->index <= min)) {
6041                         mas->node = MAS_NONE;
6042                         return true;
6043                 }
6044                 mas->node = MAS_START;
6045                 mas->last = --mas->index;
6046         } else if (mas_is_none(mas)) {
6047                 if (mas->index <= min)
6048                         goto none;
6049
6050                 mas->last = mas->index;
6051                 mas->node = MAS_START;
6052         } else if (mas_is_underflow(mas) || mas_is_overflow(mas)) {
6053                 if (mas->last <= min) {
6054                         mas->node = MAS_UNDERFLOW;
6055                         return true;
6056                 }
6057
6058                 mas->node = MAS_START;
6059         }
6060
6061         if (mas_is_start(mas)) {
6062                 /* First run or continue */
6063                 if (mas->index < min)
6064                         return true;
6065
6066                 *entry = mas_walk(mas);
6067                 if (*entry)
6068                         return true;
6069         }
6070
6071         if (unlikely(!mas_searchable(mas))) {
6072                 if (mas_is_ptr(mas))
6073                         goto none;
6074
6075                 if (mas_is_none(mas)) {
6076                         /*
6077                          * Walked to the location, and there was nothing so the
6078                          * previous location is 0.
6079                          */
6080                         mas->last = mas->index = 0;
6081                         mas->node = MAS_ROOT;
6082                         *entry = mas_root(mas);
6083                         return true;
6084                 }
6085         }
6086
6087         if (mas->index < min)
6088                 return true;
6089
6090         return false;
6091
6092 none:
6093         mas->node = MAS_NONE;
6094         return true;
6095 }
6096
6097 /**
6098  * mas_find_rev: On the first call, find the first non-null entry at or below
6099  * mas->index down to %min.  Otherwise find the first non-null entry below
6100  * mas->index down to %min.
6101  * @mas: The maple state
6102  * @min: The minimum value to check.
6103  *
6104  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6105  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6106  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6107  *
6108  * Return: The entry or %NULL.
6109  */
6110 void *mas_find_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6111 {
6112         void *entry = NULL;
6113
6114         if (mas_find_rev_setup(mas, min, &entry))
6115                 return entry;
6116
6117         /* Retries on dead nodes handled by mas_prev_slot */
6118         return mas_prev_slot(mas, min, false, false);
6119
6120 }
6121 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_rev);
6122
6123 /**
6124  * mas_find_range_rev: On the first call, find the first non-null entry at or
6125  * below mas->index down to %min.  Otherwise advance to the previous slot after
6126  * mas->index down to %min.
6127  * @mas: The maple state
6128  * @min: The minimum value to check.
6129  *
6130  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6131  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6132  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6133  *
6134  * Return: The entry or %NULL.
6135  */
6136 void *mas_find_range_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6137 {
6138         void *entry = NULL;
6139
6140         if (mas_find_rev_setup(mas, min, &entry))
6141                 return entry;
6142
6143         /* Retries on dead nodes handled by mas_prev_slot */
6144         return mas_prev_slot(mas, min, true, false);
6145 }
6146 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_range_rev);
6147
6148 /**
6149  * mas_erase() - Find the range in which index resides and erase the entire
6150  * range.
6151  * @mas: The maple state
6152  *
6153  * Must hold the write lock.
6154  * Searches for @mas->index, sets @mas->index and @mas->last to the range and
6155  * erases that range.
6156  *
6157  * Return: the entry that was erased or %NULL, @mas->index and @mas->last are updated.
6158  */
6159 void *mas_erase(struct ma_state *mas)
6160 {
6161         void *entry;
6162         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, NULL);
6163
6164         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
6165                 mas->node = MAS_START;
6166
6167         /* Retry unnecessary when holding the write lock. */
6168         entry = mas_state_walk(mas);
6169         if (!entry)
6170                 return NULL;
6171
6172 write_retry:
6173         /* Must reset to ensure spanning writes of last slot are detected */
6174         mas_reset(mas);
6175         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
6176         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6177         if (mas_nomem(mas, GFP_KERNEL))
6178                 goto write_retry;
6179
6180         return entry;
6181 }
6182 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_erase);
6183
6184 /**
6185  * mas_nomem() - Check if there was an error allocating and do the allocation
6186  * if necessary If there are allocations, then free them.
6187  * @mas: The maple state
6188  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6189  * Return: true on allocation, false otherwise.
6190  */
6191 bool mas_nomem(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
6192         __must_hold(mas->tree->ma_lock)
6193 {
6194         if (likely(mas->node != MA_ERROR(-ENOMEM))) {
6195                 mas_destroy(mas);
6196                 return false;
6197         }
6198
6199         if (gfpflags_allow_blocking(gfp) && !mt_external_lock(mas->tree)) {
6200                 mtree_unlock(mas->tree);
6201                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6202                 mtree_lock(mas->tree);
6203         } else {
6204                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6205         }
6206
6207         if (!mas_allocated(mas))
6208                 return false;
6209
6210         mas->node = MAS_START;
6211         return true;
6212 }
6213
6214 void __init maple_tree_init(void)
6215 {
6216         maple_node_cache = kmem_cache_create("maple_node",
6217                         sizeof(struct maple_node), sizeof(struct maple_node),
6218                         SLAB_PANIC, NULL);
6219 }
6220
6221 /**
6222  * mtree_load() - Load a value stored in a maple tree
6223  * @mt: The maple tree
6224  * @index: The index to load
6225  *
6226  * Return: the entry or %NULL
6227  */
6228 void *mtree_load(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6229 {
6230         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6231         void *entry;
6232
6233         trace_ma_read(__func__, &mas);
6234         rcu_read_lock();
6235 retry:
6236         entry = mas_start(&mas);
6237         if (unlikely(mas_is_none(&mas)))
6238                 goto unlock;
6239
6240         if (unlikely(mas_is_ptr(&mas))) {
6241                 if (index)
6242                         entry = NULL;
6243
6244                 goto unlock;
6245         }
6246
6247         entry = mtree_lookup_walk(&mas);
6248         if (!entry && unlikely(mas_is_start(&mas)))
6249                 goto retry;
6250 unlock:
6251         rcu_read_unlock();
6252         if (xa_is_zero(entry))
6253                 return NULL;
6254
6255         return entry;
6256 }
6257 EXPORT_SYMBOL(mtree_load);
6258
6259 /**
6260  * mtree_store_range() - Store an entry at a given range.
6261  * @mt: The maple tree
6262  * @index: The start of the range
6263  * @last: The end of the range
6264  * @entry: The entry to store
6265  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6266  *
6267  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6268  * be allocated.
6269  */
6270 int mtree_store_range(struct maple_tree *mt, unsigned long index,
6271                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6272 {
6273         MA_STATE(mas, mt, index, last);
6274         MA_WR_STATE(wr_mas, &mas, entry);
6275
6276         trace_ma_write(__func__, &mas, 0, entry);
6277         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6278                 return -EINVAL;
6279
6280         if (index > last)
6281                 return -EINVAL;
6282
6283         mtree_lock(mt);
6284 retry:
6285         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6286         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6287                 goto retry;
6288
6289         mtree_unlock(mt);
6290         if (mas_is_err(&mas))
6291                 return xa_err(mas.node);
6292
6293         return 0;
6294 }
6295 EXPORT_SYMBOL(mtree_store_range);
6296
6297 /**
6298  * mtree_store() - Store an entry at a given index.
6299  * @mt: The maple tree
6300  * @index: The index to store the value
6301  * @entry: The entry to store
6302  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6303  *
6304  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6305  * be allocated.
6306  */
6307 int mtree_store(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6308                  gfp_t gfp)
6309 {
6310         return mtree_store_range(mt, index, index, entry, gfp);
6311 }
6312 EXPORT_SYMBOL(mtree_store);
6313
6314 /**
6315  * mtree_insert_range() - Insert an entry at a given range if there is no value.
6316  * @mt: The maple tree
6317  * @first: The start of the range
6318  * @last: The end of the range
6319  * @entry: The entry to store
6320  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6321  *
6322  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6323  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6324  */
6325 int mtree_insert_range(struct maple_tree *mt, unsigned long first,
6326                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6327 {
6328         MA_STATE(ms, mt, first, last);
6329
6330         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6331                 return -EINVAL;
6332
6333         if (first > last)
6334                 return -EINVAL;
6335
6336         mtree_lock(mt);
6337 retry:
6338         mas_insert(&ms, entry);
6339         if (mas_nomem(&ms, gfp))
6340                 goto retry;
6341
6342         mtree_unlock(mt);
6343         if (mas_is_err(&ms))
6344                 return xa_err(ms.node);
6345
6346         return 0;
6347 }
6348 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert_range);
6349
6350 /**
6351  * mtree_insert() - Insert an entry at a given index if there is no value.
6352  * @mt: The maple tree
6353  * @index : The index to store the value
6354  * @entry: The entry to store
6355  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6356  *
6357  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6358  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6359  */
6360 int mtree_insert(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6361                  gfp_t gfp)
6362 {
6363         return mtree_insert_range(mt, index, index, entry, gfp);
6364 }
6365 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert);
6366
6367 int mtree_alloc_range(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6368                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6369                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6370 {
6371         int ret = 0;
6372
6373         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
6374         if (!mt_is_alloc(mt))
6375                 return -EINVAL;
6376
6377         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6378                 return -EINVAL;
6379
6380         mtree_lock(mt);
6381 retry:
6382         ret = mas_empty_area(&mas, min, max, size);
6383         if (ret)
6384                 goto unlock;
6385
6386         mas_insert(&mas, entry);
6387         /*
6388          * mas_nomem() may release the lock, causing the allocated area
6389          * to be unavailable, so try to allocate a free area again.
6390          */
6391         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6392                 goto retry;
6393
6394         if (mas_is_err(&mas))
6395                 ret = xa_err(mas.node);
6396         else
6397                 *startp = mas.index;
6398
6399 unlock:
6400         mtree_unlock(mt);
6401         return ret;
6402 }
6403 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_range);
6404
6405 int mtree_alloc_rrange(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6406                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6407                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6408 {
6409         int ret = 0;
6410
6411         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
6412         if (!mt_is_alloc(mt))
6413                 return -EINVAL;
6414
6415         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6416                 return -EINVAL;
6417
6418         mtree_lock(mt);
6419 retry:
6420         ret = mas_empty_area_rev(&mas, min, max, size);
6421         if (ret)
6422                 goto unlock;
6423
6424         mas_insert(&mas, entry);
6425         /*
6426          * mas_nomem() may release the lock, causing the allocated area
6427          * to be unavailable, so try to allocate a free area again.
6428          */
6429         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6430                 goto retry;
6431
6432         if (mas_is_err(&mas))
6433                 ret = xa_err(mas.node);
6434         else
6435                 *startp = mas.index;
6436
6437 unlock:
6438         mtree_unlock(mt);
6439         return ret;
6440 }
6441 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_rrange);
6442
6443 /**
6444  * mtree_erase() - Find an index and erase the entire range.
6445  * @mt: The maple tree
6446  * @index: The index to erase
6447  *
6448  * Erasing is the same as a walk to an entry then a store of a NULL to that
6449  * ENTIRE range.  In fact, it is implemented as such using the advanced API.
6450  *
6451  * Return: The entry stored at the @index or %NULL
6452  */
6453 void *mtree_erase(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6454 {
6455         void *entry = NULL;
6456
6457         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6458         trace_ma_op(__func__, &mas);
6459
6460         mtree_lock(mt);
6461         entry = mas_erase(&mas);
6462         mtree_unlock(mt);
6463
6464         return entry;
6465 }
6466 EXPORT_SYMBOL(mtree_erase);
6467
6468 /**
6469  * __mt_destroy() - Walk and free all nodes of a locked maple tree.
6470  * @mt: The maple tree
6471  *
6472  * Note: Does not handle locking.
6473  */
6474 void __mt_destroy(struct maple_tree *mt)
6475 {
6476         void *root = mt_root_locked(mt);
6477
6478         rcu_assign_pointer(mt->ma_root, NULL);
6479         if (xa_is_node(root))
6480                 mte_destroy_walk(root, mt);
6481
6482         mt->ma_flags = 0;
6483 }
6484 EXPORT_SYMBOL_GPL(__mt_destroy);
6485
6486 /**
6487  * mtree_destroy() - Destroy a maple tree
6488  * @mt: The maple tree
6489  *
6490  * Frees all resources used by the tree.  Handles locking.
6491  */
6492 void mtree_destroy(struct maple_tree *mt)
6493 {
6494         mtree_lock(mt);
6495         __mt_destroy(mt);
6496         mtree_unlock(mt);
6497 }
6498 EXPORT_SYMBOL(mtree_destroy);
6499
6500 /**
6501  * mt_find() - Search from the start up until an entry is found.
6502  * @mt: The maple tree
6503  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6504  * @max: The maximum value of the search range
6505  *
6506  * Takes RCU read lock internally to protect the search, which does not
6507  * protect the returned pointer after dropping RCU read lock.
6508  * See also: Documentation/core-api/maple_tree.rst
6509  *
6510  * In case that an entry is found @index is updated to point to the next
6511  * possible entry independent whether the found entry is occupying a
6512  * single index or a range if indices.
6513  *
6514  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6515  */
6516 void *mt_find(struct maple_tree *mt, unsigned long *index, unsigned long max)
6517 {
6518         MA_STATE(mas, mt, *index, *index);
6519         void *entry;
6520 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6521         unsigned long copy = *index;
6522 #endif
6523
6524         trace_ma_read(__func__, &mas);
6525
6526         if ((*index) > max)
6527                 return NULL;
6528
6529         rcu_read_lock();
6530 retry:
6531         entry = mas_state_walk(&mas);
6532         if (mas_is_start(&mas))
6533                 goto retry;
6534
6535         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6536                 entry = NULL;
6537
6538         if (entry)
6539                 goto unlock;
6540
6541         while (mas_searchable(&mas) && (mas.last < max)) {
6542                 entry = mas_next_entry(&mas, max);
6543                 if (likely(entry && !xa_is_zero(entry)))
6544                         break;
6545         }
6546
6547         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6548                 entry = NULL;
6549 unlock:
6550         rcu_read_unlock();
6551         if (likely(entry)) {
6552                 *index = mas.last + 1;
6553 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6554                 if (MT_WARN_ON(mt, (*index) && ((*index) <= copy)))
6555                         pr_err("index not increased! %lx <= %lx\n",
6556                                *index, copy);
6557 #endif
6558         }
6559
6560         return entry;
6561 }
6562 EXPORT_SYMBOL(mt_find);
6563
6564 /**
6565  * mt_find_after() - Search from the start up until an entry is found.
6566  * @mt: The maple tree
6567  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6568  * @max: The maximum value to check
6569  *
6570  * Same as mt_find() except that it checks @index for 0 before
6571  * searching. If @index == 0, the search is aborted. This covers a wrap
6572  * around of @index to 0 in an iterator loop.
6573  *
6574  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6575  */
6576 void *mt_find_after(struct maple_tree *mt, unsigned long *index,
6577                     unsigned long max)
6578 {
6579         if (!(*index))
6580                 return NULL;
6581
6582         return mt_find(mt, index, max);
6583 }
6584 EXPORT_SYMBOL(mt_find_after);
6585
6586 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6587 atomic_t maple_tree_tests_run;
6588 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_run);
6589 atomic_t maple_tree_tests_passed;
6590 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_passed);
6591
6592 #ifndef __KERNEL__
6593 extern void kmem_cache_set_non_kernel(struct kmem_cache *, unsigned int);
6594 void mt_set_non_kernel(unsigned int val)
6595 {
6596         kmem_cache_set_non_kernel(maple_node_cache, val);
6597 }
6598
6599 extern unsigned long kmem_cache_get_alloc(struct kmem_cache *);
6600 unsigned long mt_get_alloc_size(void)
6601 {
6602         return kmem_cache_get_alloc(maple_node_cache);
6603 }
6604
6605 extern void kmem_cache_zero_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6606 void mt_zero_nr_tallocated(void)
6607 {
6608         kmem_cache_zero_nr_tallocated(maple_node_cache);
6609 }
6610
6611 extern unsigned int kmem_cache_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6612 unsigned int mt_nr_tallocated(void)
6613 {
6614         return kmem_cache_nr_tallocated(maple_node_cache);
6615 }
6616
6617 extern unsigned int kmem_cache_nr_allocated(struct kmem_cache *);
6618 unsigned int mt_nr_allocated(void)
6619 {
6620         return kmem_cache_nr_allocated(maple_node_cache);
6621 }
6622
6623 /*
6624  * mas_dead_node() - Check if the maple state is pointing to a dead node.
6625  * @mas: The maple state
6626  * @index: The index to restore in @mas.
6627  *
6628  * Used in test code.
6629  * Return: 1 if @mas has been reset to MAS_START, 0 otherwise.
6630  */
6631 static inline int mas_dead_node(struct ma_state *mas, unsigned long index)
6632 {
6633         if (unlikely(!mas_searchable(mas) || mas_is_start(mas)))
6634                 return 0;
6635
6636         if (likely(!mte_dead_node(mas->node)))
6637                 return 0;
6638
6639         mas_rewalk(mas, index);
6640         return 1;
6641 }
6642
6643 void mt_cache_shrink(void)
6644 {
6645 }
6646 #else
6647 /*
6648  * mt_cache_shrink() - For testing, don't use this.
6649  *
6650  * Certain testcases can trigger an OOM when combined with other memory
6651  * debugging configuration options.  This function is used to reduce the
6652  * possibility of an out of memory even due to kmem_cache objects remaining
6653  * around for longer than usual.
6654  */
6655 void mt_cache_shrink(void)
6656 {
6657         kmem_cache_shrink(maple_node_cache);
6658
6659 }
6660 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_cache_shrink);
6661
6662 #endif /* not defined __KERNEL__ */
6663 /*
6664  * mas_get_slot() - Get the entry in the maple state node stored at @offset.
6665  * @mas: The maple state
6666  * @offset: The offset into the slot array to fetch.
6667  *
6668  * Return: The entry stored at @offset.
6669  */
6670 static inline struct maple_enode *mas_get_slot(struct ma_state *mas,
6671                 unsigned char offset)
6672 {
6673         return mas_slot(mas, ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node)),
6674                         offset);
6675 }
6676
6677 /* Depth first search, post-order */
6678 static void mas_dfs_postorder(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6679 {
6680
6681         struct maple_enode *p = MAS_NONE, *mn = mas->node;
6682         unsigned long p_min, p_max;
6683
6684         mas_next_node(mas, mas_mn(mas), max);
6685         if (!mas_is_none(mas))
6686                 return;
6687
6688         if (mte_is_root(mn))
6689                 return;
6690
6691         mas->node = mn;
6692         mas_ascend(mas);
6693         do {
6694                 p = mas->node;
6695                 p_min = mas->min;
6696                 p_max = mas->max;
6697                 mas_prev_node(mas, 0);
6698         } while (!mas_is_none(mas));
6699
6700         mas->node = p;
6701         mas->max = p_max;
6702         mas->min = p_min;
6703 }
6704
6705 /* Tree validations */
6706 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6707                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth,
6708                 enum mt_dump_format format);
6709 static void mt_dump_range(unsigned long min, unsigned long max,
6710                           unsigned int depth, enum mt_dump_format format)
6711 {
6712         static const char spaces[] = "                                ";
6713
6714         switch(format) {
6715         case mt_dump_hex:
6716                 if (min == max)
6717                         pr_info("%.*s%lx: ", depth * 2, spaces, min);
6718                 else
6719                         pr_info("%.*s%lx-%lx: ", depth * 2, spaces, min, max);
6720                 break;
6721         default:
6722         case mt_dump_dec:
6723                 if (min == max)
6724                         pr_info("%.*s%lu: ", depth * 2, spaces, min);
6725                 else
6726                         pr_info("%.*s%lu-%lu: ", depth * 2, spaces, min, max);
6727         }
6728 }
6729
6730 static void mt_dump_entry(void *entry, unsigned long min, unsigned long max,
6731                           unsigned int depth, enum mt_dump_format format)
6732 {
6733         mt_dump_range(min, max, depth, format);
6734
6735         if (xa_is_value(entry))
6736                 pr_cont("value %ld (0x%lx) [%p]\n", xa_to_value(entry),
6737                                 xa_to_value(entry), entry);
6738         else if (xa_is_zero(entry))
6739                 pr_cont("zero (%ld)\n", xa_to_internal(entry));
6740         else if (mt_is_reserved(entry))
6741                 pr_cont("UNKNOWN ENTRY (%p)\n", entry);
6742         else
6743                 pr_cont("%p\n", entry);
6744 }
6745
6746 static void mt_dump_range64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6747                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth,
6748                 enum mt_dump_format format)
6749 {
6750         struct maple_range_64 *node = &mte_to_node(entry)->mr64;
6751         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6752         unsigned long first = min;
6753         int i;
6754
6755         pr_cont(" contents: ");
6756         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1; i++) {
6757                 switch(format) {
6758                 case mt_dump_hex:
6759                         pr_cont("%p %lX ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6760                         break;
6761                 default:
6762                 case mt_dump_dec:
6763                         pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6764                 }
6765         }
6766         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6767         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS; i++) {
6768                 unsigned long last = max;
6769
6770                 if (i < (MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1))
6771                         last = node->pivot[i];
6772                 else if (!node->slot[i] && max != mt_node_max(entry))
6773                         break;
6774                 if (last == 0 && i > 0)
6775                         break;
6776                 if (leaf)
6777                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6778                                         first, last, depth + 1, format);
6779                 else if (node->slot[i])
6780                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6781                                         first, last, depth + 1, format);
6782
6783                 if (last == max)
6784                         break;
6785                 if (last > max) {
6786                         switch(format) {
6787                         case mt_dump_hex:
6788                                 pr_err("node %p last (%lx) > max (%lx) at pivot %d!\n",
6789                                         node, last, max, i);
6790                                 break;
6791                         default:
6792                         case mt_dump_dec:
6793                                 pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6794                                         node, last, max, i);
6795                         }
6796                 }
6797                 first = last + 1;
6798         }
6799 }
6800
6801 static void mt_dump_arange64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6802         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth,
6803         enum mt_dump_format format)
6804 {
6805         struct maple_arange_64 *node = &mte_to_node(entry)->ma64;
6806         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6807         unsigned long first = min;
6808         int i;
6809
6810         pr_cont(" contents: ");
6811         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++) {
6812                 switch (format) {
6813                 case mt_dump_hex:
6814                         pr_cont("%lx ", node->gap[i]);
6815                         break;
6816                 default:
6817                 case mt_dump_dec:
6818                         pr_cont("%lu ", node->gap[i]);
6819                 }
6820         }
6821         pr_cont("| %02X %02X| ", node->meta.end, node->meta.gap);
6822         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1; i++) {
6823                 switch (format) {
6824                 case mt_dump_hex:
6825                         pr_cont("%p %lX ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6826                         break;
6827                 default:
6828                 case mt_dump_dec:
6829                         pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6830                 }
6831         }
6832         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6833         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++) {
6834                 unsigned long last = max;
6835
6836                 if (i < (MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1))
6837                         last = node->pivot[i];
6838                 else if (!node->slot[i])
6839                         break;
6840                 if (last == 0 && i > 0)
6841                         break;
6842                 if (leaf)
6843                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6844                                         first, last, depth + 1, format);
6845                 else if (node->slot[i])
6846                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6847                                         first, last, depth + 1, format);
6848
6849                 if (last == max)
6850                         break;
6851                 if (last > max) {
6852                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6853                                         node, last, max, i);
6854                         break;
6855                 }
6856                 first = last + 1;
6857         }
6858 }
6859
6860 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6861                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth,
6862                 enum mt_dump_format format)
6863 {
6864         struct maple_node *node = mte_to_node(entry);
6865         unsigned int type = mte_node_type(entry);
6866         unsigned int i;
6867
6868         mt_dump_range(min, max, depth, format);
6869
6870         pr_cont("node %p depth %d type %d parent %p", node, depth, type,
6871                         node ? node->parent : NULL);
6872         switch (type) {
6873         case maple_dense:
6874                 pr_cont("\n");
6875                 for (i = 0; i < MAPLE_NODE_SLOTS; i++) {
6876                         if (min + i > max)
6877                                 pr_cont("OUT OF RANGE: ");
6878                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6879                                         min + i, min + i, depth, format);
6880                 }
6881                 break;
6882         case maple_leaf_64:
6883         case maple_range_64:
6884                 mt_dump_range64(mt, entry, min, max, depth, format);
6885                 break;
6886         case maple_arange_64:
6887                 mt_dump_arange64(mt, entry, min, max, depth, format);
6888                 break;
6889
6890         default:
6891                 pr_cont(" UNKNOWN TYPE\n");
6892         }
6893 }
6894
6895 void mt_dump(const struct maple_tree *mt, enum mt_dump_format format)
6896 {
6897         void *entry = rcu_dereference_check(mt->ma_root, mt_locked(mt));
6898
6899         pr_info("maple_tree(%p) flags %X, height %u root %p\n",
6900                  mt, mt->ma_flags, mt_height(mt), entry);
6901         if (!xa_is_node(entry))
6902                 mt_dump_entry(entry, 0, 0, 0, format);
6903         else if (entry)
6904                 mt_dump_node(mt, entry, 0, mt_node_max(entry), 0, format);
6905 }
6906 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_dump);
6907
6908 /*
6909  * Calculate the maximum gap in a node and check if that's what is reported in
6910  * the parent (unless root).
6911  */
6912 static void mas_validate_gaps(struct ma_state *mas)
6913 {
6914         struct maple_enode *mte = mas->node;
6915         struct maple_node *p_mn, *node = mte_to_node(mte);
6916         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
6917         unsigned long gap = 0, max_gap = 0;
6918         unsigned long p_end, p_start = mas->min;
6919         unsigned char p_slot, offset;
6920         unsigned long *gaps = NULL;
6921         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, mt);
6922         unsigned int i;
6923
6924         if (ma_is_dense(mt)) {
6925                 for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6926                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6927                                 if (gap > max_gap)
6928                                         max_gap = gap;
6929                                 gap = 0;
6930                                 continue;
6931                         }
6932                         gap++;
6933                 }
6934                 goto counted;
6935         }
6936
6937         gaps = ma_gaps(node, mt);
6938         for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6939                 p_end = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, mt);
6940
6941                 if (!gaps) {
6942                         if (!mas_get_slot(mas, i))
6943                                 gap = p_end - p_start + 1;
6944                 } else {
6945                         void *entry = mas_get_slot(mas, i);
6946
6947                         gap = gaps[i];
6948                         MT_BUG_ON(mas->tree, !entry);
6949
6950                         if (gap > p_end - p_start + 1) {
6951                                 pr_err("%p[%u] %lu >= %lu - %lu + 1 (%lu)\n",
6952                                        mas_mn(mas), i, gap, p_end, p_start,
6953                                        p_end - p_start + 1);
6954                                 MT_BUG_ON(mas->tree, gap > p_end - p_start + 1);
6955                         }
6956                 }
6957
6958                 if (gap > max_gap)
6959                         max_gap = gap;
6960
6961                 p_start = p_end + 1;
6962                 if (p_end >= mas->max)
6963                         break;
6964         }
6965
6966 counted:
6967         if (mt == maple_arange_64) {
6968                 offset = ma_meta_gap(node, mt);
6969                 if (offset > i) {
6970                         pr_err("gap offset %p[%u] is invalid\n", node, offset);
6971                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
6972                 }
6973
6974                 if (gaps[offset] != max_gap) {
6975                         pr_err("gap %p[%u] is not the largest gap %lu\n",
6976                                node, offset, max_gap);
6977                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
6978                 }
6979
6980                 MT_BUG_ON(mas->tree, !gaps);
6981                 for (i++ ; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6982                         if (gaps[i] != 0) {
6983                                 pr_err("gap %p[%u] beyond node limit != 0\n",
6984                                        node, i);
6985                                 MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
6986                         }
6987                 }
6988         }
6989
6990         if (mte_is_root(mte))
6991                 return;
6992
6993         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
6994         p_mn = mte_parent(mte);
6995         MT_BUG_ON(mas->tree, max_gap > mas->max);
6996         if (ma_gaps(p_mn, mas_parent_type(mas, mte))[p_slot] != max_gap) {
6997                 pr_err("gap %p[%u] != %lu\n", p_mn, p_slot, max_gap);
6998                 mt_dump(mas->tree, mt_dump_hex);
6999                 MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7000         }
7001 }
7002
7003 static void mas_validate_parent_slot(struct ma_state *mas)
7004 {
7005         struct maple_node *parent;
7006         struct maple_enode *node;
7007         enum maple_type p_type;
7008         unsigned char p_slot;
7009         void __rcu **slots;
7010         int i;
7011
7012         if (mte_is_root(mas->node))
7013                 return;
7014
7015         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
7016         p_type = mas_parent_type(mas, mas->node);
7017         parent = mte_parent(mas->node);
7018         slots = ma_slots(parent, p_type);
7019         MT_BUG_ON(mas->tree, mas_mn(mas) == parent);
7020
7021         /* Check prev/next parent slot for duplicate node entry */
7022
7023         for (i = 0; i < mt_slots[p_type]; i++) {
7024                 node = mas_slot(mas, slots, i);
7025                 if (i == p_slot) {
7026                         if (node != mas->node)
7027                                 pr_err("parent %p[%u] does not have %p\n",
7028                                         parent, i, mas_mn(mas));
7029                         MT_BUG_ON(mas->tree, node != mas->node);
7030                 } else if (node == mas->node) {
7031                         pr_err("Invalid child %p at parent %p[%u] p_slot %u\n",
7032                                mas_mn(mas), parent, i, p_slot);
7033                         MT_BUG_ON(mas->tree, node == mas->node);
7034                 }
7035         }
7036 }
7037
7038 static void mas_validate_child_slot(struct ma_state *mas)
7039 {
7040         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7041         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7042         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mas->node), type);
7043         struct maple_enode *child;
7044         unsigned char i;
7045
7046         if (mte_is_leaf(mas->node))
7047                 return;
7048
7049         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7050                 child = mas_slot(mas, slots, i);
7051
7052                 if (!child) {
7053                         pr_err("Non-leaf node lacks child at %p[%u]\n",
7054                                mas_mn(mas), i);
7055                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7056                 }
7057
7058                 if (mte_parent_slot(child) != i) {
7059                         pr_err("Slot error at %p[%u]: child %p has pslot %u\n",
7060                                mas_mn(mas), i, mte_to_node(child),
7061                                mte_parent_slot(child));
7062                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7063                 }
7064
7065                 if (mte_parent(child) != mte_to_node(mas->node)) {
7066                         pr_err("child %p has parent %p not %p\n",
7067                                mte_to_node(child), mte_parent(child),
7068                                mte_to_node(mas->node));
7069                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7070                 }
7071
7072                 if (i < mt_pivots[type] && pivots[i] == mas->max)
7073                         break;
7074         }
7075 }
7076
7077 /*
7078  * Validate all pivots are within mas->min and mas->max, check metadata ends
7079  * where the maximum ends and ensure there is no slots or pivots set outside of
7080  * the end of the data.
7081  */
7082 static void mas_validate_limits(struct ma_state *mas)
7083 {
7084         int i;
7085         unsigned long prev_piv = 0;
7086         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7087         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7088         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
7089
7090         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7091                 unsigned long piv;
7092
7093                 piv = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, type);
7094
7095                 if (!piv && (i != 0)) {
7096                         pr_err("Missing node limit pivot at %p[%u]",
7097                                mas_mn(mas), i);
7098                         MAS_WARN_ON(mas, 1);
7099                 }
7100
7101                 if (prev_piv > piv) {
7102                         pr_err("%p[%u] piv %lu < prev_piv %lu\n",
7103                                 mas_mn(mas), i, piv, prev_piv);
7104                         MAS_WARN_ON(mas, piv < prev_piv);
7105                 }
7106
7107                 if (piv < mas->min) {
7108                         pr_err("%p[%u] %lu < %lu\n", mas_mn(mas), i,
7109                                 piv, mas->min);
7110                         MAS_WARN_ON(mas, piv < mas->min);
7111                 }
7112                 if (piv > mas->max) {
7113                         pr_err("%p[%u] %lu > %lu\n", mas_mn(mas), i,
7114                                 piv, mas->max);
7115                         MAS_WARN_ON(mas, piv > mas->max);
7116                 }
7117                 prev_piv = piv;
7118                 if (piv == mas->max)
7119                         break;
7120         }
7121
7122         if (mas_data_end(mas) != i) {
7123                 pr_err("node%p: data_end %u != the last slot offset %u\n",
7124                        mas_mn(mas), mas_data_end(mas), i);
7125                 MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7126         }
7127
7128         for (i += 1; i < mt_slots[type]; i++) {
7129                 void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7130
7131                 if (entry && (i != mt_slots[type] - 1)) {
7132                         pr_err("%p[%u] should not have entry %p\n", mas_mn(mas),
7133                                i, entry);
7134                         MT_BUG_ON(mas->tree, entry != NULL);
7135                 }
7136
7137                 if (i < mt_pivots[type]) {
7138                         unsigned long piv = pivots[i];
7139
7140                         if (!piv)
7141                                 continue;
7142
7143                         pr_err("%p[%u] should not have piv %lu\n",
7144                                mas_mn(mas), i, piv);
7145                         MAS_WARN_ON(mas, i < mt_pivots[type] - 1);
7146                 }
7147         }
7148 }
7149
7150 static void mt_validate_nulls(struct maple_tree *mt)
7151 {
7152         void *entry, *last = (void *)1;
7153         unsigned char offset = 0;
7154         void __rcu **slots;
7155         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7156
7157         mas_start(&mas);
7158         if (mas_is_none(&mas) || (mas.node == MAS_ROOT))
7159                 return;
7160
7161         while (!mte_is_leaf(mas.node))
7162                 mas_descend(&mas);
7163
7164         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), mte_node_type(mas.node));
7165         do {
7166                 entry = mas_slot(&mas, slots, offset);
7167                 if (!last && !entry) {
7168                         pr_err("Sequential nulls end at %p[%u]\n",
7169                                 mas_mn(&mas), offset);
7170                 }
7171                 MT_BUG_ON(mt, !last && !entry);
7172                 last = entry;
7173                 if (offset == mas_data_end(&mas)) {
7174                         mas_next_node(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX);
7175                         if (mas_is_none(&mas))
7176                                 return;
7177                         offset = 0;
7178                         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node),
7179                                          mte_node_type(mas.node));
7180                 } else {
7181                         offset++;
7182                 }
7183
7184         } while (!mas_is_none(&mas));
7185 }
7186
7187 /*
7188  * validate a maple tree by checking:
7189  * 1. The limits (pivots are within mas->min to mas->max)
7190  * 2. The gap is correctly set in the parents
7191  */
7192 void mt_validate(struct maple_tree *mt)
7193 {
7194         unsigned char end;
7195
7196         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7197         rcu_read_lock();
7198         mas_start(&mas);
7199         if (!mas_searchable(&mas))
7200                 goto done;
7201
7202         while (!mte_is_leaf(mas.node))
7203                 mas_descend(&mas);
7204
7205         while (!mas_is_none(&mas)) {
7206                 MAS_WARN_ON(&mas, mte_dead_node(mas.node));
7207                 end = mas_data_end(&mas);
7208                 if (MAS_WARN_ON(&mas, (end < mt_min_slot_count(mas.node)) &&
7209                                 (mas.max != ULONG_MAX))) {
7210                         pr_err("Invalid size %u of %p\n", end, mas_mn(&mas));
7211                 }
7212
7213                 mas_validate_parent_slot(&mas);
7214                 mas_validate_limits(&mas);
7215                 mas_validate_child_slot(&mas);
7216                 if (mt_is_alloc(mt))
7217                         mas_validate_gaps(&mas);
7218                 mas_dfs_postorder(&mas, ULONG_MAX);
7219         }
7220         mt_validate_nulls(mt);
7221 done:
7222         rcu_read_unlock();
7223
7224 }
7225 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_validate);
7226
7227 void mas_dump(const struct ma_state *mas)
7228 {
7229         pr_err("MAS: tree=%p enode=%p ", mas->tree, mas->node);
7230         if (mas_is_none(mas))
7231                 pr_err("(MAS_NONE) ");
7232         else if (mas_is_ptr(mas))
7233                 pr_err("(MAS_ROOT) ");
7234         else if (mas_is_start(mas))
7235                  pr_err("(MAS_START) ");
7236         else if (mas_is_paused(mas))
7237                 pr_err("(MAS_PAUSED) ");
7238
7239         pr_err("[%u] index=%lx last=%lx\n", mas->offset, mas->index, mas->last);
7240         pr_err("     min=%lx max=%lx alloc=%p, depth=%u, flags=%x\n",
7241                mas->min, mas->max, mas->alloc, mas->depth, mas->mas_flags);
7242         if (mas->index > mas->last)
7243                 pr_err("Check index & last\n");
7244 }
7245 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_dump);
7246
7247 void mas_wr_dump(const struct ma_wr_state *wr_mas)
7248 {
7249         pr_err("WR_MAS: node=%p r_min=%lx r_max=%lx\n",
7250                wr_mas->node, wr_mas->r_min, wr_mas->r_max);
7251         pr_err("        type=%u off_end=%u, node_end=%u, end_piv=%lx\n",
7252                wr_mas->type, wr_mas->offset_end, wr_mas->node_end,
7253                wr_mas->end_piv);
7254 }
7255 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_wr_dump);
7256
7257 #endif /* CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE */