Merge tag 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/virt/kvm/kvm
[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 ma_mnode_ptr(x) ((struct maple_node *)(x))
79 #define ma_enode_ptr(x) ((struct maple_enode *)(x))
80 static struct kmem_cache *maple_node_cache;
81
82 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
83 static const unsigned long mt_max[] = {
84         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS,
85         [maple_leaf_64]         = ULONG_MAX,
86         [maple_range_64]        = ULONG_MAX,
87         [maple_arange_64]       = ULONG_MAX,
88 };
89 #define mt_node_max(x) mt_max[mte_node_type(x)]
90 #endif
91
92 static const unsigned char mt_slots[] = {
93         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS,
94         [maple_leaf_64]         = MAPLE_RANGE64_SLOTS,
95         [maple_range_64]        = MAPLE_RANGE64_SLOTS,
96         [maple_arange_64]       = MAPLE_ARANGE64_SLOTS,
97 };
98 #define mt_slot_count(x) mt_slots[mte_node_type(x)]
99
100 static const unsigned char mt_pivots[] = {
101         [maple_dense]           = 0,
102         [maple_leaf_64]         = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1,
103         [maple_range_64]        = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1,
104         [maple_arange_64]       = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1,
105 };
106 #define mt_pivot_count(x) mt_pivots[mte_node_type(x)]
107
108 static const unsigned char mt_min_slots[] = {
109         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS / 2,
110         [maple_leaf_64]         = (MAPLE_RANGE64_SLOTS / 2) - 2,
111         [maple_range_64]        = (MAPLE_RANGE64_SLOTS / 2) - 2,
112         [maple_arange_64]       = (MAPLE_ARANGE64_SLOTS / 2) - 1,
113 };
114 #define mt_min_slot_count(x) mt_min_slots[mte_node_type(x)]
115
116 #define MAPLE_BIG_NODE_SLOTS    (MAPLE_RANGE64_SLOTS * 2 + 2)
117 #define MAPLE_BIG_NODE_GAPS     (MAPLE_ARANGE64_SLOTS * 2 + 1)
118
119 struct maple_big_node {
120         struct maple_pnode *parent;
121         unsigned long pivot[MAPLE_BIG_NODE_SLOTS - 1];
122         union {
123                 struct maple_enode *slot[MAPLE_BIG_NODE_SLOTS];
124                 struct {
125                         unsigned long padding[MAPLE_BIG_NODE_GAPS];
126                         unsigned long gap[MAPLE_BIG_NODE_GAPS];
127                 };
128         };
129         unsigned char b_end;
130         enum maple_type type;
131 };
132
133 /*
134  * The maple_subtree_state is used to build a tree to replace a segment of an
135  * existing tree in a more atomic way.  Any walkers of the older tree will hit a
136  * dead node and restart on updates.
137  */
138 struct maple_subtree_state {
139         struct ma_state *orig_l;        /* Original left side of subtree */
140         struct ma_state *orig_r;        /* Original right side of subtree */
141         struct ma_state *l;             /* New left side of subtree */
142         struct ma_state *m;             /* New middle of subtree (rare) */
143         struct ma_state *r;             /* New right side of subtree */
144         struct ma_topiary *free;        /* nodes to be freed */
145         struct ma_topiary *destroy;     /* Nodes to be destroyed (walked and freed) */
146         struct maple_big_node *bn;
147 };
148
149 #ifdef CONFIG_KASAN_STACK
150 /* Prevent mas_wr_bnode() from exceeding the stack frame limit */
151 #define noinline_for_kasan noinline_for_stack
152 #else
153 #define noinline_for_kasan inline
154 #endif
155
156 /* Functions */
157 static inline struct maple_node *mt_alloc_one(gfp_t gfp)
158 {
159         return kmem_cache_alloc(maple_node_cache, gfp);
160 }
161
162 static inline int mt_alloc_bulk(gfp_t gfp, size_t size, void **nodes)
163 {
164         return kmem_cache_alloc_bulk(maple_node_cache, gfp, size, nodes);
165 }
166
167 static inline void mt_free_bulk(size_t size, void __rcu **nodes)
168 {
169         kmem_cache_free_bulk(maple_node_cache, size, (void **)nodes);
170 }
171
172 static void mt_free_rcu(struct rcu_head *head)
173 {
174         struct maple_node *node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
175
176         kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
177 }
178
179 /*
180  * ma_free_rcu() - Use rcu callback to free a maple node
181  * @node: The node to free
182  *
183  * The maple tree uses the parent pointer to indicate this node is no longer in
184  * use and will be freed.
185  */
186 static void ma_free_rcu(struct maple_node *node)
187 {
188         WARN_ON(node->parent != ma_parent_ptr(node));
189         call_rcu(&node->rcu, mt_free_rcu);
190 }
191
192 static void mas_set_height(struct ma_state *mas)
193 {
194         unsigned int new_flags = mas->tree->ma_flags;
195
196         new_flags &= ~MT_FLAGS_HEIGHT_MASK;
197         BUG_ON(mas->depth > MAPLE_HEIGHT_MAX);
198         new_flags |= mas->depth << MT_FLAGS_HEIGHT_OFFSET;
199         mas->tree->ma_flags = new_flags;
200 }
201
202 static unsigned int mas_mt_height(struct ma_state *mas)
203 {
204         return mt_height(mas->tree);
205 }
206
207 static inline enum maple_type mte_node_type(const struct maple_enode *entry)
208 {
209         return ((unsigned long)entry >> MAPLE_NODE_TYPE_SHIFT) &
210                 MAPLE_NODE_TYPE_MASK;
211 }
212
213 static inline bool ma_is_dense(const enum maple_type type)
214 {
215         return type < maple_leaf_64;
216 }
217
218 static inline bool ma_is_leaf(const enum maple_type type)
219 {
220         return type < maple_range_64;
221 }
222
223 static inline bool mte_is_leaf(const struct maple_enode *entry)
224 {
225         return ma_is_leaf(mte_node_type(entry));
226 }
227
228 /*
229  * We also reserve values with the bottom two bits set to '10' which are
230  * below 4096
231  */
232 static inline bool mt_is_reserved(const void *entry)
233 {
234         return ((unsigned long)entry < MAPLE_RESERVED_RANGE) &&
235                 xa_is_internal(entry);
236 }
237
238 static inline void mas_set_err(struct ma_state *mas, long err)
239 {
240         mas->node = MA_ERROR(err);
241 }
242
243 static inline bool mas_is_ptr(struct ma_state *mas)
244 {
245         return mas->node == MAS_ROOT;
246 }
247
248 static inline bool mas_is_start(struct ma_state *mas)
249 {
250         return mas->node == MAS_START;
251 }
252
253 bool mas_is_err(struct ma_state *mas)
254 {
255         return xa_is_err(mas->node);
256 }
257
258 static inline bool mas_searchable(struct ma_state *mas)
259 {
260         if (mas_is_none(mas))
261                 return false;
262
263         if (mas_is_ptr(mas))
264                 return false;
265
266         return true;
267 }
268
269 static inline struct maple_node *mte_to_node(const struct maple_enode *entry)
270 {
271         return (struct maple_node *)((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
272 }
273
274 /*
275  * mte_to_mat() - Convert a maple encoded node to a maple topiary node.
276  * @entry: The maple encoded node
277  *
278  * Return: a maple topiary pointer
279  */
280 static inline struct maple_topiary *mte_to_mat(const struct maple_enode *entry)
281 {
282         return (struct maple_topiary *)
283                 ((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
284 }
285
286 /*
287  * mas_mn() - Get the maple state node.
288  * @mas: The maple state
289  *
290  * Return: the maple node (not encoded - bare pointer).
291  */
292 static inline struct maple_node *mas_mn(const struct ma_state *mas)
293 {
294         return mte_to_node(mas->node);
295 }
296
297 /*
298  * mte_set_node_dead() - Set a maple encoded node as dead.
299  * @mn: The maple encoded node.
300  */
301 static inline void mte_set_node_dead(struct maple_enode *mn)
302 {
303         mte_to_node(mn)->parent = ma_parent_ptr(mte_to_node(mn));
304         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
305 }
306
307 /* Bit 1 indicates the root is a node */
308 #define MAPLE_ROOT_NODE                 0x02
309 /* maple_type stored bit 3-6 */
310 #define MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT          0x03
311 /* Bit 2 means a NULL somewhere below */
312 #define MAPLE_ENODE_NULL                0x04
313
314 static inline struct maple_enode *mt_mk_node(const struct maple_node *node,
315                                              enum maple_type type)
316 {
317         return (void *)((unsigned long)node |
318                         (type << MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT) | MAPLE_ENODE_NULL);
319 }
320
321 static inline void *mte_mk_root(const struct maple_enode *node)
322 {
323         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ROOT_NODE);
324 }
325
326 static inline void *mte_safe_root(const struct maple_enode *node)
327 {
328         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ROOT_NODE);
329 }
330
331 static inline void *mte_set_full(const struct maple_enode *node)
332 {
333         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ENODE_NULL);
334 }
335
336 static inline void *mte_clear_full(const struct maple_enode *node)
337 {
338         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ENODE_NULL);
339 }
340
341 static inline bool mte_has_null(const struct maple_enode *node)
342 {
343         return (unsigned long)node & MAPLE_ENODE_NULL;
344 }
345
346 static inline bool ma_is_root(struct maple_node *node)
347 {
348         return ((unsigned long)node->parent & MA_ROOT_PARENT);
349 }
350
351 static inline bool mte_is_root(const struct maple_enode *node)
352 {
353         return ma_is_root(mte_to_node(node));
354 }
355
356 static inline bool mas_is_root_limits(const struct ma_state *mas)
357 {
358         return !mas->min && mas->max == ULONG_MAX;
359 }
360
361 static inline bool mt_is_alloc(struct maple_tree *mt)
362 {
363         return (mt->ma_flags & MT_FLAGS_ALLOC_RANGE);
364 }
365
366 /*
367  * The Parent Pointer
368  * Excluding root, the parent pointer is 256B aligned like all other tree nodes.
369  * When storing a 32 or 64 bit values, the offset can fit into 5 bits.  The 16
370  * bit values need an extra bit to store the offset.  This extra bit comes from
371  * a reuse of the last bit in the node type.  This is possible by using bit 1 to
372  * indicate if bit 2 is part of the type or the slot.
373  *
374  * Note types:
375  *  0x??1 = Root
376  *  0x?00 = 16 bit nodes
377  *  0x010 = 32 bit nodes
378  *  0x110 = 64 bit nodes
379  *
380  * Slot size and alignment
381  *  0b??1 : Root
382  *  0b?00 : 16 bit values, type in 0-1, slot in 2-7
383  *  0b010 : 32 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
384  *  0b110 : 64 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
385  */
386
387 #define MAPLE_PARENT_ROOT               0x01
388
389 #define MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT         0x03
390 #define MAPLE_PARENT_SLOT_MASK          0xF8
391
392 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT     0x02
393 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK      0xFC
394
395 #define MAPLE_PARENT_RANGE64            0x06
396 #define MAPLE_PARENT_RANGE32            0x04
397 #define MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16        0x02
398
399 /*
400  * mte_parent_shift() - Get the parent shift for the slot storage.
401  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long
402  * Return: The shift into that pointer to the star to of the slot
403  */
404 static inline unsigned long mte_parent_shift(unsigned long parent)
405 {
406         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
407         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
408                 return MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
409
410         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT;
411 }
412
413 /*
414  * mte_parent_slot_mask() - Get the slot mask for the parent.
415  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long.
416  * Return: The slot mask for that parent.
417  */
418 static inline unsigned long mte_parent_slot_mask(unsigned long parent)
419 {
420         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
421         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
422                 return MAPLE_PARENT_SLOT_MASK;
423
424         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK;
425 }
426
427 /*
428  * mas_parent_enum() - Return the maple_type of the parent from the stored
429  * parent type.
430  * @mas: The maple state
431  * @node: The maple_enode to extract the parent's enum
432  * Return: The node->parent maple_type
433  */
434 static inline
435 enum maple_type mte_parent_enum(struct maple_enode *p_enode,
436                                 struct maple_tree *mt)
437 {
438         unsigned long p_type;
439
440         p_type = (unsigned long)p_enode;
441         if (p_type & MAPLE_PARENT_ROOT)
442                 return 0; /* Validated in the caller. */
443
444         p_type &= MAPLE_NODE_MASK;
445         p_type = p_type & ~(MAPLE_PARENT_ROOT | mte_parent_slot_mask(p_type));
446
447         switch (p_type) {
448         case MAPLE_PARENT_RANGE64: /* or MAPLE_PARENT_ARANGE64 */
449                 if (mt_is_alloc(mt))
450                         return maple_arange_64;
451                 return maple_range_64;
452         }
453
454         return 0;
455 }
456
457 static inline
458 enum maple_type mas_parent_enum(struct ma_state *mas, struct maple_enode *enode)
459 {
460         return mte_parent_enum(ma_enode_ptr(mte_to_node(enode)->parent), mas->tree);
461 }
462
463 /*
464  * mte_set_parent() - Set the parent node and encode the slot
465  * @enode: The encoded maple node.
466  * @parent: The encoded maple node that is the parent of @enode.
467  * @slot: The slot that @enode resides in @parent.
468  *
469  * Slot number is encoded in the enode->parent bit 3-6 or 2-6, depending on the
470  * parent type.
471  */
472 static inline
473 void mte_set_parent(struct maple_enode *enode, const struct maple_enode *parent,
474                     unsigned char slot)
475 {
476         unsigned long val = (unsigned long)parent;
477         unsigned long shift;
478         unsigned long type;
479         enum maple_type p_type = mte_node_type(parent);
480
481         BUG_ON(p_type == maple_dense);
482         BUG_ON(p_type == maple_leaf_64);
483
484         switch (p_type) {
485         case maple_range_64:
486         case maple_arange_64:
487                 shift = MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
488                 type = MAPLE_PARENT_RANGE64;
489                 break;
490         default:
491         case maple_dense:
492         case maple_leaf_64:
493                 shift = type = 0;
494                 break;
495         }
496
497         val &= ~MAPLE_NODE_MASK; /* Clear all node metadata in parent */
498         val |= (slot << shift) | type;
499         mte_to_node(enode)->parent = ma_parent_ptr(val);
500 }
501
502 /*
503  * mte_parent_slot() - get the parent slot of @enode.
504  * @enode: The encoded maple node.
505  *
506  * Return: The slot in the parent node where @enode resides.
507  */
508 static inline unsigned int mte_parent_slot(const struct maple_enode *enode)
509 {
510         unsigned long val = (unsigned long)mte_to_node(enode)->parent;
511
512         if (val & MA_ROOT_PARENT)
513                 return 0;
514
515         /*
516          * Okay to use MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK as the last bit will be lost
517          * by shift if the parent shift is MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT
518          */
519         return (val & MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK) >> mte_parent_shift(val);
520 }
521
522 /*
523  * mte_parent() - Get the parent of @node.
524  * @node: The encoded maple node.
525  *
526  * Return: The parent maple node.
527  */
528 static inline struct maple_node *mte_parent(const struct maple_enode *enode)
529 {
530         return (void *)((unsigned long)
531                         (mte_to_node(enode)->parent) & ~MAPLE_NODE_MASK);
532 }
533
534 /*
535  * ma_dead_node() - check if the @enode is dead.
536  * @enode: The encoded maple node
537  *
538  * Return: true if dead, false otherwise.
539  */
540 static inline bool ma_dead_node(const struct maple_node *node)
541 {
542         struct maple_node *parent;
543
544         /* Do not reorder reads from the node prior to the parent check */
545         smp_rmb();
546         parent = (void *)((unsigned long) node->parent & ~MAPLE_NODE_MASK);
547         return (parent == node);
548 }
549
550 /*
551  * mte_dead_node() - check if the @enode is dead.
552  * @enode: The encoded maple node
553  *
554  * Return: true if dead, false otherwise.
555  */
556 static inline bool mte_dead_node(const struct maple_enode *enode)
557 {
558         struct maple_node *parent, *node;
559
560         node = mte_to_node(enode);
561         /* Do not reorder reads from the node prior to the parent check */
562         smp_rmb();
563         parent = mte_parent(enode);
564         return (parent == node);
565 }
566
567 /*
568  * mas_allocated() - Get the number of nodes allocated in a maple state.
569  * @mas: The maple state
570  *
571  * The ma_state alloc member is overloaded to hold a pointer to the first
572  * allocated node or to the number of requested nodes to allocate.  If bit 0 is
573  * set, then the alloc contains the number of requested nodes.  If there is an
574  * allocated node, then the total allocated nodes is in that node.
575  *
576  * Return: The total number of nodes allocated
577  */
578 static inline unsigned long mas_allocated(const struct ma_state *mas)
579 {
580         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1))
581                 return 0;
582
583         return mas->alloc->total;
584 }
585
586 /*
587  * mas_set_alloc_req() - Set the requested number of allocations.
588  * @mas: the maple state
589  * @count: the number of allocations.
590  *
591  * The requested number of allocations is either in the first allocated node,
592  * located in @mas->alloc->request_count, or directly in @mas->alloc if there is
593  * no allocated node.  Set the request either in the node or do the necessary
594  * encoding to store in @mas->alloc directly.
595  */
596 static inline void mas_set_alloc_req(struct ma_state *mas, unsigned long count)
597 {
598         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)) {
599                 if (!count)
600                         mas->alloc = NULL;
601                 else
602                         mas->alloc = (struct maple_alloc *)(((count) << 1U) | 1U);
603                 return;
604         }
605
606         mas->alloc->request_count = count;
607 }
608
609 /*
610  * mas_alloc_req() - get the requested number of allocations.
611  * @mas: The maple state
612  *
613  * The alloc count is either stored directly in @mas, or in
614  * @mas->alloc->request_count if there is at least one node allocated.  Decode
615  * the request count if it's stored directly in @mas->alloc.
616  *
617  * Return: The allocation request count.
618  */
619 static inline unsigned int mas_alloc_req(const struct ma_state *mas)
620 {
621         if ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)
622                 return (unsigned long)(mas->alloc) >> 1;
623         else if (mas->alloc)
624                 return mas->alloc->request_count;
625         return 0;
626 }
627
628 /*
629  * ma_pivots() - Get a pointer to the maple node pivots.
630  * @node - the maple node
631  * @type - the node type
632  *
633  * In the event of a dead node, this array may be %NULL
634  *
635  * Return: A pointer to the maple node pivots
636  */
637 static inline unsigned long *ma_pivots(struct maple_node *node,
638                                            enum maple_type type)
639 {
640         switch (type) {
641         case maple_arange_64:
642                 return node->ma64.pivot;
643         case maple_range_64:
644         case maple_leaf_64:
645                 return node->mr64.pivot;
646         case maple_dense:
647                 return NULL;
648         }
649         return NULL;
650 }
651
652 /*
653  * ma_gaps() - Get a pointer to the maple node gaps.
654  * @node - the maple node
655  * @type - the node type
656  *
657  * Return: A pointer to the maple node gaps
658  */
659 static inline unsigned long *ma_gaps(struct maple_node *node,
660                                      enum maple_type type)
661 {
662         switch (type) {
663         case maple_arange_64:
664                 return node->ma64.gap;
665         case maple_range_64:
666         case maple_leaf_64:
667         case maple_dense:
668                 return NULL;
669         }
670         return NULL;
671 }
672
673 /*
674  * mte_pivot() - Get the pivot at @piv of the maple encoded node.
675  * @mn: The maple encoded node.
676  * @piv: The pivot.
677  *
678  * Return: the pivot at @piv of @mn.
679  */
680 static inline unsigned long mte_pivot(const struct maple_enode *mn,
681                                  unsigned char piv)
682 {
683         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
684         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
685
686         if (piv >= mt_pivots[type]) {
687                 WARN_ON(1);
688                 return 0;
689         }
690         switch (type) {
691         case maple_arange_64:
692                 return node->ma64.pivot[piv];
693         case maple_range_64:
694         case maple_leaf_64:
695                 return node->mr64.pivot[piv];
696         case maple_dense:
697                 return 0;
698         }
699         return 0;
700 }
701
702 /*
703  * mas_safe_pivot() - get the pivot at @piv or mas->max.
704  * @mas: The maple state
705  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
706  * @piv: The pivot to fetch
707  * @type: The maple node type
708  *
709  * Return: The pivot at @piv within the limit of the @pivots array, @mas->max
710  * otherwise.
711  */
712 static inline unsigned long
713 mas_safe_pivot(const struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
714                unsigned char piv, enum maple_type type)
715 {
716         if (piv >= mt_pivots[type])
717                 return mas->max;
718
719         return pivots[piv];
720 }
721
722 /*
723  * mas_safe_min() - Return the minimum for a given offset.
724  * @mas: The maple state
725  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
726  * @offset: The offset into the pivot array
727  *
728  * Return: The minimum range value that is contained in @offset.
729  */
730 static inline unsigned long
731 mas_safe_min(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots, unsigned char offset)
732 {
733         if (likely(offset))
734                 return pivots[offset - 1] + 1;
735
736         return mas->min;
737 }
738
739 /*
740  * mas_logical_pivot() - Get the logical pivot of a given offset.
741  * @mas: The maple state
742  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
743  * @offset: The offset into the pivot array
744  * @type: The maple node type
745  *
746  * When there is no value at a pivot (beyond the end of the data), then the
747  * pivot is actually @mas->max.
748  *
749  * Return: the logical pivot of a given @offset.
750  */
751 static inline unsigned long
752 mas_logical_pivot(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
753                   unsigned char offset, enum maple_type type)
754 {
755         unsigned long lpiv = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
756
757         if (likely(lpiv))
758                 return lpiv;
759
760         if (likely(offset))
761                 return mas->max;
762
763         return lpiv;
764 }
765
766 /*
767  * mte_set_pivot() - Set a pivot to a value in an encoded maple node.
768  * @mn: The encoded maple node
769  * @piv: The pivot offset
770  * @val: The value of the pivot
771  */
772 static inline void mte_set_pivot(struct maple_enode *mn, unsigned char piv,
773                                 unsigned long val)
774 {
775         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
776         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
777
778         BUG_ON(piv >= mt_pivots[type]);
779         switch (type) {
780         default:
781         case maple_range_64:
782         case maple_leaf_64:
783                 node->mr64.pivot[piv] = val;
784                 break;
785         case maple_arange_64:
786                 node->ma64.pivot[piv] = val;
787                 break;
788         case maple_dense:
789                 break;
790         }
791
792 }
793
794 /*
795  * ma_slots() - Get a pointer to the maple node slots.
796  * @mn: The maple node
797  * @mt: The maple node type
798  *
799  * Return: A pointer to the maple node slots
800  */
801 static inline void __rcu **ma_slots(struct maple_node *mn, enum maple_type mt)
802 {
803         switch (mt) {
804         default:
805         case maple_arange_64:
806                 return mn->ma64.slot;
807         case maple_range_64:
808         case maple_leaf_64:
809                 return mn->mr64.slot;
810         case maple_dense:
811                 return mn->slot;
812         }
813 }
814
815 static inline bool mt_locked(const struct maple_tree *mt)
816 {
817         return mt_external_lock(mt) ? mt_lock_is_held(mt) :
818                 lockdep_is_held(&mt->ma_lock);
819 }
820
821 static inline void *mt_slot(const struct maple_tree *mt,
822                 void __rcu **slots, unsigned char offset)
823 {
824         return rcu_dereference_check(slots[offset], mt_locked(mt));
825 }
826
827 static inline void *mt_slot_locked(struct maple_tree *mt, void __rcu **slots,
828                                    unsigned char offset)
829 {
830         return rcu_dereference_protected(slots[offset], mt_locked(mt));
831 }
832 /*
833  * mas_slot_locked() - Get the slot value when holding the maple tree lock.
834  * @mas: The maple state
835  * @slots: The pointer to the slots
836  * @offset: The offset into the slots array to fetch
837  *
838  * Return: The entry stored in @slots at the @offset.
839  */
840 static inline void *mas_slot_locked(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
841                                        unsigned char offset)
842 {
843         return mt_slot_locked(mas->tree, slots, offset);
844 }
845
846 /*
847  * mas_slot() - Get the slot value when not holding the maple tree lock.
848  * @mas: The maple state
849  * @slots: The pointer to the slots
850  * @offset: The offset into the slots array to fetch
851  *
852  * Return: The entry stored in @slots at the @offset
853  */
854 static inline void *mas_slot(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
855                              unsigned char offset)
856 {
857         return mt_slot(mas->tree, slots, offset);
858 }
859
860 /*
861  * mas_root() - Get the maple tree root.
862  * @mas: The maple state.
863  *
864  * Return: The pointer to the root of the tree
865  */
866 static inline void *mas_root(struct ma_state *mas)
867 {
868         return rcu_dereference_check(mas->tree->ma_root, mt_locked(mas->tree));
869 }
870
871 static inline void *mt_root_locked(struct maple_tree *mt)
872 {
873         return rcu_dereference_protected(mt->ma_root, mt_locked(mt));
874 }
875
876 /*
877  * mas_root_locked() - Get the maple tree root when holding the maple tree lock.
878  * @mas: The maple state.
879  *
880  * Return: The pointer to the root of the tree
881  */
882 static inline void *mas_root_locked(struct ma_state *mas)
883 {
884         return mt_root_locked(mas->tree);
885 }
886
887 static inline struct maple_metadata *ma_meta(struct maple_node *mn,
888                                              enum maple_type mt)
889 {
890         switch (mt) {
891         case maple_arange_64:
892                 return &mn->ma64.meta;
893         default:
894                 return &mn->mr64.meta;
895         }
896 }
897
898 /*
899  * ma_set_meta() - Set the metadata information of a node.
900  * @mn: The maple node
901  * @mt: The maple node type
902  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
903  * @end: The end of the data in this node.
904  */
905 static inline void ma_set_meta(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
906                                unsigned char offset, unsigned char end)
907 {
908         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
909
910         meta->gap = offset;
911         meta->end = end;
912 }
913
914 /*
915  * mt_clear_meta() - clear the metadata information of a node, if it exists
916  * @mt: The maple tree
917  * @mn: The maple node
918  * @type: The maple node type
919  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
920  * @end: The end of the data in this node.
921  */
922 static inline void mt_clear_meta(struct maple_tree *mt, struct maple_node *mn,
923                                   enum maple_type type)
924 {
925         struct maple_metadata *meta;
926         unsigned long *pivots;
927         void __rcu **slots;
928         void *next;
929
930         switch (type) {
931         case maple_range_64:
932                 pivots = mn->mr64.pivot;
933                 if (unlikely(pivots[MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2])) {
934                         slots = mn->mr64.slot;
935                         next = mt_slot_locked(mt, slots,
936                                               MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1);
937                         if (unlikely((mte_to_node(next) &&
938                                       mte_node_type(next))))
939                                 return; /* no metadata, could be node */
940                 }
941                 fallthrough;
942         case maple_arange_64:
943                 meta = ma_meta(mn, type);
944                 break;
945         default:
946                 return;
947         }
948
949         meta->gap = 0;
950         meta->end = 0;
951 }
952
953 /*
954  * ma_meta_end() - Get the data end of a node from the metadata
955  * @mn: The maple node
956  * @mt: The maple node type
957  */
958 static inline unsigned char ma_meta_end(struct maple_node *mn,
959                                         enum maple_type mt)
960 {
961         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
962
963         return meta->end;
964 }
965
966 /*
967  * ma_meta_gap() - Get the largest gap location of a node from the metadata
968  * @mn: The maple node
969  * @mt: The maple node type
970  */
971 static inline unsigned char ma_meta_gap(struct maple_node *mn,
972                                         enum maple_type mt)
973 {
974         BUG_ON(mt != maple_arange_64);
975
976         return mn->ma64.meta.gap;
977 }
978
979 /*
980  * ma_set_meta_gap() - Set the largest gap location in a nodes metadata
981  * @mn: The maple node
982  * @mn: The maple node type
983  * @offset: The location of the largest gap.
984  */
985 static inline void ma_set_meta_gap(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
986                                    unsigned char offset)
987 {
988
989         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
990
991         meta->gap = offset;
992 }
993
994 /*
995  * mat_add() - Add a @dead_enode to the ma_topiary of a list of dead nodes.
996  * @mat - the ma_topiary, a linked list of dead nodes.
997  * @dead_enode - the node to be marked as dead and added to the tail of the list
998  *
999  * Add the @dead_enode to the linked list in @mat.
1000  */
1001 static inline void mat_add(struct ma_topiary *mat,
1002                            struct maple_enode *dead_enode)
1003 {
1004         mte_set_node_dead(dead_enode);
1005         mte_to_mat(dead_enode)->next = NULL;
1006         if (!mat->tail) {
1007                 mat->tail = mat->head = dead_enode;
1008                 return;
1009         }
1010
1011         mte_to_mat(mat->tail)->next = dead_enode;
1012         mat->tail = dead_enode;
1013 }
1014
1015 static void mte_destroy_walk(struct maple_enode *, struct maple_tree *);
1016 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used);
1017
1018 /*
1019  * mas_mat_free() - Free all nodes in a dead list.
1020  * @mas - the maple state
1021  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
1022  *
1023  * Free walk a dead list.
1024  */
1025 static void mas_mat_free(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
1026 {
1027         struct maple_enode *next;
1028
1029         while (mat->head) {
1030                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
1031                 mas_free(mas, mat->head);
1032                 mat->head = next;
1033         }
1034 }
1035
1036 /*
1037  * mas_mat_destroy() - Free all nodes and subtrees in a dead list.
1038  * @mas - the maple state
1039  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
1040  *
1041  * Destroy walk a dead list.
1042  */
1043 static void mas_mat_destroy(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
1044 {
1045         struct maple_enode *next;
1046
1047         while (mat->head) {
1048                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
1049                 mte_destroy_walk(mat->head, mat->mtree);
1050                 mat->head = next;
1051         }
1052 }
1053 /*
1054  * mas_descend() - Descend into the slot stored in the ma_state.
1055  * @mas - the maple state.
1056  *
1057  * Note: Not RCU safe, only use in write side or debug code.
1058  */
1059 static inline void mas_descend(struct ma_state *mas)
1060 {
1061         enum maple_type type;
1062         unsigned long *pivots;
1063         struct maple_node *node;
1064         void __rcu **slots;
1065
1066         node = mas_mn(mas);
1067         type = mte_node_type(mas->node);
1068         pivots = ma_pivots(node, type);
1069         slots = ma_slots(node, type);
1070
1071         if (mas->offset)
1072                 mas->min = pivots[mas->offset - 1] + 1;
1073         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
1074         mas->node = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
1075 }
1076
1077 /*
1078  * mte_set_gap() - Set a maple node gap.
1079  * @mn: The encoded maple node
1080  * @gap: The offset of the gap to set
1081  * @val: The gap value
1082  */
1083 static inline void mte_set_gap(const struct maple_enode *mn,
1084                                  unsigned char gap, unsigned long val)
1085 {
1086         switch (mte_node_type(mn)) {
1087         default:
1088                 break;
1089         case maple_arange_64:
1090                 mte_to_node(mn)->ma64.gap[gap] = val;
1091                 break;
1092         }
1093 }
1094
1095 /*
1096  * mas_ascend() - Walk up a level of the tree.
1097  * @mas: The maple state
1098  *
1099  * Sets the @mas->max and @mas->min to the correct values when walking up.  This
1100  * may cause several levels of walking up to find the correct min and max.
1101  * May find a dead node which will cause a premature return.
1102  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise
1103  */
1104 static int mas_ascend(struct ma_state *mas)
1105 {
1106         struct maple_enode *p_enode; /* parent enode. */
1107         struct maple_enode *a_enode; /* ancestor enode. */
1108         struct maple_node *a_node; /* ancestor node. */
1109         struct maple_node *p_node; /* parent node. */
1110         unsigned char a_slot;
1111         enum maple_type a_type;
1112         unsigned long min, max;
1113         unsigned long *pivots;
1114         unsigned char offset;
1115         bool set_max = false, set_min = false;
1116
1117         a_node = mas_mn(mas);
1118         if (ma_is_root(a_node)) {
1119                 mas->offset = 0;
1120                 return 0;
1121         }
1122
1123         p_node = mte_parent(mas->node);
1124         if (unlikely(a_node == p_node))
1125                 return 1;
1126         a_type = mas_parent_enum(mas, mas->node);
1127         offset = mte_parent_slot(mas->node);
1128         a_enode = mt_mk_node(p_node, a_type);
1129
1130         /* Check to make sure all parent information is still accurate */
1131         if (p_node != mte_parent(mas->node))
1132                 return 1;
1133
1134         mas->node = a_enode;
1135         mas->offset = offset;
1136
1137         if (mte_is_root(a_enode)) {
1138                 mas->max = ULONG_MAX;
1139                 mas->min = 0;
1140                 return 0;
1141         }
1142
1143         min = 0;
1144         max = ULONG_MAX;
1145         do {
1146                 p_enode = a_enode;
1147                 a_type = mas_parent_enum(mas, p_enode);
1148                 a_node = mte_parent(p_enode);
1149                 a_slot = mte_parent_slot(p_enode);
1150                 a_enode = mt_mk_node(a_node, a_type);
1151                 pivots = ma_pivots(a_node, a_type);
1152
1153                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1154                         return 1;
1155
1156                 if (!set_min && a_slot) {
1157                         set_min = true;
1158                         min = pivots[a_slot - 1] + 1;
1159                 }
1160
1161                 if (!set_max && a_slot < mt_pivots[a_type]) {
1162                         set_max = true;
1163                         max = pivots[a_slot];
1164                 }
1165
1166                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1167                         return 1;
1168
1169                 if (unlikely(ma_is_root(a_node)))
1170                         break;
1171
1172         } while (!set_min || !set_max);
1173
1174         mas->max = max;
1175         mas->min = min;
1176         return 0;
1177 }
1178
1179 /*
1180  * mas_pop_node() - Get a previously allocated maple node from the maple state.
1181  * @mas: The maple state
1182  *
1183  * Return: A pointer to a maple node.
1184  */
1185 static inline struct maple_node *mas_pop_node(struct ma_state *mas)
1186 {
1187         struct maple_alloc *ret, *node = mas->alloc;
1188         unsigned long total = mas_allocated(mas);
1189         unsigned int req = mas_alloc_req(mas);
1190
1191         /* nothing or a request pending. */
1192         if (WARN_ON(!total))
1193                 return NULL;
1194
1195         if (total == 1) {
1196                 /* single allocation in this ma_state */
1197                 mas->alloc = NULL;
1198                 ret = node;
1199                 goto single_node;
1200         }
1201
1202         if (node->node_count == 1) {
1203                 /* Single allocation in this node. */
1204                 mas->alloc = node->slot[0];
1205                 mas->alloc->total = node->total - 1;
1206                 ret = node;
1207                 goto new_head;
1208         }
1209         node->total--;
1210         ret = node->slot[--node->node_count];
1211         node->slot[node->node_count] = NULL;
1212
1213 single_node:
1214 new_head:
1215         if (req) {
1216                 req++;
1217                 mas_set_alloc_req(mas, req);
1218         }
1219
1220         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
1221         return (struct maple_node *)ret;
1222 }
1223
1224 /*
1225  * mas_push_node() - Push a node back on the maple state allocation.
1226  * @mas: The maple state
1227  * @used: The used maple node
1228  *
1229  * Stores the maple node back into @mas->alloc for reuse.  Updates allocated and
1230  * requested node count as necessary.
1231  */
1232 static inline void mas_push_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *used)
1233 {
1234         struct maple_alloc *reuse = (struct maple_alloc *)used;
1235         struct maple_alloc *head = mas->alloc;
1236         unsigned long count;
1237         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1238
1239         count = mas_allocated(mas);
1240
1241         reuse->request_count = 0;
1242         reuse->node_count = 0;
1243         if (count && (head->node_count < MAPLE_ALLOC_SLOTS)) {
1244                 head->slot[head->node_count++] = reuse;
1245                 head->total++;
1246                 goto done;
1247         }
1248
1249         reuse->total = 1;
1250         if ((head) && !((unsigned long)head & 0x1)) {
1251                 reuse->slot[0] = head;
1252                 reuse->node_count = 1;
1253                 reuse->total += head->total;
1254         }
1255
1256         mas->alloc = reuse;
1257 done:
1258         if (requested > 1)
1259                 mas_set_alloc_req(mas, requested - 1);
1260 }
1261
1262 /*
1263  * mas_alloc_nodes() - Allocate nodes into a maple state
1264  * @mas: The maple state
1265  * @gfp: The GFP Flags
1266  */
1267 static inline void mas_alloc_nodes(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
1268 {
1269         struct maple_alloc *node;
1270         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1271         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1272         unsigned int count;
1273         void **slots = NULL;
1274         unsigned int max_req = 0;
1275
1276         if (!requested)
1277                 return;
1278
1279         mas_set_alloc_req(mas, 0);
1280         if (mas->mas_flags & MA_STATE_PREALLOC) {
1281                 if (allocated)
1282                         return;
1283                 WARN_ON(!allocated);
1284         }
1285
1286         if (!allocated || mas->alloc->node_count == MAPLE_ALLOC_SLOTS) {
1287                 node = (struct maple_alloc *)mt_alloc_one(gfp);
1288                 if (!node)
1289                         goto nomem_one;
1290
1291                 if (allocated) {
1292                         node->slot[0] = mas->alloc;
1293                         node->node_count = 1;
1294                 } else {
1295                         node->node_count = 0;
1296                 }
1297
1298                 mas->alloc = node;
1299                 node->total = ++allocated;
1300                 requested--;
1301         }
1302
1303         node = mas->alloc;
1304         node->request_count = 0;
1305         while (requested) {
1306                 max_req = MAPLE_ALLOC_SLOTS - node->node_count;
1307                 slots = (void **)&node->slot[node->node_count];
1308                 max_req = min(requested, max_req);
1309                 count = mt_alloc_bulk(gfp, max_req, slots);
1310                 if (!count)
1311                         goto nomem_bulk;
1312
1313                 if (node->node_count == 0) {
1314                         node->slot[0]->node_count = 0;
1315                         node->slot[0]->request_count = 0;
1316                 }
1317
1318                 node->node_count += count;
1319                 allocated += count;
1320                 node = node->slot[0];
1321                 requested -= count;
1322         }
1323         mas->alloc->total = allocated;
1324         return;
1325
1326 nomem_bulk:
1327         /* Clean up potential freed allocations on bulk failure */
1328         memset(slots, 0, max_req * sizeof(unsigned long));
1329 nomem_one:
1330         mas_set_alloc_req(mas, requested);
1331         if (mas->alloc && !(((unsigned long)mas->alloc & 0x1)))
1332                 mas->alloc->total = allocated;
1333         mas_set_err(mas, -ENOMEM);
1334 }
1335
1336 /*
1337  * mas_free() - Free an encoded maple node
1338  * @mas: The maple state
1339  * @used: The encoded maple node to free.
1340  *
1341  * Uses rcu free if necessary, pushes @used back on the maple state allocations
1342  * otherwise.
1343  */
1344 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used)
1345 {
1346         struct maple_node *tmp = mte_to_node(used);
1347
1348         if (mt_in_rcu(mas->tree))
1349                 ma_free_rcu(tmp);
1350         else
1351                 mas_push_node(mas, tmp);
1352 }
1353
1354 /*
1355  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1356  * there is not enough nodes.
1357  * @mas: The maple state
1358  * @count: The number of nodes needed
1359  * @gfp: the gfp flags
1360  */
1361 static void mas_node_count_gfp(struct ma_state *mas, int count, gfp_t gfp)
1362 {
1363         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1364
1365         if (allocated < count) {
1366                 mas_set_alloc_req(mas, count - allocated);
1367                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
1368         }
1369 }
1370
1371 /*
1372  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1373  * there is not enough nodes.
1374  * @mas: The maple state
1375  * @count: The number of nodes needed
1376  *
1377  * Note: Uses GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN for gfp flags.
1378  */
1379 static void mas_node_count(struct ma_state *mas, int count)
1380 {
1381         return mas_node_count_gfp(mas, count, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1382 }
1383
1384 /*
1385  * mas_start() - Sets up maple state for operations.
1386  * @mas: The maple state.
1387  *
1388  * If mas->node == MAS_START, then set the min, max and depth to
1389  * defaults.
1390  *
1391  * Return:
1392  * - If mas->node is an error or not MAS_START, return NULL.
1393  * - If it's an empty tree:     NULL & mas->node == MAS_NONE
1394  * - If it's a single entry:    The entry & mas->node == MAS_ROOT
1395  * - If it's a tree:            NULL & mas->node == safe root node.
1396  */
1397 static inline struct maple_enode *mas_start(struct ma_state *mas)
1398 {
1399         if (likely(mas_is_start(mas))) {
1400                 struct maple_enode *root;
1401
1402                 mas->min = 0;
1403                 mas->max = ULONG_MAX;
1404                 mas->depth = 0;
1405
1406 retry:
1407                 root = mas_root(mas);
1408                 /* Tree with nodes */
1409                 if (likely(xa_is_node(root))) {
1410                         mas->depth = 1;
1411                         mas->node = mte_safe_root(root);
1412                         mas->offset = 0;
1413                         if (mte_dead_node(mas->node))
1414                                 goto retry;
1415
1416                         return NULL;
1417                 }
1418
1419                 /* empty tree */
1420                 if (unlikely(!root)) {
1421                         mas->node = MAS_NONE;
1422                         mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1423                         return NULL;
1424                 }
1425
1426                 /* Single entry tree */
1427                 mas->node = MAS_ROOT;
1428                 mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1429
1430                 /* Single entry tree. */
1431                 if (mas->index > 0)
1432                         return NULL;
1433
1434                 return root;
1435         }
1436
1437         return NULL;
1438 }
1439
1440 /*
1441  * ma_data_end() - Find the end of the data in a node.
1442  * @node: The maple node
1443  * @type: The maple node type
1444  * @pivots: The array of pivots in the node
1445  * @max: The maximum value in the node
1446  *
1447  * Uses metadata to find the end of the data when possible.
1448  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1449  */
1450 static inline unsigned char ma_data_end(struct maple_node *node,
1451                                         enum maple_type type,
1452                                         unsigned long *pivots,
1453                                         unsigned long max)
1454 {
1455         unsigned char offset;
1456
1457         if (!pivots)
1458                 return 0;
1459
1460         if (type == maple_arange_64)
1461                 return ma_meta_end(node, type);
1462
1463         offset = mt_pivots[type] - 1;
1464         if (likely(!pivots[offset]))
1465                 return ma_meta_end(node, type);
1466
1467         if (likely(pivots[offset] == max))
1468                 return offset;
1469
1470         return mt_pivots[type];
1471 }
1472
1473 /*
1474  * mas_data_end() - Find the end of the data (slot).
1475  * @mas: the maple state
1476  *
1477  * This method is optimized to check the metadata of a node if the node type
1478  * supports data end metadata.
1479  *
1480  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1481  */
1482 static inline unsigned char mas_data_end(struct ma_state *mas)
1483 {
1484         enum maple_type type;
1485         struct maple_node *node;
1486         unsigned char offset;
1487         unsigned long *pivots;
1488
1489         type = mte_node_type(mas->node);
1490         node = mas_mn(mas);
1491         if (type == maple_arange_64)
1492                 return ma_meta_end(node, type);
1493
1494         pivots = ma_pivots(node, type);
1495         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
1496                 return 0;
1497
1498         offset = mt_pivots[type] - 1;
1499         if (likely(!pivots[offset]))
1500                 return ma_meta_end(node, type);
1501
1502         if (likely(pivots[offset] == mas->max))
1503                 return offset;
1504
1505         return mt_pivots[type];
1506 }
1507
1508 /*
1509  * mas_leaf_max_gap() - Returns the largest gap in a leaf node
1510  * @mas - the maple state
1511  *
1512  * Return: The maximum gap in the leaf.
1513  */
1514 static unsigned long mas_leaf_max_gap(struct ma_state *mas)
1515 {
1516         enum maple_type mt;
1517         unsigned long pstart, gap, max_gap;
1518         struct maple_node *mn;
1519         unsigned long *pivots;
1520         void __rcu **slots;
1521         unsigned char i;
1522         unsigned char max_piv;
1523
1524         mt = mte_node_type(mas->node);
1525         mn = mas_mn(mas);
1526         slots = ma_slots(mn, mt);
1527         max_gap = 0;
1528         if (unlikely(ma_is_dense(mt))) {
1529                 gap = 0;
1530                 for (i = 0; i < mt_slots[mt]; i++) {
1531                         if (slots[i]) {
1532                                 if (gap > max_gap)
1533                                         max_gap = gap;
1534                                 gap = 0;
1535                         } else {
1536                                 gap++;
1537                         }
1538                 }
1539                 if (gap > max_gap)
1540                         max_gap = gap;
1541                 return max_gap;
1542         }
1543
1544         /*
1545          * Check the first implied pivot optimizes the loop below and slot 1 may
1546          * be skipped if there is a gap in slot 0.
1547          */
1548         pivots = ma_pivots(mn, mt);
1549         if (likely(!slots[0])) {
1550                 max_gap = pivots[0] - mas->min + 1;
1551                 i = 2;
1552         } else {
1553                 i = 1;
1554         }
1555
1556         /* reduce max_piv as the special case is checked before the loop */
1557         max_piv = ma_data_end(mn, mt, pivots, mas->max) - 1;
1558         /*
1559          * Check end implied pivot which can only be a gap on the right most
1560          * node.
1561          */
1562         if (unlikely(mas->max == ULONG_MAX) && !slots[max_piv + 1]) {
1563                 gap = ULONG_MAX - pivots[max_piv];
1564                 if (gap > max_gap)
1565                         max_gap = gap;
1566         }
1567
1568         for (; i <= max_piv; i++) {
1569                 /* data == no gap. */
1570                 if (likely(slots[i]))
1571                         continue;
1572
1573                 pstart = pivots[i - 1];
1574                 gap = pivots[i] - pstart;
1575                 if (gap > max_gap)
1576                         max_gap = gap;
1577
1578                 /* There cannot be two gaps in a row. */
1579                 i++;
1580         }
1581         return max_gap;
1582 }
1583
1584 /*
1585  * ma_max_gap() - Get the maximum gap in a maple node (non-leaf)
1586  * @node: The maple node
1587  * @gaps: The pointer to the gaps
1588  * @mt: The maple node type
1589  * @*off: Pointer to store the offset location of the gap.
1590  *
1591  * Uses the metadata data end to scan backwards across set gaps.
1592  *
1593  * Return: The maximum gap value
1594  */
1595 static inline unsigned long
1596 ma_max_gap(struct maple_node *node, unsigned long *gaps, enum maple_type mt,
1597             unsigned char *off)
1598 {
1599         unsigned char offset, i;
1600         unsigned long max_gap = 0;
1601
1602         i = offset = ma_meta_end(node, mt);
1603         do {
1604                 if (gaps[i] > max_gap) {
1605                         max_gap = gaps[i];
1606                         offset = i;
1607                 }
1608         } while (i--);
1609
1610         *off = offset;
1611         return max_gap;
1612 }
1613
1614 /*
1615  * mas_max_gap() - find the largest gap in a non-leaf node and set the slot.
1616  * @mas: The maple state.
1617  *
1618  * If the metadata gap is set to MAPLE_ARANGE64_META_MAX, there is no gap.
1619  *
1620  * Return: The gap value.
1621  */
1622 static inline unsigned long mas_max_gap(struct ma_state *mas)
1623 {
1624         unsigned long *gaps;
1625         unsigned char offset;
1626         enum maple_type mt;
1627         struct maple_node *node;
1628
1629         mt = mte_node_type(mas->node);
1630         if (ma_is_leaf(mt))
1631                 return mas_leaf_max_gap(mas);
1632
1633         node = mas_mn(mas);
1634         offset = ma_meta_gap(node, mt);
1635         if (offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1636                 return 0;
1637
1638         gaps = ma_gaps(node, mt);
1639         return gaps[offset];
1640 }
1641
1642 /*
1643  * mas_parent_gap() - Set the parent gap and any gaps above, as needed
1644  * @mas: The maple state
1645  * @offset: The gap offset in the parent to set
1646  * @new: The new gap value.
1647  *
1648  * Set the parent gap then continue to set the gap upwards, using the metadata
1649  * of the parent to see if it is necessary to check the node above.
1650  */
1651 static inline void mas_parent_gap(struct ma_state *mas, unsigned char offset,
1652                 unsigned long new)
1653 {
1654         unsigned long meta_gap = 0;
1655         struct maple_node *pnode;
1656         struct maple_enode *penode;
1657         unsigned long *pgaps;
1658         unsigned char meta_offset;
1659         enum maple_type pmt;
1660
1661         pnode = mte_parent(mas->node);
1662         pmt = mas_parent_enum(mas, mas->node);
1663         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1664         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1665
1666 ascend:
1667         meta_offset = ma_meta_gap(pnode, pmt);
1668         if (meta_offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1669                 meta_gap = 0;
1670         else
1671                 meta_gap = pgaps[meta_offset];
1672
1673         pgaps[offset] = new;
1674
1675         if (meta_gap == new)
1676                 return;
1677
1678         if (offset != meta_offset) {
1679                 if (meta_gap > new)
1680                         return;
1681
1682                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, offset);
1683         } else if (new < meta_gap) {
1684                 meta_offset = 15;
1685                 new = ma_max_gap(pnode, pgaps, pmt, &meta_offset);
1686                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, meta_offset);
1687         }
1688
1689         if (ma_is_root(pnode))
1690                 return;
1691
1692         /* Go to the parent node. */
1693         pnode = mte_parent(penode);
1694         pmt = mas_parent_enum(mas, penode);
1695         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1696         offset = mte_parent_slot(penode);
1697         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1698         goto ascend;
1699 }
1700
1701 /*
1702  * mas_update_gap() - Update a nodes gaps and propagate up if necessary.
1703  * @mas - the maple state.
1704  */
1705 static inline void mas_update_gap(struct ma_state *mas)
1706 {
1707         unsigned char pslot;
1708         unsigned long p_gap;
1709         unsigned long max_gap;
1710
1711         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
1712                 return;
1713
1714         if (mte_is_root(mas->node))
1715                 return;
1716
1717         max_gap = mas_max_gap(mas);
1718
1719         pslot = mte_parent_slot(mas->node);
1720         p_gap = ma_gaps(mte_parent(mas->node),
1721                         mas_parent_enum(mas, mas->node))[pslot];
1722
1723         if (p_gap != max_gap)
1724                 mas_parent_gap(mas, pslot, max_gap);
1725 }
1726
1727 /*
1728  * mas_adopt_children() - Set the parent pointer of all nodes in @parent to
1729  * @parent with the slot encoded.
1730  * @mas - the maple state (for the tree)
1731  * @parent - the maple encoded node containing the children.
1732  */
1733 static inline void mas_adopt_children(struct ma_state *mas,
1734                 struct maple_enode *parent)
1735 {
1736         enum maple_type type = mte_node_type(parent);
1737         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
1738         void __rcu **slots = ma_slots(node, type);
1739         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, type);
1740         struct maple_enode *child;
1741         unsigned char offset;
1742
1743         offset = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
1744         do {
1745                 child = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1746                 mte_set_parent(child, parent, offset);
1747         } while (offset--);
1748 }
1749
1750 /*
1751  * mas_replace() - Replace a maple node in the tree with mas->node.  Uses the
1752  * parent encoding to locate the maple node in the tree.
1753  * @mas - the ma_state to use for operations.
1754  * @advanced - boolean to adopt the child nodes and free the old node (false) or
1755  * leave the node (true) and handle the adoption and free elsewhere.
1756  */
1757 static inline void mas_replace(struct ma_state *mas, bool advanced)
1758         __must_hold(mas->tree->lock)
1759 {
1760         struct maple_node *mn = mas_mn(mas);
1761         struct maple_enode *old_enode;
1762         unsigned char offset = 0;
1763         void __rcu **slots = NULL;
1764
1765         if (ma_is_root(mn)) {
1766                 old_enode = mas_root_locked(mas);
1767         } else {
1768                 offset = mte_parent_slot(mas->node);
1769                 slots = ma_slots(mte_parent(mas->node),
1770                                  mas_parent_enum(mas, mas->node));
1771                 old_enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1772         }
1773
1774         if (!advanced && !mte_is_leaf(mas->node))
1775                 mas_adopt_children(mas, mas->node);
1776
1777         if (mte_is_root(mas->node)) {
1778                 mn->parent = ma_parent_ptr(
1779                               ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
1780                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
1781                 mas_set_height(mas);
1782         } else {
1783                 rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
1784         }
1785
1786         if (!advanced) {
1787                 mte_set_node_dead(old_enode);
1788                 mas_free(mas, old_enode);
1789         }
1790 }
1791
1792 /*
1793  * mas_new_child() - Find the new child of a node.
1794  * @mas: the maple state
1795  * @child: the maple state to store the child.
1796  */
1797 static inline bool mas_new_child(struct ma_state *mas, struct ma_state *child)
1798         __must_hold(mas->tree->lock)
1799 {
1800         enum maple_type mt;
1801         unsigned char offset;
1802         unsigned char end;
1803         unsigned long *pivots;
1804         struct maple_enode *entry;
1805         struct maple_node *node;
1806         void __rcu **slots;
1807
1808         mt = mte_node_type(mas->node);
1809         node = mas_mn(mas);
1810         slots = ma_slots(node, mt);
1811         pivots = ma_pivots(node, mt);
1812         end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
1813         for (offset = mas->offset; offset <= end; offset++) {
1814                 entry = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1815                 if (mte_parent(entry) == node) {
1816                         *child = *mas;
1817                         mas->offset = offset + 1;
1818                         child->offset = offset;
1819                         mas_descend(child);
1820                         child->offset = 0;
1821                         return true;
1822                 }
1823         }
1824         return false;
1825 }
1826
1827 /*
1828  * mab_shift_right() - Shift the data in mab right. Note, does not clean out the
1829  * old data or set b_node->b_end.
1830  * @b_node: the maple_big_node
1831  * @shift: the shift count
1832  */
1833 static inline void mab_shift_right(struct maple_big_node *b_node,
1834                                  unsigned char shift)
1835 {
1836         unsigned long size = b_node->b_end * sizeof(unsigned long);
1837
1838         memmove(b_node->pivot + shift, b_node->pivot, size);
1839         memmove(b_node->slot + shift, b_node->slot, size);
1840         if (b_node->type == maple_arange_64)
1841                 memmove(b_node->gap + shift, b_node->gap, size);
1842 }
1843
1844 /*
1845  * mab_middle_node() - Check if a middle node is needed (unlikely)
1846  * @b_node: the maple_big_node that contains the data.
1847  * @size: the amount of data in the b_node
1848  * @split: the potential split location
1849  * @slot_count: the size that can be stored in a single node being considered.
1850  *
1851  * Return: true if a middle node is required.
1852  */
1853 static inline bool mab_middle_node(struct maple_big_node *b_node, int split,
1854                                    unsigned char slot_count)
1855 {
1856         unsigned char size = b_node->b_end;
1857
1858         if (size >= 2 * slot_count)
1859                 return true;
1860
1861         if (!b_node->slot[split] && (size >= 2 * slot_count - 1))
1862                 return true;
1863
1864         return false;
1865 }
1866
1867 /*
1868  * mab_no_null_split() - ensure the split doesn't fall on a NULL
1869  * @b_node: the maple_big_node with the data
1870  * @split: the suggested split location
1871  * @slot_count: the number of slots in the node being considered.
1872  *
1873  * Return: the split location.
1874  */
1875 static inline int mab_no_null_split(struct maple_big_node *b_node,
1876                                     unsigned char split, unsigned char slot_count)
1877 {
1878         if (!b_node->slot[split]) {
1879                 /*
1880                  * If the split is less than the max slot && the right side will
1881                  * still be sufficient, then increment the split on NULL.
1882                  */
1883                 if ((split < slot_count - 1) &&
1884                     (b_node->b_end - split) > (mt_min_slots[b_node->type]))
1885                         split++;
1886                 else
1887                         split--;
1888         }
1889         return split;
1890 }
1891
1892 /*
1893  * mab_calc_split() - Calculate the split location and if there needs to be two
1894  * splits.
1895  * @bn: The maple_big_node with the data
1896  * @mid_split: The second split, if required.  0 otherwise.
1897  *
1898  * Return: The first split location.  The middle split is set in @mid_split.
1899  */
1900 static inline int mab_calc_split(struct ma_state *mas,
1901          struct maple_big_node *bn, unsigned char *mid_split, unsigned long min)
1902 {
1903         unsigned char b_end = bn->b_end;
1904         int split = b_end / 2; /* Assume equal split. */
1905         unsigned char slot_min, slot_count = mt_slots[bn->type];
1906
1907         /*
1908          * To support gap tracking, all NULL entries are kept together and a node cannot
1909          * end on a NULL entry, with the exception of the left-most leaf.  The
1910          * limitation means that the split of a node must be checked for this condition
1911          * and be able to put more data in one direction or the other.
1912          */
1913         if (unlikely((mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))) {
1914                 *mid_split = 0;
1915                 split = b_end - mt_min_slots[bn->type];
1916
1917                 if (!ma_is_leaf(bn->type))
1918                         return split;
1919
1920                 mas->mas_flags |= MA_STATE_REBALANCE;
1921                 if (!bn->slot[split])
1922                         split--;
1923                 return split;
1924         }
1925
1926         /*
1927          * Although extremely rare, it is possible to enter what is known as the 3-way
1928          * split scenario.  The 3-way split comes about by means of a store of a range
1929          * that overwrites the end and beginning of two full nodes.  The result is a set
1930          * of entries that cannot be stored in 2 nodes.  Sometimes, these two nodes can
1931          * also be located in different parent nodes which are also full.  This can
1932          * carry upwards all the way to the root in the worst case.
1933          */
1934         if (unlikely(mab_middle_node(bn, split, slot_count))) {
1935                 split = b_end / 3;
1936                 *mid_split = split * 2;
1937         } else {
1938                 slot_min = mt_min_slots[bn->type];
1939
1940                 *mid_split = 0;
1941                 /*
1942                  * Avoid having a range less than the slot count unless it
1943                  * causes one node to be deficient.
1944                  * NOTE: mt_min_slots is 1 based, b_end and split are zero.
1945                  */
1946                 while (((bn->pivot[split] - min) < slot_count - 1) &&
1947                        (split < slot_count - 1) && (b_end - split > slot_min))
1948                         split++;
1949         }
1950
1951         /* Avoid ending a node on a NULL entry */
1952         split = mab_no_null_split(bn, split, slot_count);
1953
1954         if (unlikely(*mid_split))
1955                 *mid_split = mab_no_null_split(bn, *mid_split, slot_count);
1956
1957         return split;
1958 }
1959
1960 /*
1961  * mas_mab_cp() - Copy data from a maple state inclusively to a maple_big_node
1962  * and set @b_node->b_end to the next free slot.
1963  * @mas: The maple state
1964  * @mas_start: The starting slot to copy
1965  * @mas_end: The end slot to copy (inclusively)
1966  * @b_node: The maple_big_node to place the data
1967  * @mab_start: The starting location in maple_big_node to store the data.
1968  */
1969 static inline void mas_mab_cp(struct ma_state *mas, unsigned char mas_start,
1970                         unsigned char mas_end, struct maple_big_node *b_node,
1971                         unsigned char mab_start)
1972 {
1973         enum maple_type mt;
1974         struct maple_node *node;
1975         void __rcu **slots;
1976         unsigned long *pivots, *gaps;
1977         int i = mas_start, j = mab_start;
1978         unsigned char piv_end;
1979
1980         node = mas_mn(mas);
1981         mt = mte_node_type(mas->node);
1982         pivots = ma_pivots(node, mt);
1983         if (!i) {
1984                 b_node->pivot[j] = pivots[i++];
1985                 if (unlikely(i > mas_end))
1986                         goto complete;
1987                 j++;
1988         }
1989
1990         piv_end = min(mas_end, mt_pivots[mt]);
1991         for (; i < piv_end; i++, j++) {
1992                 b_node->pivot[j] = pivots[i];
1993                 if (unlikely(!b_node->pivot[j]))
1994                         break;
1995
1996                 if (unlikely(mas->max == b_node->pivot[j]))
1997                         goto complete;
1998         }
1999
2000         if (likely(i <= mas_end))
2001                 b_node->pivot[j] = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, mt);
2002
2003 complete:
2004         b_node->b_end = ++j;
2005         j -= mab_start;
2006         slots = ma_slots(node, mt);
2007         memcpy(b_node->slot + mab_start, slots + mas_start, sizeof(void *) * j);
2008         if (!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree)) {
2009                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2010                 memcpy(b_node->gap + mab_start, gaps + mas_start,
2011                        sizeof(unsigned long) * j);
2012         }
2013 }
2014
2015 /*
2016  * mas_leaf_set_meta() - Set the metadata of a leaf if possible.
2017  * @mas: The maple state
2018  * @node: The maple node
2019  * @pivots: pointer to the maple node pivots
2020  * @mt: The maple type
2021  * @end: The assumed end
2022  *
2023  * Note, end may be incremented within this function but not modified at the
2024  * source.  This is fine since the metadata is the last thing to be stored in a
2025  * node during a write.
2026  */
2027 static inline void mas_leaf_set_meta(struct ma_state *mas,
2028                 struct maple_node *node, unsigned long *pivots,
2029                 enum maple_type mt, unsigned char end)
2030 {
2031         /* There is no room for metadata already */
2032         if (mt_pivots[mt] <= end)
2033                 return;
2034
2035         if (pivots[end] && pivots[end] < mas->max)
2036                 end++;
2037
2038         if (end < mt_slots[mt] - 1)
2039                 ma_set_meta(node, mt, 0, end);
2040 }
2041
2042 /*
2043  * mab_mas_cp() - Copy data from maple_big_node to a maple encoded node.
2044  * @b_node: the maple_big_node that has the data
2045  * @mab_start: the start location in @b_node.
2046  * @mab_end: The end location in @b_node (inclusively)
2047  * @mas: The maple state with the maple encoded node.
2048  */
2049 static inline void mab_mas_cp(struct maple_big_node *b_node,
2050                               unsigned char mab_start, unsigned char mab_end,
2051                               struct ma_state *mas, bool new_max)
2052 {
2053         int i, j = 0;
2054         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
2055         struct maple_node *node = mte_to_node(mas->node);
2056         void __rcu **slots = ma_slots(node, mt);
2057         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, mt);
2058         unsigned long *gaps = NULL;
2059         unsigned char end;
2060
2061         if (mab_end - mab_start > mt_pivots[mt])
2062                 mab_end--;
2063
2064         if (!pivots[mt_pivots[mt] - 1])
2065                 slots[mt_pivots[mt]] = NULL;
2066
2067         i = mab_start;
2068         do {
2069                 pivots[j++] = b_node->pivot[i++];
2070         } while (i <= mab_end && likely(b_node->pivot[i]));
2071
2072         memcpy(slots, b_node->slot + mab_start,
2073                sizeof(void *) * (i - mab_start));
2074
2075         if (new_max)
2076                 mas->max = b_node->pivot[i - 1];
2077
2078         end = j - 1;
2079         if (likely(!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree))) {
2080                 unsigned long max_gap = 0;
2081                 unsigned char offset = 15;
2082
2083                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2084                 do {
2085                         gaps[--j] = b_node->gap[--i];
2086                         if (gaps[j] > max_gap) {
2087                                 offset = j;
2088                                 max_gap = gaps[j];
2089                         }
2090                 } while (j);
2091
2092                 ma_set_meta(node, mt, offset, end);
2093         } else {
2094                 mas_leaf_set_meta(mas, node, pivots, mt, end);
2095         }
2096 }
2097
2098 /*
2099  * mas_descend_adopt() - Descend through a sub-tree and adopt children.
2100  * @mas: the maple state with the maple encoded node of the sub-tree.
2101  *
2102  * Descend through a sub-tree and adopt children who do not have the correct
2103  * parents set.  Follow the parents which have the correct parents as they are
2104  * the new entries which need to be followed to find other incorrectly set
2105  * parents.
2106  */
2107 static inline void mas_descend_adopt(struct ma_state *mas)
2108 {
2109         struct ma_state list[3], next[3];
2110         int i, n;
2111
2112         /*
2113          * At each level there may be up to 3 correct parent pointers which indicates
2114          * the new nodes which need to be walked to find any new nodes at a lower level.
2115          */
2116
2117         for (i = 0; i < 3; i++) {
2118                 list[i] = *mas;
2119                 list[i].offset = 0;
2120                 next[i].offset = 0;
2121         }
2122         next[0] = *mas;
2123
2124         while (!mte_is_leaf(list[0].node)) {
2125                 n = 0;
2126                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2127                         if (mas_is_none(&list[i]))
2128                                 continue;
2129
2130                         if (i && list[i-1].node == list[i].node)
2131                                 continue;
2132
2133                         while ((n < 3) && (mas_new_child(&list[i], &next[n])))
2134                                 n++;
2135
2136                         mas_adopt_children(&list[i], list[i].node);
2137                 }
2138
2139                 while (n < 3)
2140                         next[n++].node = MAS_NONE;
2141
2142                 /* descend by setting the list to the children */
2143                 for (i = 0; i < 3; i++)
2144                         list[i] = next[i];
2145         }
2146 }
2147
2148 /*
2149  * mas_bulk_rebalance() - Rebalance the end of a tree after a bulk insert.
2150  * @mas: The maple state
2151  * @end: The maple node end
2152  * @mt: The maple node type
2153  */
2154 static inline void mas_bulk_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end,
2155                                       enum maple_type mt)
2156 {
2157         if (!(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
2158                 return;
2159
2160         if (mte_is_root(mas->node))
2161                 return;
2162
2163         if (end > mt_min_slots[mt]) {
2164                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
2165                 return;
2166         }
2167 }
2168
2169 /*
2170  * mas_store_b_node() - Store an @entry into the b_node while also copying the
2171  * data from a maple encoded node.
2172  * @wr_mas: the maple write state
2173  * @b_node: the maple_big_node to fill with data
2174  * @offset_end: the offset to end copying
2175  *
2176  * Return: The actual end of the data stored in @b_node
2177  */
2178 static noinline_for_kasan void mas_store_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
2179                 struct maple_big_node *b_node, unsigned char offset_end)
2180 {
2181         unsigned char slot;
2182         unsigned char b_end;
2183         /* Possible underflow of piv will wrap back to 0 before use. */
2184         unsigned long piv;
2185         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2186
2187         b_node->type = wr_mas->type;
2188         b_end = 0;
2189         slot = mas->offset;
2190         if (slot) {
2191                 /* Copy start data up to insert. */
2192                 mas_mab_cp(mas, 0, slot - 1, b_node, 0);
2193                 b_end = b_node->b_end;
2194                 piv = b_node->pivot[b_end - 1];
2195         } else
2196                 piv = mas->min - 1;
2197
2198         if (piv + 1 < mas->index) {
2199                 /* Handle range starting after old range */
2200                 b_node->slot[b_end] = wr_mas->content;
2201                 if (!wr_mas->content)
2202                         b_node->gap[b_end] = mas->index - 1 - piv;
2203                 b_node->pivot[b_end++] = mas->index - 1;
2204         }
2205
2206         /* Store the new entry. */
2207         mas->offset = b_end;
2208         b_node->slot[b_end] = wr_mas->entry;
2209         b_node->pivot[b_end] = mas->last;
2210
2211         /* Appended. */
2212         if (mas->last >= mas->max)
2213                 goto b_end;
2214
2215         /* Handle new range ending before old range ends */
2216         piv = mas_logical_pivot(mas, wr_mas->pivots, offset_end, wr_mas->type);
2217         if (piv > mas->last) {
2218                 if (piv == ULONG_MAX)
2219                         mas_bulk_rebalance(mas, b_node->b_end, wr_mas->type);
2220
2221                 if (offset_end != slot)
2222                         wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
2223                                                           offset_end);
2224
2225                 b_node->slot[++b_end] = wr_mas->content;
2226                 if (!wr_mas->content)
2227                         b_node->gap[b_end] = piv - mas->last + 1;
2228                 b_node->pivot[b_end] = piv;
2229         }
2230
2231         slot = offset_end + 1;
2232         if (slot > wr_mas->node_end)
2233                 goto b_end;
2234
2235         /* Copy end data to the end of the node. */
2236         mas_mab_cp(mas, slot, wr_mas->node_end + 1, b_node, ++b_end);
2237         b_node->b_end--;
2238         return;
2239
2240 b_end:
2241         b_node->b_end = b_end;
2242 }
2243
2244 /*
2245  * mas_prev_sibling() - Find the previous node with the same parent.
2246  * @mas: the maple state
2247  *
2248  * Return: True if there is a previous sibling, false otherwise.
2249  */
2250 static inline bool mas_prev_sibling(struct ma_state *mas)
2251 {
2252         unsigned int p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
2253
2254         if (mte_is_root(mas->node))
2255                 return false;
2256
2257         if (!p_slot)
2258                 return false;
2259
2260         mas_ascend(mas);
2261         mas->offset = p_slot - 1;
2262         mas_descend(mas);
2263         return true;
2264 }
2265
2266 /*
2267  * mas_next_sibling() - Find the next node with the same parent.
2268  * @mas: the maple state
2269  *
2270  * Return: true if there is a next sibling, false otherwise.
2271  */
2272 static inline bool mas_next_sibling(struct ma_state *mas)
2273 {
2274         MA_STATE(parent, mas->tree, mas->index, mas->last);
2275
2276         if (mte_is_root(mas->node))
2277                 return false;
2278
2279         parent = *mas;
2280         mas_ascend(&parent);
2281         parent.offset = mte_parent_slot(mas->node) + 1;
2282         if (parent.offset > mas_data_end(&parent))
2283                 return false;
2284
2285         *mas = parent;
2286         mas_descend(mas);
2287         return true;
2288 }
2289
2290 /*
2291  * mte_node_or_node() - Return the encoded node or MAS_NONE.
2292  * @enode: The encoded maple node.
2293  *
2294  * Shorthand to avoid setting %NULLs in the tree or maple_subtree_state.
2295  *
2296  * Return: @enode or MAS_NONE
2297  */
2298 static inline struct maple_enode *mte_node_or_none(struct maple_enode *enode)
2299 {
2300         if (enode)
2301                 return enode;
2302
2303         return ma_enode_ptr(MAS_NONE);
2304 }
2305
2306 /*
2307  * mas_wr_node_walk() - Find the correct offset for the index in the @mas.
2308  * @wr_mas: The maple write state
2309  *
2310  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
2311  */
2312 static inline void mas_wr_node_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
2313 {
2314         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2315         unsigned char count, offset;
2316
2317         if (unlikely(ma_is_dense(wr_mas->type))) {
2318                 wr_mas->r_max = wr_mas->r_min = mas->index;
2319                 mas->offset = mas->index = mas->min;
2320                 return;
2321         }
2322
2323         wr_mas->node = mas_mn(wr_mas->mas);
2324         wr_mas->pivots = ma_pivots(wr_mas->node, wr_mas->type);
2325         count = wr_mas->node_end = ma_data_end(wr_mas->node, wr_mas->type,
2326                                                wr_mas->pivots, mas->max);
2327         offset = mas->offset;
2328
2329         while (offset < count && mas->index > wr_mas->pivots[offset])
2330                 offset++;
2331
2332         wr_mas->r_max = offset < count ? wr_mas->pivots[offset] : mas->max;
2333         wr_mas->r_min = mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, offset);
2334         wr_mas->offset_end = mas->offset = offset;
2335 }
2336
2337 /*
2338  * mas_topiary_range() - Add a range of slots to the topiary.
2339  * @mas: The maple state
2340  * @destroy: The topiary to add the slots (usually destroy)
2341  * @start: The starting slot inclusively
2342  * @end: The end slot inclusively
2343  */
2344 static inline void mas_topiary_range(struct ma_state *mas,
2345         struct ma_topiary *destroy, unsigned char start, unsigned char end)
2346 {
2347         void __rcu **slots;
2348         unsigned char offset;
2349
2350         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_is_leaf(mas->node));
2351         slots = ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node));
2352         for (offset = start; offset <= end; offset++) {
2353                 struct maple_enode *enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
2354
2355                 if (mte_dead_node(enode))
2356                         continue;
2357
2358                 mat_add(destroy, enode);
2359         }
2360 }
2361
2362 /*
2363  * mast_topiary() - Add the portions of the tree to the removal list; either to
2364  * be freed or discarded (destroy walk).
2365  * @mast: The maple_subtree_state.
2366  */
2367 static inline void mast_topiary(struct maple_subtree_state *mast)
2368 {
2369         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_l, NULL);
2370         unsigned char r_start, r_end;
2371         unsigned char l_start, l_end;
2372         void __rcu **l_slots, **r_slots;
2373
2374         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2375         mast->orig_l->index = mast->orig_l->last;
2376         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2377         l_start = mast->orig_l->offset + 1;
2378         l_end = mas_data_end(mast->orig_l);
2379         r_start = 0;
2380         r_end = mast->orig_r->offset;
2381
2382         if (r_end)
2383                 r_end--;
2384
2385         l_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_l),
2386                            mte_node_type(mast->orig_l->node));
2387
2388         r_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_r),
2389                            mte_node_type(mast->orig_r->node));
2390
2391         if ((l_start < l_end) &&
2392             mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_start))) {
2393                 l_start++;
2394         }
2395
2396         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_end))) {
2397                 if (r_end)
2398                         r_end--;
2399         }
2400
2401         if ((l_start > r_end) && (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node))
2402                 return;
2403
2404         /* At the node where left and right sides meet, add the parts between */
2405         if (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node) {
2406                 return mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy,
2407                                              l_start, r_end);
2408         }
2409
2410         /* mast->orig_r is different and consumed. */
2411         if (mte_is_leaf(mast->orig_r->node))
2412                 return;
2413
2414         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_end)))
2415                 l_end--;
2416
2417
2418         if (l_start <= l_end)
2419                 mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy, l_start, l_end);
2420
2421         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_start)))
2422                 r_start++;
2423
2424         if (r_start <= r_end)
2425                 mas_topiary_range(mast->orig_r, mast->destroy, 0, r_end);
2426 }
2427
2428 /*
2429  * mast_rebalance_next() - Rebalance against the next node
2430  * @mast: The maple subtree state
2431  * @old_r: The encoded maple node to the right (next node).
2432  */
2433 static inline void mast_rebalance_next(struct maple_subtree_state *mast)
2434 {
2435         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2436
2437         mas_mab_cp(mast->orig_r, 0, mt_slot_count(mast->orig_r->node),
2438                    mast->bn, b_end);
2439         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2440 }
2441
2442 /*
2443  * mast_rebalance_prev() - Rebalance against the previous node
2444  * @mast: The maple subtree state
2445  * @old_l: The encoded maple node to the left (previous node)
2446  */
2447 static inline void mast_rebalance_prev(struct maple_subtree_state *mast)
2448 {
2449         unsigned char end = mas_data_end(mast->orig_l) + 1;
2450         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2451
2452         mab_shift_right(mast->bn, end);
2453         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, end - 1, mast->bn, 0);
2454         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2455         mast->orig_l->index = mast->orig_l->min;
2456         mast->bn->b_end = end + b_end;
2457         mast->l->offset += end;
2458 }
2459
2460 /*
2461  * mast_spanning_rebalance() - Rebalance nodes with nearest neighbour favouring
2462  * the node to the right.  Checking the nodes to the right then the left at each
2463  * level upwards until root is reached.  Free and destroy as needed.
2464  * Data is copied into the @mast->bn.
2465  * @mast: The maple_subtree_state.
2466  */
2467 static inline
2468 bool mast_spanning_rebalance(struct maple_subtree_state *mast)
2469 {
2470         struct ma_state r_tmp = *mast->orig_r;
2471         struct ma_state l_tmp = *mast->orig_l;
2472         struct maple_enode *ancestor = NULL;
2473         unsigned char start, end;
2474         unsigned char depth = 0;
2475
2476         r_tmp = *mast->orig_r;
2477         l_tmp = *mast->orig_l;
2478         do {
2479                 mas_ascend(mast->orig_r);
2480                 mas_ascend(mast->orig_l);
2481                 depth++;
2482                 if (!ancestor &&
2483                     (mast->orig_r->node == mast->orig_l->node)) {
2484                         ancestor = mast->orig_r->node;
2485                         end = mast->orig_r->offset - 1;
2486                         start = mast->orig_l->offset + 1;
2487                 }
2488
2489                 if (mast->orig_r->offset < mas_data_end(mast->orig_r)) {
2490                         if (!ancestor) {
2491                                 ancestor = mast->orig_r->node;
2492                                 start = 0;
2493                         }
2494
2495                         mast->orig_r->offset++;
2496                         do {
2497                                 mas_descend(mast->orig_r);
2498                                 mast->orig_r->offset = 0;
2499                                 depth--;
2500                         } while (depth);
2501
2502                         mast_rebalance_next(mast);
2503                         do {
2504                                 unsigned char l_off = 0;
2505                                 struct maple_enode *child = r_tmp.node;
2506
2507                                 mas_ascend(&r_tmp);
2508                                 if (ancestor == r_tmp.node)
2509                                         l_off = start;
2510
2511                                 if (r_tmp.offset)
2512                                         r_tmp.offset--;
2513
2514                                 if (l_off < r_tmp.offset)
2515                                         mas_topiary_range(&r_tmp, mast->destroy,
2516                                                           l_off, r_tmp.offset);
2517
2518                                 if (l_tmp.node != child)
2519                                         mat_add(mast->free, child);
2520
2521                         } while (r_tmp.node != ancestor);
2522
2523                         *mast->orig_l = l_tmp;
2524                         return true;
2525
2526                 } else if (mast->orig_l->offset != 0) {
2527                         if (!ancestor) {
2528                                 ancestor = mast->orig_l->node;
2529                                 end = mas_data_end(mast->orig_l);
2530                         }
2531
2532                         mast->orig_l->offset--;
2533                         do {
2534                                 mas_descend(mast->orig_l);
2535                                 mast->orig_l->offset =
2536                                         mas_data_end(mast->orig_l);
2537                                 depth--;
2538                         } while (depth);
2539
2540                         mast_rebalance_prev(mast);
2541                         do {
2542                                 unsigned char r_off;
2543                                 struct maple_enode *child = l_tmp.node;
2544
2545                                 mas_ascend(&l_tmp);
2546                                 if (ancestor == l_tmp.node)
2547                                         r_off = end;
2548                                 else
2549                                         r_off = mas_data_end(&l_tmp);
2550
2551                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2552                                         l_tmp.offset++;
2553
2554                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2555                                         mas_topiary_range(&l_tmp, mast->destroy,
2556                                                           l_tmp.offset, r_off);
2557
2558                                 if (r_tmp.node != child)
2559                                         mat_add(mast->free, child);
2560
2561                         } while (l_tmp.node != ancestor);
2562
2563                         *mast->orig_r = r_tmp;
2564                         return true;
2565                 }
2566         } while (!mte_is_root(mast->orig_r->node));
2567
2568         *mast->orig_r = r_tmp;
2569         *mast->orig_l = l_tmp;
2570         return false;
2571 }
2572
2573 /*
2574  * mast_ascend_free() - Add current original maple state nodes to the free list
2575  * and ascend.
2576  * @mast: the maple subtree state.
2577  *
2578  * Ascend the original left and right sides and add the previous nodes to the
2579  * free list.  Set the slots to point to the correct location in the new nodes.
2580  */
2581 static inline void
2582 mast_ascend_free(struct maple_subtree_state *mast)
2583 {
2584         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_r,  NULL);
2585         struct maple_enode *left = mast->orig_l->node;
2586         struct maple_enode *right = mast->orig_r->node;
2587
2588         mas_ascend(mast->orig_l);
2589         mas_ascend(mast->orig_r);
2590         mat_add(mast->free, left);
2591
2592         if (left != right)
2593                 mat_add(mast->free, right);
2594
2595         mast->orig_r->offset = 0;
2596         mast->orig_r->index = mast->r->max;
2597         /* last should be larger than or equal to index */
2598         if (mast->orig_r->last < mast->orig_r->index)
2599                 mast->orig_r->last = mast->orig_r->index;
2600         /*
2601          * The node may not contain the value so set slot to ensure all
2602          * of the nodes contents are freed or destroyed.
2603          */
2604         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_r->node);
2605         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2606         /* Set up the left side of things */
2607         mast->orig_l->offset = 0;
2608         mast->orig_l->index = mast->l->min;
2609         wr_mas.mas = mast->orig_l;
2610         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2611         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2612
2613         mast->bn->type = wr_mas.type;
2614 }
2615
2616 /*
2617  * mas_new_ma_node() - Create and return a new maple node.  Helper function.
2618  * @mas: the maple state with the allocations.
2619  * @b_node: the maple_big_node with the type encoding.
2620  *
2621  * Use the node type from the maple_big_node to allocate a new node from the
2622  * ma_state.  This function exists mainly for code readability.
2623  *
2624  * Return: A new maple encoded node
2625  */
2626 static inline struct maple_enode
2627 *mas_new_ma_node(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
2628 {
2629         return mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)), b_node->type);
2630 }
2631
2632 /*
2633  * mas_mab_to_node() - Set up right and middle nodes
2634  *
2635  * @mas: the maple state that contains the allocations.
2636  * @b_node: the node which contains the data.
2637  * @left: The pointer which will have the left node
2638  * @right: The pointer which may have the right node
2639  * @middle: the pointer which may have the middle node (rare)
2640  * @mid_split: the split location for the middle node
2641  *
2642  * Return: the split of left.
2643  */
2644 static inline unsigned char mas_mab_to_node(struct ma_state *mas,
2645         struct maple_big_node *b_node, struct maple_enode **left,
2646         struct maple_enode **right, struct maple_enode **middle,
2647         unsigned char *mid_split, unsigned long min)
2648 {
2649         unsigned char split = 0;
2650         unsigned char slot_count = mt_slots[b_node->type];
2651
2652         *left = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2653         *right = NULL;
2654         *middle = NULL;
2655         *mid_split = 0;
2656
2657         if (b_node->b_end < slot_count) {
2658                 split = b_node->b_end;
2659         } else {
2660                 split = mab_calc_split(mas, b_node, mid_split, min);
2661                 *right = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2662         }
2663
2664         if (*mid_split)
2665                 *middle = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2666
2667         return split;
2668
2669 }
2670
2671 /*
2672  * mab_set_b_end() - Add entry to b_node at b_node->b_end and increment the end
2673  * pointer.
2674  * @b_node - the big node to add the entry
2675  * @mas - the maple state to get the pivot (mas->max)
2676  * @entry - the entry to add, if NULL nothing happens.
2677  */
2678 static inline void mab_set_b_end(struct maple_big_node *b_node,
2679                                  struct ma_state *mas,
2680                                  void *entry)
2681 {
2682         if (!entry)
2683                 return;
2684
2685         b_node->slot[b_node->b_end] = entry;
2686         if (mt_is_alloc(mas->tree))
2687                 b_node->gap[b_node->b_end] = mas_max_gap(mas);
2688         b_node->pivot[b_node->b_end++] = mas->max;
2689 }
2690
2691 /*
2692  * mas_set_split_parent() - combine_then_separate helper function.  Sets the parent
2693  * of @mas->node to either @left or @right, depending on @slot and @split
2694  *
2695  * @mas - the maple state with the node that needs a parent
2696  * @left - possible parent 1
2697  * @right - possible parent 2
2698  * @slot - the slot the mas->node was placed
2699  * @split - the split location between @left and @right
2700  */
2701 static inline void mas_set_split_parent(struct ma_state *mas,
2702                                         struct maple_enode *left,
2703                                         struct maple_enode *right,
2704                                         unsigned char *slot, unsigned char split)
2705 {
2706         if (mas_is_none(mas))
2707                 return;
2708
2709         if ((*slot) <= split)
2710                 mte_set_parent(mas->node, left, *slot);
2711         else if (right)
2712                 mte_set_parent(mas->node, right, (*slot) - split - 1);
2713
2714         (*slot)++;
2715 }
2716
2717 /*
2718  * mte_mid_split_check() - Check if the next node passes the mid-split
2719  * @**l: Pointer to left encoded maple node.
2720  * @**m: Pointer to middle encoded maple node.
2721  * @**r: Pointer to right encoded maple node.
2722  * @slot: The offset
2723  * @*split: The split location.
2724  * @mid_split: The middle split.
2725  */
2726 static inline void mte_mid_split_check(struct maple_enode **l,
2727                                        struct maple_enode **r,
2728                                        struct maple_enode *right,
2729                                        unsigned char slot,
2730                                        unsigned char *split,
2731                                        unsigned char mid_split)
2732 {
2733         if (*r == right)
2734                 return;
2735
2736         if (slot < mid_split)
2737                 return;
2738
2739         *l = *r;
2740         *r = right;
2741         *split = mid_split;
2742 }
2743
2744 /*
2745  * mast_set_split_parents() - Helper function to set three nodes parents.  Slot
2746  * is taken from @mast->l.
2747  * @mast - the maple subtree state
2748  * @left - the left node
2749  * @right - the right node
2750  * @split - the split location.
2751  */
2752 static inline void mast_set_split_parents(struct maple_subtree_state *mast,
2753                                           struct maple_enode *left,
2754                                           struct maple_enode *middle,
2755                                           struct maple_enode *right,
2756                                           unsigned char split,
2757                                           unsigned char mid_split)
2758 {
2759         unsigned char slot;
2760         struct maple_enode *l = left;
2761         struct maple_enode *r = right;
2762
2763         if (mas_is_none(mast->l))
2764                 return;
2765
2766         if (middle)
2767                 r = middle;
2768
2769         slot = mast->l->offset;
2770
2771         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2772         mas_set_split_parent(mast->l, l, r, &slot, split);
2773
2774         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2775         mas_set_split_parent(mast->m, l, r, &slot, split);
2776
2777         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2778         mas_set_split_parent(mast->r, l, r, &slot, split);
2779 }
2780
2781 /*
2782  * mas_wmb_replace() - Write memory barrier and replace
2783  * @mas: The maple state
2784  * @free: the maple topiary list of nodes to free
2785  * @destroy: The maple topiary list of nodes to destroy (walk and free)
2786  *
2787  * Updates gap as necessary.
2788  */
2789 static inline void mas_wmb_replace(struct ma_state *mas,
2790                                    struct ma_topiary *free,
2791                                    struct ma_topiary *destroy)
2792 {
2793         /* All nodes must see old data as dead prior to replacing that data */
2794         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
2795
2796         /* Insert the new data in the tree */
2797         mas_replace(mas, true);
2798
2799         if (!mte_is_leaf(mas->node))
2800                 mas_descend_adopt(mas);
2801
2802         mas_mat_free(mas, free);
2803
2804         if (destroy)
2805                 mas_mat_destroy(mas, destroy);
2806
2807         if (mte_is_leaf(mas->node))
2808                 return;
2809
2810         mas_update_gap(mas);
2811 }
2812
2813 /*
2814  * mast_new_root() - Set a new tree root during subtree creation
2815  * @mast: The maple subtree state
2816  * @mas: The maple state
2817  */
2818 static inline void mast_new_root(struct maple_subtree_state *mast,
2819                                  struct ma_state *mas)
2820 {
2821         mas_mn(mast->l)->parent =
2822                 ma_parent_ptr(((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
2823         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node) &&
2824             !mte_is_root(mast->orig_l->node)) {
2825                 do {
2826                         mast_ascend_free(mast);
2827                         mast_topiary(mast);
2828                 } while (!mte_is_root(mast->orig_l->node));
2829         }
2830         if ((mast->orig_l->node != mas->node) &&
2831                    (mast->l->depth > mas_mt_height(mas))) {
2832                 mat_add(mast->free, mas->node);
2833         }
2834 }
2835
2836 /*
2837  * mast_cp_to_nodes() - Copy data out to nodes.
2838  * @mast: The maple subtree state
2839  * @left: The left encoded maple node
2840  * @middle: The middle encoded maple node
2841  * @right: The right encoded maple node
2842  * @split: The location to split between left and (middle ? middle : right)
2843  * @mid_split: The location to split between middle and right.
2844  */
2845 static inline void mast_cp_to_nodes(struct maple_subtree_state *mast,
2846         struct maple_enode *left, struct maple_enode *middle,
2847         struct maple_enode *right, unsigned char split, unsigned char mid_split)
2848 {
2849         bool new_lmax = true;
2850
2851         mast->l->node = mte_node_or_none(left);
2852         mast->m->node = mte_node_or_none(middle);
2853         mast->r->node = mte_node_or_none(right);
2854
2855         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2856         if (split == mast->bn->b_end) {
2857                 mast->l->max = mast->orig_r->max;
2858                 new_lmax = false;
2859         }
2860
2861         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, new_lmax);
2862
2863         if (middle) {
2864                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mid_split, mast->m, true);
2865                 mast->m->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2866                 split = mid_split;
2867         }
2868
2869         mast->r->max = mast->orig_r->max;
2870         if (right) {
2871                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mast->bn->b_end, mast->r, false);
2872                 mast->r->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2873         }
2874 }
2875
2876 /*
2877  * mast_combine_cp_left - Copy in the original left side of the tree into the
2878  * combined data set in the maple subtree state big node.
2879  * @mast: The maple subtree state
2880  */
2881 static inline void mast_combine_cp_left(struct maple_subtree_state *mast)
2882 {
2883         unsigned char l_slot = mast->orig_l->offset;
2884
2885         if (!l_slot)
2886                 return;
2887
2888         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, l_slot - 1, mast->bn, 0);
2889 }
2890
2891 /*
2892  * mast_combine_cp_right: Copy in the original right side of the tree into the
2893  * combined data set in the maple subtree state big node.
2894  * @mast: The maple subtree state
2895  */
2896 static inline void mast_combine_cp_right(struct maple_subtree_state *mast)
2897 {
2898         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] >= mast->orig_r->max)
2899                 return;
2900
2901         mas_mab_cp(mast->orig_r, mast->orig_r->offset + 1,
2902                    mt_slot_count(mast->orig_r->node), mast->bn,
2903                    mast->bn->b_end);
2904         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2905 }
2906
2907 /*
2908  * mast_sufficient: Check if the maple subtree state has enough data in the big
2909  * node to create at least one sufficient node
2910  * @mast: the maple subtree state
2911  */
2912 static inline bool mast_sufficient(struct maple_subtree_state *mast)
2913 {
2914         if (mast->bn->b_end > mt_min_slot_count(mast->orig_l->node))
2915                 return true;
2916
2917         return false;
2918 }
2919
2920 /*
2921  * mast_overflow: Check if there is too much data in the subtree state for a
2922  * single node.
2923  * @mast: The maple subtree state
2924  */
2925 static inline bool mast_overflow(struct maple_subtree_state *mast)
2926 {
2927         if (mast->bn->b_end >= mt_slot_count(mast->orig_l->node))
2928                 return true;
2929
2930         return false;
2931 }
2932
2933 static inline void *mtree_range_walk(struct ma_state *mas)
2934 {
2935         unsigned long *pivots;
2936         unsigned char offset;
2937         struct maple_node *node;
2938         struct maple_enode *next, *last;
2939         enum maple_type type;
2940         void __rcu **slots;
2941         unsigned char end;
2942         unsigned long max, min;
2943         unsigned long prev_max, prev_min;
2944
2945         next = mas->node;
2946         min = mas->min;
2947         max = mas->max;
2948         do {
2949                 offset = 0;
2950                 last = next;
2951                 node = mte_to_node(next);
2952                 type = mte_node_type(next);
2953                 pivots = ma_pivots(node, type);
2954                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
2955                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2956                         goto dead_node;
2957
2958                 if (pivots[offset] >= mas->index) {
2959                         prev_max = max;
2960                         prev_min = min;
2961                         max = pivots[offset];
2962                         goto next;
2963                 }
2964
2965                 do {
2966                         offset++;
2967                 } while ((offset < end) && (pivots[offset] < mas->index));
2968
2969                 prev_min = min;
2970                 min = pivots[offset - 1] + 1;
2971                 prev_max = max;
2972                 if (likely(offset < end && pivots[offset]))
2973                         max = pivots[offset];
2974
2975 next:
2976                 slots = ma_slots(node, type);
2977                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
2978                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2979                         goto dead_node;
2980         } while (!ma_is_leaf(type));
2981
2982         mas->offset = offset;
2983         mas->index = min;
2984         mas->last = max;
2985         mas->min = prev_min;
2986         mas->max = prev_max;
2987         mas->node = last;
2988         return (void *)next;
2989
2990 dead_node:
2991         mas_reset(mas);
2992         return NULL;
2993 }
2994
2995 /*
2996  * mas_spanning_rebalance() - Rebalance across two nodes which may not be peers.
2997  * @mas: The starting maple state
2998  * @mast: The maple_subtree_state, keeps track of 4 maple states.
2999  * @count: The estimated count of iterations needed.
3000  *
3001  * Follow the tree upwards from @l_mas and @r_mas for @count, or until the root
3002  * is hit.  First @b_node is split into two entries which are inserted into the
3003  * next iteration of the loop.  @b_node is returned populated with the final
3004  * iteration. @mas is used to obtain allocations.  orig_l_mas keeps track of the
3005  * nodes that will remain active by using orig_l_mas->index and orig_l_mas->last
3006  * to account of what has been copied into the new sub-tree.  The update of
3007  * orig_l_mas->last is used in mas_consume to find the slots that will need to
3008  * be either freed or destroyed.  orig_l_mas->depth keeps track of the height of
3009  * the new sub-tree in case the sub-tree becomes the full tree.
3010  *
3011  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3012  */
3013 static int mas_spanning_rebalance(struct ma_state *mas,
3014                 struct maple_subtree_state *mast, unsigned char count)
3015 {
3016         unsigned char split, mid_split;
3017         unsigned char slot = 0;
3018         struct maple_enode *left = NULL, *middle = NULL, *right = NULL;
3019
3020         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
3021         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3022         MA_STATE(m_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
3023         MA_TOPIARY(free, mas->tree);
3024         MA_TOPIARY(destroy, mas->tree);
3025
3026         /*
3027          * The tree needs to be rebalanced and leaves need to be kept at the same level.
3028          * Rebalancing is done by use of the ``struct maple_topiary``.
3029          */
3030         mast->l = &l_mas;
3031         mast->m = &m_mas;
3032         mast->r = &r_mas;
3033         mast->free = &free;
3034         mast->destroy = &destroy;
3035         l_mas.node = r_mas.node = m_mas.node = MAS_NONE;
3036
3037         /* Check if this is not root and has sufficient data.  */
3038         if (((mast->orig_l->min != 0) || (mast->orig_r->max != ULONG_MAX)) &&
3039             unlikely(mast->bn->b_end <= mt_min_slots[mast->bn->type]))
3040                 mast_spanning_rebalance(mast);
3041
3042         mast->orig_l->depth = 0;
3043
3044         /*
3045          * Each level of the tree is examined and balanced, pushing data to the left or
3046          * right, or rebalancing against left or right nodes is employed to avoid
3047          * rippling up the tree to limit the amount of churn.  Once a new sub-section of
3048          * the tree is created, there may be a mix of new and old nodes.  The old nodes
3049          * will have the incorrect parent pointers and currently be in two trees: the
3050          * original tree and the partially new tree.  To remedy the parent pointers in
3051          * the old tree, the new data is swapped into the active tree and a walk down
3052          * the tree is performed and the parent pointers are updated.
3053          * See mas_descend_adopt() for more information..
3054          */
3055         while (count--) {
3056                 mast->bn->b_end--;
3057                 mast->bn->type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
3058                 split = mas_mab_to_node(mas, mast->bn, &left, &right, &middle,
3059                                         &mid_split, mast->orig_l->min);
3060                 mast_set_split_parents(mast, left, middle, right, split,
3061                                        mid_split);
3062                 mast_cp_to_nodes(mast, left, middle, right, split, mid_split);
3063
3064                 /*
3065                  * Copy data from next level in the tree to mast->bn from next
3066                  * iteration
3067                  */
3068                 memset(mast->bn, 0, sizeof(struct maple_big_node));
3069                 mast->bn->type = mte_node_type(left);
3070                 mast->orig_l->depth++;
3071
3072                 /* Root already stored in l->node. */
3073                 if (mas_is_root_limits(mast->l))
3074                         goto new_root;
3075
3076                 mast_ascend_free(mast);
3077                 mast_combine_cp_left(mast);
3078                 l_mas.offset = mast->bn->b_end;
3079                 mab_set_b_end(mast->bn, &l_mas, left);
3080                 mab_set_b_end(mast->bn, &m_mas, middle);
3081                 mab_set_b_end(mast->bn, &r_mas, right);
3082
3083                 /* Copy anything necessary out of the right node. */
3084                 mast_combine_cp_right(mast);
3085                 mast_topiary(mast);
3086                 mast->orig_l->last = mast->orig_l->max;
3087
3088                 if (mast_sufficient(mast))
3089                         continue;
3090
3091                 if (mast_overflow(mast))
3092                         continue;
3093
3094                 /* May be a new root stored in mast->bn */
3095                 if (mas_is_root_limits(mast->orig_l))
3096                         break;
3097
3098                 mast_spanning_rebalance(mast);
3099
3100                 /* rebalancing from other nodes may require another loop. */
3101                 if (!count)
3102                         count++;
3103         }
3104
3105         l_mas.node = mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)),
3106                                 mte_node_type(mast->orig_l->node));
3107         mast->orig_l->depth++;
3108         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, &l_mas, true);
3109         mte_set_parent(left, l_mas.node, slot);
3110         if (middle)
3111                 mte_set_parent(middle, l_mas.node, ++slot);
3112
3113         if (right)
3114                 mte_set_parent(right, l_mas.node, ++slot);
3115
3116         if (mas_is_root_limits(mast->l)) {
3117 new_root:
3118                 mast_new_root(mast, mas);
3119         } else {
3120                 mas_mn(&l_mas)->parent = mas_mn(mast->orig_l)->parent;
3121         }
3122
3123         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node))
3124                 mat_add(&free, mast->orig_l->node);
3125
3126         mas->depth = mast->orig_l->depth;
3127         *mast->orig_l = l_mas;
3128         mte_set_node_dead(mas->node);
3129
3130         /* Set up mas for insertion. */
3131         mast->orig_l->depth = mas->depth;
3132         mast->orig_l->alloc = mas->alloc;
3133         *mas = *mast->orig_l;
3134         mas_wmb_replace(mas, &free, &destroy);
3135         mtree_range_walk(mas);
3136         return mast->bn->b_end;
3137 }
3138
3139 /*
3140  * mas_rebalance() - Rebalance a given node.
3141  * @mas: The maple state
3142  * @b_node: The big maple node.
3143  *
3144  * Rebalance two nodes into a single node or two new nodes that are sufficient.
3145  * Continue upwards until tree is sufficient.
3146  *
3147  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3148  */
3149 static inline int mas_rebalance(struct ma_state *mas,
3150                                 struct maple_big_node *b_node)
3151 {
3152         char empty_count = mas_mt_height(mas);
3153         struct maple_subtree_state mast;
3154         unsigned char shift, b_end = ++b_node->b_end;
3155
3156         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3157         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3158
3159         trace_ma_op(__func__, mas);
3160
3161         /*
3162          * Rebalancing occurs if a node is insufficient.  Data is rebalanced
3163          * against the node to the right if it exists, otherwise the node to the
3164          * left of this node is rebalanced against this node.  If rebalancing
3165          * causes just one node to be produced instead of two, then the parent
3166          * is also examined and rebalanced if it is insufficient.  Every level
3167          * tries to combine the data in the same way.  If one node contains the
3168          * entire range of the tree, then that node is used as a new root node.
3169          */
3170         mas_node_count(mas, 1 + empty_count * 3);
3171         if (mas_is_err(mas))
3172                 return 0;
3173
3174         mast.orig_l = &l_mas;
3175         mast.orig_r = &r_mas;
3176         mast.bn = b_node;
3177         mast.bn->type = mte_node_type(mas->node);
3178
3179         l_mas = r_mas = *mas;
3180
3181         if (mas_next_sibling(&r_mas)) {
3182                 mas_mab_cp(&r_mas, 0, mt_slot_count(r_mas.node), b_node, b_end);
3183                 r_mas.last = r_mas.index = r_mas.max;
3184         } else {
3185                 mas_prev_sibling(&l_mas);
3186                 shift = mas_data_end(&l_mas) + 1;
3187                 mab_shift_right(b_node, shift);
3188                 mas->offset += shift;
3189                 mas_mab_cp(&l_mas, 0, shift - 1, b_node, 0);
3190                 b_node->b_end = shift + b_end;
3191                 l_mas.index = l_mas.last = l_mas.min;
3192         }
3193
3194         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, empty_count);
3195 }
3196
3197 /*
3198  * mas_destroy_rebalance() - Rebalance left-most node while destroying the maple
3199  * state.
3200  * @mas: The maple state
3201  * @end: The end of the left-most node.
3202  *
3203  * During a mass-insert event (such as forking), it may be necessary to
3204  * rebalance the left-most node when it is not sufficient.
3205  */
3206 static inline void mas_destroy_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end)
3207 {
3208         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
3209         struct maple_node reuse, *newnode, *parent, *new_left, *left, *node;
3210         struct maple_enode *eparent;
3211         unsigned char offset, tmp, split = mt_slots[mt] / 2;
3212         void __rcu **l_slots, **slots;
3213         unsigned long *l_pivs, *pivs, gap;
3214         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
3215
3216         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3217
3218         l_mas = *mas;
3219         mas_prev_sibling(&l_mas);
3220
3221         /* set up node. */
3222         if (in_rcu) {
3223                 /* Allocate for both left and right as well as parent. */
3224                 mas_node_count(mas, 3);
3225                 if (mas_is_err(mas))
3226                         return;
3227
3228                 newnode = mas_pop_node(mas);
3229         } else {
3230                 newnode = &reuse;
3231         }
3232
3233         node = mas_mn(mas);
3234         newnode->parent = node->parent;
3235         slots = ma_slots(newnode, mt);
3236         pivs = ma_pivots(newnode, mt);
3237         left = mas_mn(&l_mas);
3238         l_slots = ma_slots(left, mt);
3239         l_pivs = ma_pivots(left, mt);
3240         if (!l_slots[split])
3241                 split++;
3242         tmp = mas_data_end(&l_mas) - split;
3243
3244         memcpy(slots, l_slots + split + 1, sizeof(void *) * tmp);
3245         memcpy(pivs, l_pivs + split + 1, sizeof(unsigned long) * tmp);
3246         pivs[tmp] = l_mas.max;
3247         memcpy(slots + tmp, ma_slots(node, mt), sizeof(void *) * end);
3248         memcpy(pivs + tmp, ma_pivots(node, mt), sizeof(unsigned long) * end);
3249
3250         l_mas.max = l_pivs[split];
3251         mas->min = l_mas.max + 1;
3252         eparent = mt_mk_node(mte_parent(l_mas.node),
3253                              mas_parent_enum(&l_mas, l_mas.node));
3254         tmp += end;
3255         if (!in_rcu) {
3256                 unsigned char max_p = mt_pivots[mt];
3257                 unsigned char max_s = mt_slots[mt];
3258
3259                 if (tmp < max_p)
3260                         memset(pivs + tmp, 0,
3261                                sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3262
3263                 if (tmp < mt_slots[mt])
3264                         memset(slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3265
3266                 memcpy(node, newnode, sizeof(struct maple_node));
3267                 ma_set_meta(node, mt, 0, tmp - 1);
3268                 mte_set_pivot(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node),
3269                               l_pivs[split]);
3270
3271                 /* Remove data from l_pivs. */
3272                 tmp = split + 1;
3273                 memset(l_pivs + tmp, 0, sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3274                 memset(l_slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3275                 ma_set_meta(left, mt, 0, split);
3276
3277                 goto done;
3278         }
3279
3280         /* RCU requires replacing both l_mas, mas, and parent. */
3281         mas->node = mt_mk_node(newnode, mt);
3282         ma_set_meta(newnode, mt, 0, tmp);
3283
3284         new_left = mas_pop_node(mas);
3285         new_left->parent = left->parent;
3286         mt = mte_node_type(l_mas.node);
3287         slots = ma_slots(new_left, mt);
3288         pivs = ma_pivots(new_left, mt);
3289         memcpy(slots, l_slots, sizeof(void *) * split);
3290         memcpy(pivs, l_pivs, sizeof(unsigned long) * split);
3291         ma_set_meta(new_left, mt, 0, split);
3292         l_mas.node = mt_mk_node(new_left, mt);
3293
3294         /* replace parent. */
3295         offset = mte_parent_slot(mas->node);
3296         mt = mas_parent_enum(&l_mas, l_mas.node);
3297         parent = mas_pop_node(mas);
3298         slots = ma_slots(parent, mt);
3299         pivs = ma_pivots(parent, mt);
3300         memcpy(parent, mte_to_node(eparent), sizeof(struct maple_node));
3301         rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
3302         rcu_assign_pointer(slots[offset - 1], l_mas.node);
3303         pivs[offset - 1] = l_mas.max;
3304         eparent = mt_mk_node(parent, mt);
3305 done:
3306         gap = mas_leaf_max_gap(mas);
3307         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(mas->node), gap);
3308         gap = mas_leaf_max_gap(&l_mas);
3309         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node), gap);
3310         mas_ascend(mas);
3311
3312         if (in_rcu)
3313                 mas_replace(mas, false);
3314
3315         mas_update_gap(mas);
3316 }
3317
3318 /*
3319  * mas_split_final_node() - Split the final node in a subtree operation.
3320  * @mast: the maple subtree state
3321  * @mas: The maple state
3322  * @height: The height of the tree in case it's a new root.
3323  */
3324 static inline bool mas_split_final_node(struct maple_subtree_state *mast,
3325                                         struct ma_state *mas, int height)
3326 {
3327         struct maple_enode *ancestor;
3328
3329         if (mte_is_root(mas->node)) {
3330                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
3331                         mast->bn->type = maple_arange_64;
3332                 else
3333                         mast->bn->type = maple_range_64;
3334                 mas->depth = height;
3335         }
3336         /*
3337          * Only a single node is used here, could be root.
3338          * The Big_node data should just fit in a single node.
3339          */
3340         ancestor = mas_new_ma_node(mas, mast->bn);
3341         mte_set_parent(mast->l->node, ancestor, mast->l->offset);
3342         mte_set_parent(mast->r->node, ancestor, mast->r->offset);
3343         mte_to_node(ancestor)->parent = mas_mn(mas)->parent;
3344
3345         mast->l->node = ancestor;
3346         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, mast->l, true);
3347         mas->offset = mast->bn->b_end - 1;
3348         return true;
3349 }
3350
3351 /*
3352  * mast_fill_bnode() - Copy data into the big node in the subtree state
3353  * @mast: The maple subtree state
3354  * @mas: the maple state
3355  * @skip: The number of entries to skip for new nodes insertion.
3356  */
3357 static inline void mast_fill_bnode(struct maple_subtree_state *mast,
3358                                          struct ma_state *mas,
3359                                          unsigned char skip)
3360 {
3361         bool cp = true;
3362         struct maple_enode *old = mas->node;
3363         unsigned char split;
3364
3365         memset(mast->bn->gap, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->gap));
3366         memset(mast->bn->slot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->slot));
3367         memset(mast->bn->pivot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->pivot));
3368         mast->bn->b_end = 0;
3369
3370         if (mte_is_root(mas->node)) {
3371                 cp = false;
3372         } else {
3373                 mas_ascend(mas);
3374                 mat_add(mast->free, old);
3375                 mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3376         }
3377
3378         if (cp && mast->l->offset)
3379                 mas_mab_cp(mas, 0, mast->l->offset - 1, mast->bn, 0);
3380
3381         split = mast->bn->b_end;
3382         mab_set_b_end(mast->bn, mast->l, mast->l->node);
3383         mast->r->offset = mast->bn->b_end;
3384         mab_set_b_end(mast->bn, mast->r, mast->r->node);
3385         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] == mas->max)
3386                 cp = false;
3387
3388         if (cp)
3389                 mas_mab_cp(mas, split + skip, mt_slot_count(mas->node) - 1,
3390                            mast->bn, mast->bn->b_end);
3391
3392         mast->bn->b_end--;
3393         mast->bn->type = mte_node_type(mas->node);
3394 }
3395
3396 /*
3397  * mast_split_data() - Split the data in the subtree state big node into regular
3398  * nodes.
3399  * @mast: The maple subtree state
3400  * @mas: The maple state
3401  * @split: The location to split the big node
3402  */
3403 static inline void mast_split_data(struct maple_subtree_state *mast,
3404            struct ma_state *mas, unsigned char split)
3405 {
3406         unsigned char p_slot;
3407
3408         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, true);
3409         mte_set_pivot(mast->r->node, 0, mast->r->max);
3410         mab_mas_cp(mast->bn, split + 1, mast->bn->b_end, mast->r, false);
3411         mast->l->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3412         mast->l->max = mast->bn->pivot[split];
3413         mast->r->min = mast->l->max + 1;
3414         if (mte_is_leaf(mas->node))
3415                 return;
3416
3417         p_slot = mast->orig_l->offset;
3418         mas_set_split_parent(mast->orig_l, mast->l->node, mast->r->node,
3419                              &p_slot, split);
3420         mas_set_split_parent(mast->orig_r, mast->l->node, mast->r->node,
3421                              &p_slot, split);
3422 }
3423
3424 /*
3425  * mas_push_data() - Instead of splitting a node, it is beneficial to push the
3426  * data to the right or left node if there is room.
3427  * @mas: The maple state
3428  * @height: The current height of the maple state
3429  * @mast: The maple subtree state
3430  * @left: Push left or not.
3431  *
3432  * Keeping the height of the tree low means faster lookups.
3433  *
3434  * Return: True if pushed, false otherwise.
3435  */
3436 static inline bool mas_push_data(struct ma_state *mas, int height,
3437                                  struct maple_subtree_state *mast, bool left)
3438 {
3439         unsigned char slot_total = mast->bn->b_end;
3440         unsigned char end, space, split;
3441
3442         MA_STATE(tmp_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3443         tmp_mas = *mas;
3444         tmp_mas.depth = mast->l->depth;
3445
3446         if (left && !mas_prev_sibling(&tmp_mas))
3447                 return false;
3448         else if (!left && !mas_next_sibling(&tmp_mas))
3449                 return false;
3450
3451         end = mas_data_end(&tmp_mas);
3452         slot_total += end;
3453         space = 2 * mt_slot_count(mas->node) - 2;
3454         /* -2 instead of -1 to ensure there isn't a triple split */
3455         if (ma_is_leaf(mast->bn->type))
3456                 space--;
3457
3458         if (mas->max == ULONG_MAX)
3459                 space--;
3460
3461         if (slot_total >= space)
3462                 return false;
3463
3464         /* Get the data; Fill mast->bn */
3465         mast->bn->b_end++;
3466         if (left) {
3467                 mab_shift_right(mast->bn, end + 1);
3468                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, 0);
3469                 mast->bn->b_end = slot_total + 1;
3470         } else {
3471                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, mast->bn->b_end);
3472         }
3473
3474         /* Configure mast for splitting of mast->bn */
3475         split = mt_slots[mast->bn->type] - 2;
3476         if (left) {
3477                 /*  Switch mas to prev node  */
3478                 mat_add(mast->free, mas->node);
3479                 *mas = tmp_mas;
3480                 /* Start using mast->l for the left side. */
3481                 tmp_mas.node = mast->l->node;
3482                 *mast->l = tmp_mas;
3483         } else {
3484                 mat_add(mast->free, tmp_mas.node);
3485                 tmp_mas.node = mast->r->node;
3486                 *mast->r = tmp_mas;
3487                 split = slot_total - split;
3488         }
3489         split = mab_no_null_split(mast->bn, split, mt_slots[mast->bn->type]);
3490         /* Update parent slot for split calculation. */
3491         if (left)
3492                 mast->orig_l->offset += end + 1;
3493
3494         mast_split_data(mast, mas, split);
3495         mast_fill_bnode(mast, mas, 2);
3496         mas_split_final_node(mast, mas, height + 1);
3497         return true;
3498 }
3499
3500 /*
3501  * mas_split() - Split data that is too big for one node into two.
3502  * @mas: The maple state
3503  * @b_node: The maple big node
3504  * Return: 1 on success, 0 on failure.
3505  */
3506 static int mas_split(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
3507 {
3508         struct maple_subtree_state mast;
3509         int height = 0;
3510         unsigned char mid_split, split = 0;
3511
3512         /*
3513          * Splitting is handled differently from any other B-tree; the Maple
3514          * Tree splits upwards.  Splitting up means that the split operation
3515          * occurs when the walk of the tree hits the leaves and not on the way
3516          * down.  The reason for splitting up is that it is impossible to know
3517          * how much space will be needed until the leaf is (or leaves are)
3518          * reached.  Since overwriting data is allowed and a range could
3519          * overwrite more than one range or result in changing one entry into 3
3520          * entries, it is impossible to know if a split is required until the
3521          * data is examined.
3522          *
3523          * Splitting is a balancing act between keeping allocations to a minimum
3524          * and avoiding a 'jitter' event where a tree is expanded to make room
3525          * for an entry followed by a contraction when the entry is removed.  To
3526          * accomplish the balance, there are empty slots remaining in both left
3527          * and right nodes after a split.
3528          */
3529         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3530         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3531         MA_STATE(prev_l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3532         MA_STATE(prev_r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3533         MA_TOPIARY(mat, mas->tree);
3534
3535         trace_ma_op(__func__, mas);
3536         mas->depth = mas_mt_height(mas);
3537         /* Allocation failures will happen early. */
3538         mas_node_count(mas, 1 + mas->depth * 2);
3539         if (mas_is_err(mas))
3540                 return 0;
3541
3542         mast.l = &l_mas;
3543         mast.r = &r_mas;
3544         mast.orig_l = &prev_l_mas;
3545         mast.orig_r = &prev_r_mas;
3546         mast.free = &mat;
3547         mast.bn = b_node;
3548
3549         while (height++ <= mas->depth) {
3550                 if (mt_slots[b_node->type] > b_node->b_end) {
3551                         mas_split_final_node(&mast, mas, height);
3552                         break;
3553                 }
3554
3555                 l_mas = r_mas = *mas;
3556                 l_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3557                 r_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3558                 /*
3559                  * Another way that 'jitter' is avoided is to terminate a split up early if the
3560                  * left or right node has space to spare.  This is referred to as "pushing left"
3561                  * or "pushing right" and is similar to the B* tree, except the nodes left or
3562                  * right can rarely be reused due to RCU, but the ripple upwards is halted which
3563                  * is a significant savings.
3564                  */
3565                 /* Try to push left. */
3566                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, true))
3567                         break;
3568
3569                 /* Try to push right. */
3570                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, false))
3571                         break;
3572
3573                 split = mab_calc_split(mas, b_node, &mid_split, prev_l_mas.min);
3574                 mast_split_data(&mast, mas, split);
3575                 /*
3576                  * Usually correct, mab_mas_cp in the above call overwrites
3577                  * r->max.
3578                  */
3579                 mast.r->max = mas->max;
3580                 mast_fill_bnode(&mast, mas, 1);
3581                 prev_l_mas = *mast.l;
3582                 prev_r_mas = *mast.r;
3583         }
3584
3585         /* Set the original node as dead */
3586         mat_add(mast.free, mas->node);
3587         mas->node = l_mas.node;
3588         mas_wmb_replace(mas, mast.free, NULL);
3589         mtree_range_walk(mas);
3590         return 1;
3591 }
3592
3593 /*
3594  * mas_reuse_node() - Reuse the node to store the data.
3595  * @wr_mas: The maple write state
3596  * @bn: The maple big node
3597  * @end: The end of the data.
3598  *
3599  * Will always return false in RCU mode.
3600  *
3601  * Return: True if node was reused, false otherwise.
3602  */
3603 static inline bool mas_reuse_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3604                           struct maple_big_node *bn, unsigned char end)
3605 {
3606         /* Need to be rcu safe. */
3607         if (mt_in_rcu(wr_mas->mas->tree))
3608                 return false;
3609
3610         if (end > bn->b_end) {
3611                 int clear = mt_slots[wr_mas->type] - bn->b_end;
3612
3613                 memset(wr_mas->slots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear--);
3614                 memset(wr_mas->pivots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear);
3615         }
3616         mab_mas_cp(bn, 0, bn->b_end, wr_mas->mas, false);
3617         return true;
3618 }
3619
3620 /*
3621  * mas_commit_b_node() - Commit the big node into the tree.
3622  * @wr_mas: The maple write state
3623  * @b_node: The maple big node
3624  * @end: The end of the data.
3625  */
3626 static noinline_for_kasan int mas_commit_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3627                             struct maple_big_node *b_node, unsigned char end)
3628 {
3629         struct maple_node *node;
3630         unsigned char b_end = b_node->b_end;
3631         enum maple_type b_type = b_node->type;
3632
3633         if ((b_end < mt_min_slots[b_type]) &&
3634             (!mte_is_root(wr_mas->mas->node)) &&
3635             (mas_mt_height(wr_mas->mas) > 1))
3636                 return mas_rebalance(wr_mas->mas, b_node);
3637
3638         if (b_end >= mt_slots[b_type])
3639                 return mas_split(wr_mas->mas, b_node);
3640
3641         if (mas_reuse_node(wr_mas, b_node, end))
3642                 goto reuse_node;
3643
3644         mas_node_count(wr_mas->mas, 1);
3645         if (mas_is_err(wr_mas->mas))
3646                 return 0;
3647
3648         node = mas_pop_node(wr_mas->mas);
3649         node->parent = mas_mn(wr_mas->mas)->parent;
3650         wr_mas->mas->node = mt_mk_node(node, b_type);
3651         mab_mas_cp(b_node, 0, b_end, wr_mas->mas, false);
3652         mas_replace(wr_mas->mas, false);
3653 reuse_node:
3654         mas_update_gap(wr_mas->mas);
3655         return 1;
3656 }
3657
3658 /*
3659  * mas_root_expand() - Expand a root to a node
3660  * @mas: The maple state
3661  * @entry: The entry to store into the tree
3662  */
3663 static inline int mas_root_expand(struct ma_state *mas, void *entry)
3664 {
3665         void *contents = mas_root_locked(mas);
3666         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3667         struct maple_node *node;
3668         void __rcu **slots;
3669         unsigned long *pivots;
3670         int slot = 0;
3671
3672         mas_node_count(mas, 1);
3673         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
3674                 return 0;
3675
3676         node = mas_pop_node(mas);
3677         pivots = ma_pivots(node, type);
3678         slots = ma_slots(node, type);
3679         node->parent = ma_parent_ptr(
3680                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3681         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3682
3683         if (mas->index) {
3684                 if (contents) {
3685                         rcu_assign_pointer(slots[slot], contents);
3686                         if (likely(mas->index > 1))
3687                                 slot++;
3688                 }
3689                 pivots[slot++] = mas->index - 1;
3690         }
3691
3692         rcu_assign_pointer(slots[slot], entry);
3693         mas->offset = slot;
3694         pivots[slot] = mas->last;
3695         if (mas->last != ULONG_MAX)
3696                 slot++;
3697         mas->depth = 1;
3698         mas_set_height(mas);
3699         ma_set_meta(node, maple_leaf_64, 0, slot);
3700         /* swap the new root into the tree */
3701         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3702         return slot;
3703 }
3704
3705 static inline void mas_store_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3706 {
3707         if (likely((mas->last != 0) || (mas->index != 0)))
3708                 mas_root_expand(mas, entry);
3709         else if (((unsigned long) (entry) & 3) == 2)
3710                 mas_root_expand(mas, entry);
3711         else {
3712                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3713                 mas->node = MAS_START;
3714         }
3715 }
3716
3717 /*
3718  * mas_is_span_wr() - Check if the write needs to be treated as a write that
3719  * spans the node.
3720  * @mas: The maple state
3721  * @piv: The pivot value being written
3722  * @type: The maple node type
3723  * @entry: The data to write
3724  *
3725  * Spanning writes are writes that start in one node and end in another OR if
3726  * the write of a %NULL will cause the node to end with a %NULL.
3727  *
3728  * Return: True if this is a spanning write, false otherwise.
3729  */
3730 static bool mas_is_span_wr(struct ma_wr_state *wr_mas)
3731 {
3732         unsigned long max;
3733         unsigned long last = wr_mas->mas->last;
3734         unsigned long piv = wr_mas->r_max;
3735         enum maple_type type = wr_mas->type;
3736         void *entry = wr_mas->entry;
3737
3738         /* Contained in this pivot */
3739         if (piv > last)
3740                 return false;
3741
3742         max = wr_mas->mas->max;
3743         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
3744                 /* Fits in the node, but may span slots. */
3745                 if (last < max)
3746                         return false;
3747
3748                 /* Writes to the end of the node but not null. */
3749                 if ((last == max) && entry)
3750                         return false;
3751
3752                 /*
3753                  * Writing ULONG_MAX is not a spanning write regardless of the
3754                  * value being written as long as the range fits in the node.
3755                  */
3756                 if ((last == ULONG_MAX) && (last == max))
3757                         return false;
3758         } else if (piv == last) {
3759                 if (entry)
3760                         return false;
3761
3762                 /* Detect spanning store wr walk */
3763                 if (last == ULONG_MAX)
3764                         return false;
3765         }
3766
3767         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, piv, entry);
3768
3769         return true;
3770 }
3771
3772 static inline void mas_wr_walk_descend(struct ma_wr_state *wr_mas)
3773 {
3774         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
3775         mas_wr_node_walk(wr_mas);
3776         wr_mas->slots = ma_slots(wr_mas->node, wr_mas->type);
3777 }
3778
3779 static inline void mas_wr_walk_traverse(struct ma_wr_state *wr_mas)
3780 {
3781         wr_mas->mas->max = wr_mas->r_max;
3782         wr_mas->mas->min = wr_mas->r_min;
3783         wr_mas->mas->node = wr_mas->content;
3784         wr_mas->mas->offset = 0;
3785         wr_mas->mas->depth++;
3786 }
3787 /*
3788  * mas_wr_walk() - Walk the tree for a write.
3789  * @wr_mas: The maple write state
3790  *
3791  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
3792  *
3793  * Return: True if it's contained in a node, false on spanning write.
3794  */
3795 static bool mas_wr_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
3796 {
3797         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3798
3799         while (true) {
3800                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3801                 if (unlikely(mas_is_span_wr(wr_mas)))
3802                         return false;
3803
3804                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3805                                                   mas->offset);
3806                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3807                         return true;
3808
3809                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3810         }
3811
3812         return true;
3813 }
3814
3815 static bool mas_wr_walk_index(struct ma_wr_state *wr_mas)
3816 {
3817         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3818
3819         while (true) {
3820                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3821                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3822                                                   mas->offset);
3823                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3824                         return true;
3825                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3826
3827         }
3828         return true;
3829 }
3830 /*
3831  * mas_extend_spanning_null() - Extend a store of a %NULL to include surrounding %NULLs.
3832  * @l_wr_mas: The left maple write state
3833  * @r_wr_mas: The right maple write state
3834  */
3835 static inline void mas_extend_spanning_null(struct ma_wr_state *l_wr_mas,
3836                                             struct ma_wr_state *r_wr_mas)
3837 {
3838         struct ma_state *r_mas = r_wr_mas->mas;
3839         struct ma_state *l_mas = l_wr_mas->mas;
3840         unsigned char l_slot;
3841
3842         l_slot = l_mas->offset;
3843         if (!l_wr_mas->content)
3844                 l_mas->index = l_wr_mas->r_min;
3845
3846         if ((l_mas->index == l_wr_mas->r_min) &&
3847                  (l_slot &&
3848                   !mas_slot_locked(l_mas, l_wr_mas->slots, l_slot - 1))) {
3849                 if (l_slot > 1)
3850                         l_mas->index = l_wr_mas->pivots[l_slot - 2] + 1;
3851                 else
3852                         l_mas->index = l_mas->min;
3853
3854                 l_mas->offset = l_slot - 1;
3855         }
3856
3857         if (!r_wr_mas->content) {
3858                 if (r_mas->last < r_wr_mas->r_max)
3859                         r_mas->last = r_wr_mas->r_max;
3860                 r_mas->offset++;
3861         } else if ((r_mas->last == r_wr_mas->r_max) &&
3862             (r_mas->last < r_mas->max) &&
3863             !mas_slot_locked(r_mas, r_wr_mas->slots, r_mas->offset + 1)) {
3864                 r_mas->last = mas_safe_pivot(r_mas, r_wr_mas->pivots,
3865                                              r_wr_mas->type, r_mas->offset + 1);
3866                 r_mas->offset++;
3867         }
3868 }
3869
3870 static inline void *mas_state_walk(struct ma_state *mas)
3871 {
3872         void *entry;
3873
3874         entry = mas_start(mas);
3875         if (mas_is_none(mas))
3876                 return NULL;
3877
3878         if (mas_is_ptr(mas))
3879                 return entry;
3880
3881         return mtree_range_walk(mas);
3882 }
3883
3884 /*
3885  * mtree_lookup_walk() - Internal quick lookup that does not keep maple state up
3886  * to date.
3887  *
3888  * @mas: The maple state.
3889  *
3890  * Note: Leaves mas in undesirable state.
3891  * Return: The entry for @mas->index or %NULL on dead node.
3892  */
3893 static inline void *mtree_lookup_walk(struct ma_state *mas)
3894 {
3895         unsigned long *pivots;
3896         unsigned char offset;
3897         struct maple_node *node;
3898         struct maple_enode *next;
3899         enum maple_type type;
3900         void __rcu **slots;
3901         unsigned char end;
3902         unsigned long max;
3903
3904         next = mas->node;
3905         max = ULONG_MAX;
3906         do {
3907                 offset = 0;
3908                 node = mte_to_node(next);
3909                 type = mte_node_type(next);
3910                 pivots = ma_pivots(node, type);
3911                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
3912                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3913                         goto dead_node;
3914                 do {
3915                         if (pivots[offset] >= mas->index) {
3916                                 max = pivots[offset];
3917                                 break;
3918                         }
3919                 } while (++offset < end);
3920
3921                 slots = ma_slots(node, type);
3922                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
3923                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3924                         goto dead_node;
3925         } while (!ma_is_leaf(type));
3926
3927         return (void *)next;
3928
3929 dead_node:
3930         mas_reset(mas);
3931         return NULL;
3932 }
3933
3934 /*
3935  * mas_new_root() - Create a new root node that only contains the entry passed
3936  * in.
3937  * @mas: The maple state
3938  * @entry: The entry to store.
3939  *
3940  * Only valid when the index == 0 and the last == ULONG_MAX
3941  *
3942  * Return 0 on error, 1 on success.
3943  */
3944 static inline int mas_new_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3945 {
3946         struct maple_enode *root = mas_root_locked(mas);
3947         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3948         struct maple_node *node;
3949         void __rcu **slots;
3950         unsigned long *pivots;
3951
3952         if (!entry && !mas->index && mas->last == ULONG_MAX) {
3953                 mas->depth = 0;
3954                 mas_set_height(mas);
3955                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3956                 mas->node = MAS_START;
3957                 goto done;
3958         }
3959
3960         mas_node_count(mas, 1);
3961         if (mas_is_err(mas))
3962                 return 0;
3963
3964         node = mas_pop_node(mas);
3965         pivots = ma_pivots(node, type);
3966         slots = ma_slots(node, type);
3967         node->parent = ma_parent_ptr(
3968                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3969         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3970         rcu_assign_pointer(slots[0], entry);
3971         pivots[0] = mas->last;
3972         mas->depth = 1;
3973         mas_set_height(mas);
3974         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3975
3976 done:
3977         if (xa_is_node(root))
3978                 mte_destroy_walk(root, mas->tree);
3979
3980         return 1;
3981 }
3982 /*
3983  * mas_wr_spanning_store() - Create a subtree with the store operation completed
3984  * and new nodes where necessary, then place the sub-tree in the actual tree.
3985  * Note that mas is expected to point to the node which caused the store to
3986  * span.
3987  * @wr_mas: The maple write state
3988  *
3989  * Return: 0 on error, positive on success.
3990  */
3991 static inline int mas_wr_spanning_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
3992 {
3993         struct maple_subtree_state mast;
3994         struct maple_big_node b_node;
3995         struct ma_state *mas;
3996         unsigned char height;
3997
3998         /* Left and Right side of spanning store */
3999         MA_STATE(l_mas, NULL, 0, 0);
4000         MA_STATE(r_mas, NULL, 0, 0);
4001
4002         MA_WR_STATE(r_wr_mas, &r_mas, wr_mas->entry);
4003         MA_WR_STATE(l_wr_mas, &l_mas, wr_mas->entry);
4004
4005         /*
4006          * A store operation that spans multiple nodes is called a spanning
4007          * store and is handled early in the store call stack by the function
4008          * mas_is_span_wr().  When a spanning store is identified, the maple
4009          * state is duplicated.  The first maple state walks the left tree path
4010          * to ``index``, the duplicate walks the right tree path to ``last``.
4011          * The data in the two nodes are combined into a single node, two nodes,
4012          * or possibly three nodes (see the 3-way split above).  A ``NULL``
4013          * written to the last entry of a node is considered a spanning store as
4014          * a rebalance is required for the operation to complete and an overflow
4015          * of data may happen.
4016          */
4017         mas = wr_mas->mas;
4018         trace_ma_op(__func__, mas);
4019
4020         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX))
4021                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4022         /*
4023          * Node rebalancing may occur due to this store, so there may be three new
4024          * entries per level plus a new root.
4025          */
4026         height = mas_mt_height(mas);
4027         mas_node_count(mas, 1 + height * 3);
4028         if (mas_is_err(mas))
4029                 return 0;
4030
4031         /*
4032          * Set up right side.  Need to get to the next offset after the spanning
4033          * store to ensure it's not NULL and to combine both the next node and
4034          * the node with the start together.
4035          */
4036         r_mas = *mas;
4037         /* Avoid overflow, walk to next slot in the tree. */
4038         if (r_mas.last + 1)
4039                 r_mas.last++;
4040
4041         r_mas.index = r_mas.last;
4042         mas_wr_walk_index(&r_wr_mas);
4043         r_mas.last = r_mas.index = mas->last;
4044
4045         /* Set up left side. */
4046         l_mas = *mas;
4047         mas_wr_walk_index(&l_wr_mas);
4048
4049         if (!wr_mas->entry) {
4050                 mas_extend_spanning_null(&l_wr_mas, &r_wr_mas);
4051                 mas->offset = l_mas.offset;
4052                 mas->index = l_mas.index;
4053                 mas->last = l_mas.last = r_mas.last;
4054         }
4055
4056         /* expanding NULLs may make this cover the entire range */
4057         if (!l_mas.index && r_mas.last == ULONG_MAX) {
4058                 mas_set_range(mas, 0, ULONG_MAX);
4059                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4060         }
4061
4062         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4063         /* Copy l_mas and store the value in b_node. */
4064         mas_store_b_node(&l_wr_mas, &b_node, l_wr_mas.node_end);
4065         /* Copy r_mas into b_node. */
4066         if (r_mas.offset <= r_wr_mas.node_end)
4067                 mas_mab_cp(&r_mas, r_mas.offset, r_wr_mas.node_end,
4068                            &b_node, b_node.b_end + 1);
4069         else
4070                 b_node.b_end++;
4071
4072         /* Stop spanning searches by searching for just index. */
4073         l_mas.index = l_mas.last = mas->index;
4074
4075         mast.bn = &b_node;
4076         mast.orig_l = &l_mas;
4077         mast.orig_r = &r_mas;
4078         /* Combine l_mas and r_mas and split them up evenly again. */
4079         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, height + 1);
4080 }
4081
4082 /*
4083  * mas_wr_node_store() - Attempt to store the value in a node
4084  * @wr_mas: The maple write state
4085  *
4086  * Attempts to reuse the node, but may allocate.
4087  *
4088  * Return: True if stored, false otherwise
4089  */
4090 static inline bool mas_wr_node_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4091 {
4092         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4093         void __rcu **dst_slots;
4094         unsigned long *dst_pivots;
4095         unsigned char dst_offset;
4096         unsigned char new_end = wr_mas->node_end;
4097         unsigned char offset;
4098         unsigned char node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4099         struct maple_node reuse, *newnode;
4100         unsigned char copy_size, max_piv = mt_pivots[wr_mas->type];
4101         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
4102
4103         offset = mas->offset;
4104         if (mas->last == wr_mas->r_max) {
4105                 /* runs right to the end of the node */
4106                 if (mas->last == mas->max)
4107                         new_end = offset;
4108                 /* don't copy this offset */
4109                 wr_mas->offset_end++;
4110         } else if (mas->last < wr_mas->r_max) {
4111                 /* new range ends in this range */
4112                 if (unlikely(wr_mas->r_max == ULONG_MAX))
4113                         mas_bulk_rebalance(mas, wr_mas->node_end, wr_mas->type);
4114
4115                 new_end++;
4116         } else {
4117                 if (wr_mas->end_piv == mas->last)
4118                         wr_mas->offset_end++;
4119
4120                 new_end -= wr_mas->offset_end - offset - 1;
4121         }
4122
4123         /* new range starts within a range */
4124         if (wr_mas->r_min < mas->index)
4125                 new_end++;
4126
4127         /* Not enough room */
4128         if (new_end >= node_slots)
4129                 return false;
4130
4131         /* Not enough data. */
4132         if (!mte_is_root(mas->node) && (new_end <= mt_min_slots[wr_mas->type]) &&
4133             !(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
4134                 return false;
4135
4136         /* set up node. */
4137         if (in_rcu) {
4138                 mas_node_count(mas, 1);
4139                 if (mas_is_err(mas))
4140                         return false;
4141
4142                 newnode = mas_pop_node(mas);
4143         } else {
4144                 memset(&reuse, 0, sizeof(struct maple_node));
4145                 newnode = &reuse;
4146         }
4147
4148         newnode->parent = mas_mn(mas)->parent;
4149         dst_pivots = ma_pivots(newnode, wr_mas->type);
4150         dst_slots = ma_slots(newnode, wr_mas->type);
4151         /* Copy from start to insert point */
4152         memcpy(dst_pivots, wr_mas->pivots, sizeof(unsigned long) * (offset + 1));
4153         memcpy(dst_slots, wr_mas->slots, sizeof(void *) * (offset + 1));
4154         dst_offset = offset;
4155
4156         /* Handle insert of new range starting after old range */
4157         if (wr_mas->r_min < mas->index) {
4158                 mas->offset++;
4159                 rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->content);
4160                 dst_pivots[dst_offset++] = mas->index - 1;
4161         }
4162
4163         /* Store the new entry and range end. */
4164         if (dst_offset < max_piv)
4165                 dst_pivots[dst_offset] = mas->last;
4166         mas->offset = dst_offset;
4167         rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->entry);
4168
4169         /*
4170          * this range wrote to the end of the node or it overwrote the rest of
4171          * the data
4172          */
4173         if (wr_mas->offset_end > wr_mas->node_end || mas->last >= mas->max) {
4174                 new_end = dst_offset;
4175                 goto done;
4176         }
4177
4178         dst_offset++;
4179         /* Copy to the end of node if necessary. */
4180         copy_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + 1;
4181         memcpy(dst_slots + dst_offset, wr_mas->slots + wr_mas->offset_end,
4182                sizeof(void *) * copy_size);
4183         if (dst_offset < max_piv) {
4184                 if (copy_size > max_piv - dst_offset)
4185                         copy_size = max_piv - dst_offset;
4186
4187                 memcpy(dst_pivots + dst_offset,
4188                        wr_mas->pivots + wr_mas->offset_end,
4189                        sizeof(unsigned long) * copy_size);
4190         }
4191
4192         if ((wr_mas->node_end == node_slots - 1) && (new_end < node_slots - 1))
4193                 dst_pivots[new_end] = mas->max;
4194
4195 done:
4196         mas_leaf_set_meta(mas, newnode, dst_pivots, maple_leaf_64, new_end);
4197         if (in_rcu) {
4198                 mte_set_node_dead(mas->node);
4199                 mas->node = mt_mk_node(newnode, wr_mas->type);
4200                 mas_replace(mas, false);
4201         } else {
4202                 memcpy(wr_mas->node, newnode, sizeof(struct maple_node));
4203         }
4204         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4205         mas_update_gap(mas);
4206         return true;
4207 }
4208
4209 /*
4210  * mas_wr_slot_store: Attempt to store a value in a slot.
4211  * @wr_mas: the maple write state
4212  *
4213  * Return: True if stored, false otherwise
4214  */
4215 static inline bool mas_wr_slot_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4216 {
4217         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4218         unsigned long lmax; /* Logical max. */
4219         unsigned char offset = mas->offset;
4220
4221         if ((wr_mas->r_max > mas->last) && ((wr_mas->r_min != mas->index) ||
4222                                   (offset != wr_mas->node_end)))
4223                 return false;
4224
4225         if (offset == wr_mas->node_end - 1)
4226                 lmax = mas->max;
4227         else
4228                 lmax = wr_mas->pivots[offset + 1];
4229
4230         /* going to overwrite too many slots. */
4231         if (lmax < mas->last)
4232                 return false;
4233
4234         if (wr_mas->r_min == mas->index) {
4235                 /* overwriting two or more ranges with one. */
4236                 if (lmax == mas->last)
4237                         return false;
4238
4239                 /* Overwriting all of offset and a portion of offset + 1. */
4240                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset], wr_mas->entry);
4241                 wr_mas->pivots[offset] = mas->last;
4242                 goto done;
4243         }
4244
4245         /* Doesn't end on the next range end. */
4246         if (lmax != mas->last)
4247                 return false;
4248
4249         /* Overwriting a portion of offset and all of offset + 1 */
4250         if ((offset + 1 < mt_pivots[wr_mas->type]) &&
4251             (wr_mas->entry || wr_mas->pivots[offset + 1]))
4252                 wr_mas->pivots[offset + 1] = mas->last;
4253
4254         rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset + 1], wr_mas->entry);
4255         wr_mas->pivots[offset] = mas->index - 1;
4256         mas->offset++; /* Keep mas accurate. */
4257
4258 done:
4259         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4260         mas_update_gap(mas);
4261         return true;
4262 }
4263
4264 static inline void mas_wr_end_piv(struct ma_wr_state *wr_mas)
4265 {
4266         while ((wr_mas->mas->last > wr_mas->end_piv) &&
4267                (wr_mas->offset_end < wr_mas->node_end))
4268                 wr_mas->end_piv = wr_mas->pivots[++wr_mas->offset_end];
4269
4270         if (wr_mas->mas->last > wr_mas->end_piv)
4271                 wr_mas->end_piv = wr_mas->mas->max;
4272 }
4273
4274 static inline void mas_wr_extend_null(struct ma_wr_state *wr_mas)
4275 {
4276         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4277
4278         if (mas->last < wr_mas->end_piv && !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end])
4279                 mas->last = wr_mas->end_piv;
4280
4281         /* Check next slot(s) if we are overwriting the end */
4282         if ((mas->last == wr_mas->end_piv) &&
4283             (wr_mas->node_end != wr_mas->offset_end) &&
4284             !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end + 1]) {
4285                 wr_mas->offset_end++;
4286                 if (wr_mas->offset_end == wr_mas->node_end)
4287                         mas->last = mas->max;
4288                 else
4289                         mas->last = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4290                 wr_mas->end_piv = mas->last;
4291         }
4292
4293         if (!wr_mas->content) {
4294                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4295                 mas->index = wr_mas->r_min;
4296         } else {
4297                 /* Check prev slot if we are overwriting the start */
4298                 if (mas->index == wr_mas->r_min && mas->offset &&
4299                     !wr_mas->slots[mas->offset - 1]) {
4300                         mas->offset--;
4301                         wr_mas->r_min = mas->index =
4302                                 mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, mas->offset);
4303                         wr_mas->r_max = wr_mas->pivots[mas->offset];
4304                 }
4305         }
4306 }
4307
4308 static inline bool mas_wr_append(struct ma_wr_state *wr_mas)
4309 {
4310         unsigned char end = wr_mas->node_end;
4311         unsigned char new_end = end + 1;
4312         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4313         unsigned char node_pivots = mt_pivots[wr_mas->type];
4314
4315         if ((mas->index != wr_mas->r_min) && (mas->last == wr_mas->r_max)) {
4316                 if (new_end < node_pivots)
4317                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4318
4319                 if (new_end < node_pivots)
4320                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4321
4322                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->entry);
4323                 mas->offset = new_end;
4324                 wr_mas->pivots[end] = mas->index - 1;
4325
4326                 return true;
4327         }
4328
4329         if ((mas->index == wr_mas->r_min) && (mas->last < wr_mas->r_max)) {
4330                 if (new_end < node_pivots)
4331                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4332
4333                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->content);
4334                 if (new_end < node_pivots)
4335                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4336
4337                 wr_mas->pivots[end] = mas->last;
4338                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[end], wr_mas->entry);
4339                 return true;
4340         }
4341
4342         return false;
4343 }
4344
4345 /*
4346  * mas_wr_bnode() - Slow path for a modification.
4347  * @wr_mas: The write maple state
4348  *
4349  * This is where split, rebalance end up.
4350  */
4351 static void mas_wr_bnode(struct ma_wr_state *wr_mas)
4352 {
4353         struct maple_big_node b_node;
4354
4355         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, 0, wr_mas->entry);
4356         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4357         mas_store_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->offset_end);
4358         mas_commit_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->node_end);
4359 }
4360
4361 static inline void mas_wr_modify(struct ma_wr_state *wr_mas)
4362 {
4363         unsigned char node_slots;
4364         unsigned char node_size;
4365         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4366
4367         /* Direct replacement */
4368         if (wr_mas->r_min == mas->index && wr_mas->r_max == mas->last) {
4369                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[mas->offset], wr_mas->entry);
4370                 if (!!wr_mas->entry ^ !!wr_mas->content)
4371                         mas_update_gap(mas);
4372                 return;
4373         }
4374
4375         /* Attempt to append */
4376         node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4377         node_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + mas->offset + 2;
4378         if (mas->max == ULONG_MAX)
4379                 node_size++;
4380
4381         /* slot and node store will not fit, go to the slow path */
4382         if (unlikely(node_size >= node_slots))
4383                 goto slow_path;
4384
4385         if (wr_mas->entry && (wr_mas->node_end < node_slots - 1) &&
4386             (mas->offset == wr_mas->node_end) && mas_wr_append(wr_mas)) {
4387                 if (!wr_mas->content || !wr_mas->entry)
4388                         mas_update_gap(mas);
4389                 return;
4390         }
4391
4392         if ((wr_mas->offset_end - mas->offset <= 1) && mas_wr_slot_store(wr_mas))
4393                 return;
4394         else if (mas_wr_node_store(wr_mas))
4395                 return;
4396
4397         if (mas_is_err(mas))
4398                 return;
4399
4400 slow_path:
4401         mas_wr_bnode(wr_mas);
4402 }
4403
4404 /*
4405  * mas_wr_store_entry() - Internal call to store a value
4406  * @mas: The maple state
4407  * @entry: The entry to store.
4408  *
4409  * Return: The contents that was stored at the index.
4410  */
4411 static inline void *mas_wr_store_entry(struct ma_wr_state *wr_mas)
4412 {
4413         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4414
4415         wr_mas->content = mas_start(mas);
4416         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4417                 mas_store_root(mas, wr_mas->entry);
4418                 return wr_mas->content;
4419         }
4420
4421         if (unlikely(!mas_wr_walk(wr_mas))) {
4422                 mas_wr_spanning_store(wr_mas);
4423                 return wr_mas->content;
4424         }
4425
4426         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4427         wr_mas->end_piv = wr_mas->r_max;
4428         mas_wr_end_piv(wr_mas);
4429
4430         if (!wr_mas->entry)
4431                 mas_wr_extend_null(wr_mas);
4432
4433         /* New root for a single pointer */
4434         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX)) {
4435                 mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4436                 return wr_mas->content;
4437         }
4438
4439         mas_wr_modify(wr_mas);
4440         return wr_mas->content;
4441 }
4442
4443 /**
4444  * mas_insert() - Internal call to insert a value
4445  * @mas: The maple state
4446  * @entry: The entry to store
4447  *
4448  * Return: %NULL or the contents that already exists at the requested index
4449  * otherwise.  The maple state needs to be checked for error conditions.
4450  */
4451 static inline void *mas_insert(struct ma_state *mas, void *entry)
4452 {
4453         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
4454
4455         /*
4456          * Inserting a new range inserts either 0, 1, or 2 pivots within the
4457          * tree.  If the insert fits exactly into an existing gap with a value
4458          * of NULL, then the slot only needs to be written with the new value.
4459          * If the range being inserted is adjacent to another range, then only a
4460          * single pivot needs to be inserted (as well as writing the entry).  If
4461          * the new range is within a gap but does not touch any other ranges,
4462          * then two pivots need to be inserted: the start - 1, and the end.  As
4463          * usual, the entry must be written.  Most operations require a new node
4464          * to be allocated and replace an existing node to ensure RCU safety,
4465          * when in RCU mode.  The exception to requiring a newly allocated node
4466          * is when inserting at the end of a node (appending).  When done
4467          * carefully, appending can reuse the node in place.
4468          */
4469         wr_mas.content = mas_start(mas);
4470         if (wr_mas.content)
4471                 goto exists;
4472
4473         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4474                 mas_store_root(mas, entry);
4475                 return NULL;
4476         }
4477
4478         /* spanning writes always overwrite something */
4479         if (!mas_wr_walk(&wr_mas))
4480                 goto exists;
4481
4482         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4483         wr_mas.offset_end = mas->offset;
4484         wr_mas.end_piv = wr_mas.r_max;
4485
4486         if (wr_mas.content || (mas->last > wr_mas.r_max))
4487                 goto exists;
4488
4489         if (!entry)
4490                 return NULL;
4491
4492         mas_wr_modify(&wr_mas);
4493         return wr_mas.content;
4494
4495 exists:
4496         mas_set_err(mas, -EEXIST);
4497         return wr_mas.content;
4498
4499 }
4500
4501 /*
4502  * mas_prev_node() - Find the prev non-null entry at the same level in the
4503  * tree.  The prev value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4504  * @mas: The maple state
4505  * @min: The lower limit to search
4506  *
4507  * The prev node value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4508  * Return: 1 if the node is dead, 0 otherwise.
4509  */
4510 static inline int mas_prev_node(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4511 {
4512         enum maple_type mt;
4513         int offset, level;
4514         void __rcu **slots;
4515         struct maple_node *node;
4516         struct maple_enode *enode;
4517         unsigned long *pivots;
4518
4519         if (mas_is_none(mas))
4520                 return 0;
4521
4522         level = 0;
4523         do {
4524                 node = mas_mn(mas);
4525                 if (ma_is_root(node))
4526                         goto no_entry;
4527
4528                 /* Walk up. */
4529                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4530                         return 1;
4531                 offset = mas->offset;
4532                 level++;
4533         } while (!offset);
4534
4535         offset--;
4536         mt = mte_node_type(mas->node);
4537         node = mas_mn(mas);
4538         slots = ma_slots(node, mt);
4539         pivots = ma_pivots(node, mt);
4540         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4541                 return 1;
4542
4543         mas->max = pivots[offset];
4544         if (offset)
4545                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4546         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4547                 return 1;
4548
4549         if (mas->max < min)
4550                 goto no_entry_min;
4551
4552         while (level > 1) {
4553                 level--;
4554                 enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4555                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4556                         return 1;
4557
4558                 mas->node = enode;
4559                 mt = mte_node_type(mas->node);
4560                 node = mas_mn(mas);
4561                 slots = ma_slots(node, mt);
4562                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4563                 offset = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4564                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4565                         return 1;
4566
4567                 if (offset)
4568                         mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4569
4570                 if (offset < mt_pivots[mt])
4571                         mas->max = pivots[offset];
4572
4573                 if (mas->max < min)
4574                         goto no_entry;
4575         }
4576
4577         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4578         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4579                 return 1;
4580
4581         mas->offset = mas_data_end(mas);
4582         if (unlikely(mte_dead_node(mas->node)))
4583                 return 1;
4584
4585         return 0;
4586
4587 no_entry_min:
4588         mas->offset = offset;
4589         if (offset)
4590                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4591 no_entry:
4592         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4593                 return 1;
4594
4595         mas->node = MAS_NONE;
4596         return 0;
4597 }
4598
4599 /*
4600  * mas_next_node() - Get the next node at the same level in the tree.
4601  * @mas: The maple state
4602  * @max: The maximum pivot value to check.
4603  *
4604  * The next value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4605  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise.
4606  */
4607 static inline int mas_next_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *node,
4608                                 unsigned long max)
4609 {
4610         unsigned long min, pivot;
4611         unsigned long *pivots;
4612         struct maple_enode *enode;
4613         int level = 0;
4614         unsigned char offset;
4615         unsigned char node_end;
4616         enum maple_type mt;
4617         void __rcu **slots;
4618
4619         if (mas->max >= max)
4620                 goto no_entry;
4621
4622         level = 0;
4623         do {
4624                 if (ma_is_root(node))
4625                         goto no_entry;
4626
4627                 min = mas->max + 1;
4628                 if (min > max)
4629                         goto no_entry;
4630
4631                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4632                         return 1;
4633
4634                 offset = mas->offset;
4635                 level++;
4636                 node = mas_mn(mas);
4637                 mt = mte_node_type(mas->node);
4638                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4639                 node_end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4640                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4641                         return 1;
4642
4643         } while (unlikely(offset == node_end));
4644
4645         slots = ma_slots(node, mt);
4646         pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, ++offset, mt);
4647         while (unlikely(level > 1)) {
4648                 /* Descend, if necessary */
4649                 enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4650                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4651                         return 1;
4652
4653                 mas->node = enode;
4654                 level--;
4655                 node = mas_mn(mas);
4656                 mt = mte_node_type(mas->node);
4657                 slots = ma_slots(node, mt);
4658                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4659                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4660                         return 1;
4661
4662                 offset = 0;
4663                 pivot = pivots[0];
4664         }
4665
4666         enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4667         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4668                 return 1;
4669
4670         mas->node = enode;
4671         mas->min = min;
4672         mas->max = pivot;
4673         return 0;
4674
4675 no_entry:
4676         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4677                 return 1;
4678
4679         mas->node = MAS_NONE;
4680         return 0;
4681 }
4682
4683 /*
4684  * mas_next_nentry() - Get the next node entry
4685  * @mas: The maple state
4686  * @max: The maximum value to check
4687  * @*range_start: Pointer to store the start of the range.
4688  *
4689  * Sets @mas->offset to the offset of the next node entry, @mas->last to the
4690  * pivot of the entry.
4691  *
4692  * Return: The next entry, %NULL otherwise
4693  */
4694 static inline void *mas_next_nentry(struct ma_state *mas,
4695             struct maple_node *node, unsigned long max, enum maple_type type)
4696 {
4697         unsigned char count;
4698         unsigned long pivot;
4699         unsigned long *pivots;
4700         void __rcu **slots;
4701         void *entry;
4702
4703         if (mas->last == mas->max) {
4704                 mas->index = mas->max;
4705                 return NULL;
4706         }
4707
4708         slots = ma_slots(node, type);
4709         pivots = ma_pivots(node, type);
4710         count = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
4711         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4712                 return NULL;
4713
4714         mas->index = mas_safe_min(mas, pivots, mas->offset);
4715         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4716                 return NULL;
4717
4718         if (mas->index > max)
4719                 return NULL;
4720
4721         if (mas->offset > count)
4722                 return NULL;
4723
4724         while (mas->offset < count) {
4725                 pivot = pivots[mas->offset];
4726                 entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4727                 if (ma_dead_node(node))
4728                         return NULL;
4729
4730                 if (entry)
4731                         goto found;
4732
4733                 if (pivot >= max)
4734                         return NULL;
4735
4736                 mas->index = pivot + 1;
4737                 mas->offset++;
4738         }
4739
4740         if (mas->index > mas->max) {
4741                 mas->index = mas->last;
4742                 return NULL;
4743         }
4744
4745         pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
4746         entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4747         if (ma_dead_node(node))
4748                 return NULL;
4749
4750         if (!pivot)
4751                 return NULL;
4752
4753         if (!entry)
4754                 return NULL;
4755
4756 found:
4757         mas->last = pivot;
4758         return entry;
4759 }
4760
4761 static inline void mas_rewalk(struct ma_state *mas, unsigned long index)
4762 {
4763 retry:
4764         mas_set(mas, index);
4765         mas_state_walk(mas);
4766         if (mas_is_start(mas))
4767                 goto retry;
4768 }
4769
4770 /*
4771  * mas_next_entry() - Internal function to get the next entry.
4772  * @mas: The maple state
4773  * @limit: The maximum range start.
4774  *
4775  * Set the @mas->node to the next entry and the range_start to
4776  * the beginning value for the entry.  Does not check beyond @limit.
4777  * Sets @mas->index and @mas->last to the limit if it is hit.
4778  * Restarts on dead nodes.
4779  *
4780  * Return: the next entry or %NULL.
4781  */
4782 static inline void *mas_next_entry(struct ma_state *mas, unsigned long limit)
4783 {
4784         void *entry = NULL;
4785         struct maple_enode *prev_node;
4786         struct maple_node *node;
4787         unsigned char offset;
4788         unsigned long last;
4789         enum maple_type mt;
4790
4791         if (mas->index > limit) {
4792                 mas->index = mas->last = limit;
4793                 mas_pause(mas);
4794                 return NULL;
4795         }
4796         last = mas->last;
4797 retry:
4798         offset = mas->offset;
4799         prev_node = mas->node;
4800         node = mas_mn(mas);
4801         mt = mte_node_type(mas->node);
4802         mas->offset++;
4803         if (unlikely(mas->offset >= mt_slots[mt])) {
4804                 mas->offset = mt_slots[mt] - 1;
4805                 goto next_node;
4806         }
4807
4808         while (!mas_is_none(mas)) {
4809                 entry = mas_next_nentry(mas, node, limit, mt);
4810                 if (unlikely(ma_dead_node(node))) {
4811                         mas_rewalk(mas, last);
4812                         goto retry;
4813                 }
4814
4815                 if (likely(entry))
4816                         return entry;
4817
4818                 if (unlikely((mas->index > limit)))
4819                         break;
4820
4821 next_node:
4822                 prev_node = mas->node;
4823                 offset = mas->offset;
4824                 if (unlikely(mas_next_node(mas, node, limit))) {
4825                         mas_rewalk(mas, last);
4826                         goto retry;
4827                 }
4828                 mas->offset = 0;
4829                 node = mas_mn(mas);
4830                 mt = mte_node_type(mas->node);
4831         }
4832
4833         mas->index = mas->last = limit;
4834         mas->offset = offset;
4835         mas->node = prev_node;
4836         return NULL;
4837 }
4838
4839 /*
4840  * mas_prev_nentry() - Get the previous node entry.
4841  * @mas: The maple state.
4842  * @limit: The lower limit to check for a value.
4843  *
4844  * Return: the entry, %NULL otherwise.
4845  */
4846 static inline void *mas_prev_nentry(struct ma_state *mas, unsigned long limit,
4847                                     unsigned long index)
4848 {
4849         unsigned long pivot, min;
4850         unsigned char offset;
4851         struct maple_node *mn;
4852         enum maple_type mt;
4853         unsigned long *pivots;
4854         void __rcu **slots;
4855         void *entry;
4856
4857 retry:
4858         if (!mas->offset)
4859                 return NULL;
4860
4861         mn = mas_mn(mas);
4862         mt = mte_node_type(mas->node);
4863         offset = mas->offset - 1;
4864         if (offset >= mt_slots[mt])
4865                 offset = mt_slots[mt] - 1;
4866
4867         slots = ma_slots(mn, mt);
4868         pivots = ma_pivots(mn, mt);
4869         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4870                 mas_rewalk(mas, index);
4871                 goto retry;
4872         }
4873
4874         if (offset == mt_pivots[mt])
4875                 pivot = mas->max;
4876         else
4877                 pivot = pivots[offset];
4878
4879         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4880                 mas_rewalk(mas, index);
4881                 goto retry;
4882         }
4883
4884         while (offset && ((!mas_slot(mas, slots, offset) && pivot >= limit) ||
4885                !pivot))
4886                 pivot = pivots[--offset];
4887
4888         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4889         entry = mas_slot(mas, slots, offset);
4890         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4891                 mas_rewalk(mas, index);
4892                 goto retry;
4893         }
4894
4895         if (likely(entry)) {
4896                 mas->offset = offset;
4897                 mas->last = pivot;
4898                 mas->index = min;
4899         }
4900         return entry;
4901 }
4902
4903 static inline void *mas_prev_entry(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4904 {
4905         void *entry;
4906
4907         if (mas->index < min) {
4908                 mas->index = mas->last = min;
4909                 mas->node = MAS_NONE;
4910                 return NULL;
4911         }
4912 retry:
4913         while (likely(!mas_is_none(mas))) {
4914                 entry = mas_prev_nentry(mas, min, mas->index);
4915                 if (unlikely(mas->last < min))
4916                         goto not_found;
4917
4918                 if (likely(entry))
4919                         return entry;
4920
4921                 if (unlikely(mas_prev_node(mas, min))) {
4922                         mas_rewalk(mas, mas->index);
4923                         goto retry;
4924                 }
4925
4926                 mas->offset++;
4927         }
4928
4929         mas->offset--;
4930 not_found:
4931         mas->index = mas->last = min;
4932         return NULL;
4933 }
4934
4935 /*
4936  * mas_rev_awalk() - Internal function.  Reverse allocation walk.  Find the
4937  * highest gap address of a given size in a given node and descend.
4938  * @mas: The maple state
4939  * @size: The needed size.
4940  *
4941  * Return: True if found in a leaf, false otherwise.
4942  *
4943  */
4944 static bool mas_rev_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size,
4945                 unsigned long *gap_min, unsigned long *gap_max)
4946 {
4947         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4948         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
4949         unsigned long *pivots, *gaps;
4950         void __rcu **slots;
4951         unsigned long gap = 0;
4952         unsigned long max, min;
4953         unsigned char offset;
4954
4955         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
4956                 return true;
4957
4958         if (ma_is_dense(type)) {
4959                 /* dense nodes. */
4960                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4961                 return true;
4962         }
4963
4964         pivots = ma_pivots(node, type);
4965         slots = ma_slots(node, type);
4966         gaps = ma_gaps(node, type);
4967         offset = mas->offset;
4968         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4969         /* Skip out of bounds. */
4970         while (mas->last < min)
4971                 min = mas_safe_min(mas, pivots, --offset);
4972
4973         max = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
4974         while (mas->index <= max) {
4975                 gap = 0;
4976                 if (gaps)
4977                         gap = gaps[offset];
4978                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
4979                         gap = max - min + 1;
4980
4981                 if (gap) {
4982                         if ((size <= gap) && (size <= mas->last - min + 1))
4983                                 break;
4984
4985                         if (!gaps) {
4986                                 /* Skip the next slot, it cannot be a gap. */
4987                                 if (offset < 2)
4988                                         goto ascend;
4989
4990                                 offset -= 2;
4991                                 max = pivots[offset];
4992                                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4993                                 continue;
4994                         }
4995                 }
4996
4997                 if (!offset)
4998                         goto ascend;
4999
5000                 offset--;
5001                 max = min - 1;
5002                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5003         }
5004
5005         if (unlikely((mas->index > max) || (size - 1 > max - mas->index)))
5006                 goto no_space;
5007
5008         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
5009                 mas->offset = offset;
5010                 *gap_min = min;
5011                 *gap_max = min + gap - 1;
5012                 return true;
5013         }
5014
5015         /* descend, only happens under lock. */
5016         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
5017         mas->min = min;
5018         mas->max = max;
5019         mas->offset = mas_data_end(mas);
5020         return false;
5021
5022 ascend:
5023         if (!mte_is_root(mas->node))
5024                 return false;
5025
5026 no_space:
5027         mas_set_err(mas, -EBUSY);
5028         return false;
5029 }
5030
5031 static inline bool mas_anode_descend(struct ma_state *mas, unsigned long size)
5032 {
5033         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
5034         unsigned long pivot, min, gap = 0;
5035         unsigned char offset, data_end;
5036         unsigned long *gaps, *pivots;
5037         void __rcu **slots;
5038         struct maple_node *node;
5039         bool found = false;
5040
5041         if (ma_is_dense(type)) {
5042                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
5043                 return true;
5044         }
5045
5046         node = mas_mn(mas);
5047         pivots = ma_pivots(node, type);
5048         slots = ma_slots(node, type);
5049         gaps = ma_gaps(node, type);
5050         offset = mas->offset;
5051         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5052         data_end = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
5053         for (; offset <= data_end; offset++) {
5054                 pivot = mas_logical_pivot(mas, pivots, offset, type);
5055
5056                 /* Not within lower bounds */
5057                 if (mas->index > pivot)
5058                         goto next_slot;
5059
5060                 if (gaps)
5061                         gap = gaps[offset];
5062                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
5063                         gap = min(pivot, mas->last) - max(mas->index, min) + 1;
5064                 else
5065                         goto next_slot;
5066
5067                 if (gap >= size) {
5068                         if (ma_is_leaf(type)) {
5069                                 found = true;
5070                                 goto done;
5071                         }
5072                         if (mas->index <= pivot) {
5073                                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
5074                                 mas->min = min;
5075                                 mas->max = pivot;
5076                                 offset = 0;
5077                                 break;
5078                         }
5079                 }
5080 next_slot:
5081                 min = pivot + 1;
5082                 if (mas->last <= pivot) {
5083                         mas_set_err(mas, -EBUSY);
5084                         return true;
5085                 }
5086         }
5087
5088         if (mte_is_root(mas->node))
5089                 found = true;
5090 done:
5091         mas->offset = offset;
5092         return found;
5093 }
5094
5095 /**
5096  * mas_walk() - Search for @mas->index in the tree.
5097  * @mas: The maple state.
5098  *
5099  * mas->index and mas->last will be set to the range if there is a value.  If
5100  * mas->node is MAS_NONE, reset to MAS_START.
5101  *
5102  * Return: the entry at the location or %NULL.
5103  */
5104 void *mas_walk(struct ma_state *mas)
5105 {
5106         void *entry;
5107
5108 retry:
5109         entry = mas_state_walk(mas);
5110         if (mas_is_start(mas))
5111                 goto retry;
5112
5113         if (mas_is_ptr(mas)) {
5114                 if (!mas->index) {
5115                         mas->last = 0;
5116                 } else {
5117                         mas->index = 1;
5118                         mas->last = ULONG_MAX;
5119                 }
5120                 return entry;
5121         }
5122
5123         if (mas_is_none(mas)) {
5124                 mas->index = 0;
5125                 mas->last = ULONG_MAX;
5126         }
5127
5128         return entry;
5129 }
5130 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_walk);
5131
5132 static inline bool mas_rewind_node(struct ma_state *mas)
5133 {
5134         unsigned char slot;
5135
5136         do {
5137                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5138                         slot = mas->offset;
5139                         if (!slot)
5140                                 return false;
5141                 } else {
5142                         mas_ascend(mas);
5143                         slot = mas->offset;
5144                 }
5145         } while (!slot);
5146
5147         mas->offset = --slot;
5148         return true;
5149 }
5150
5151 /*
5152  * mas_skip_node() - Internal function.  Skip over a node.
5153  * @mas: The maple state.
5154  *
5155  * Return: true if there is another node, false otherwise.
5156  */
5157 static inline bool mas_skip_node(struct ma_state *mas)
5158 {
5159         if (mas_is_err(mas))
5160                 return false;
5161
5162         do {
5163                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5164                         if (mas->offset >= mas_data_end(mas)) {
5165                                 mas_set_err(mas, -EBUSY);
5166                                 return false;
5167                         }
5168                 } else {
5169                         mas_ascend(mas);
5170                 }
5171         } while (mas->offset >= mas_data_end(mas));
5172
5173         mas->offset++;
5174         return true;
5175 }
5176
5177 /*
5178  * mas_awalk() - Allocation walk.  Search from low address to high, for a gap of
5179  * @size
5180  * @mas: The maple state
5181  * @size: The size of the gap required
5182  *
5183  * Search between @mas->index and @mas->last for a gap of @size.
5184  */
5185 static inline void mas_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
5186 {
5187         struct maple_enode *last = NULL;
5188
5189         /*
5190          * There are 4 options:
5191          * go to child (descend)
5192          * go back to parent (ascend)
5193          * no gap found. (return, slot == MAPLE_NODE_SLOTS)
5194          * found the gap. (return, slot != MAPLE_NODE_SLOTS)
5195          */
5196         while (!mas_is_err(mas) && !mas_anode_descend(mas, size)) {
5197                 if (last == mas->node)
5198                         mas_skip_node(mas);
5199                 else
5200                         last = mas->node;
5201         }
5202 }
5203
5204 /*
5205  * mas_fill_gap() - Fill a located gap with @entry.
5206  * @mas: The maple state
5207  * @entry: The value to store
5208  * @slot: The offset into the node to store the @entry
5209  * @size: The size of the entry
5210  * @index: The start location
5211  */
5212 static inline void mas_fill_gap(struct ma_state *mas, void *entry,
5213                 unsigned char slot, unsigned long size, unsigned long *index)
5214 {
5215         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5216         unsigned char pslot = mte_parent_slot(mas->node);
5217         struct maple_enode *mn = mas->node;
5218         unsigned long *pivots;
5219         enum maple_type ptype;
5220         /*
5221          * mas->index is the start address for the search
5222          *  which may no longer be needed.
5223          * mas->last is the end address for the search
5224          */
5225
5226         *index = mas->index;
5227         mas->last = mas->index + size - 1;
5228
5229         /*
5230          * It is possible that using mas->max and mas->min to correctly
5231          * calculate the index and last will cause an issue in the gap
5232          * calculation, so fix the ma_state here
5233          */
5234         mas_ascend(mas);
5235         ptype = mte_node_type(mas->node);
5236         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), ptype);
5237         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, pslot, ptype);
5238         mas->min = mas_safe_min(mas, pivots, pslot);
5239         mas->node = mn;
5240         mas->offset = slot;
5241         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5242 }
5243
5244 /*
5245  * mas_sparse_area() - Internal function.  Return upper or lower limit when
5246  * searching for a gap in an empty tree.
5247  * @mas: The maple state
5248  * @min: the minimum range
5249  * @max: The maximum range
5250  * @size: The size of the gap
5251  * @fwd: Searching forward or back
5252  */
5253 static inline int mas_sparse_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5254                                 unsigned long max, unsigned long size, bool fwd)
5255 {
5256         if (!unlikely(mas_is_none(mas)) && min == 0) {
5257                 min++;
5258                 /*
5259                  * At this time, min is increased, we need to recheck whether
5260                  * the size is satisfied.
5261                  */
5262                 if (min > max || max - min + 1 < size)
5263                         return -EBUSY;
5264         }
5265         /* mas_is_ptr */
5266
5267         if (fwd) {
5268                 mas->index = min;
5269                 mas->last = min + size - 1;
5270         } else {
5271                 mas->last = max;
5272                 mas->index = max - size + 1;
5273         }
5274         return 0;
5275 }
5276
5277 /*
5278  * mas_empty_area() - Get the lowest address within the range that is
5279  * sufficient for the size requested.
5280  * @mas: The maple state
5281  * @min: The lowest value of the range
5282  * @max: The highest value of the range
5283  * @size: The size needed
5284  */
5285 int mas_empty_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5286                 unsigned long max, unsigned long size)
5287 {
5288         unsigned char offset;
5289         unsigned long *pivots;
5290         enum maple_type mt;
5291
5292         if (min >= max)
5293                 return -EINVAL;
5294
5295         if (mas_is_start(mas))
5296                 mas_start(mas);
5297         else if (mas->offset >= 2)
5298                 mas->offset -= 2;
5299         else if (!mas_skip_node(mas))
5300                 return -EBUSY;
5301
5302         /* Empty set */
5303         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas))
5304                 return mas_sparse_area(mas, min, max, size, true);
5305
5306         /* The start of the window can only be within these values */
5307         mas->index = min;
5308         mas->last = max;
5309         mas_awalk(mas, size);
5310
5311         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5312                 return xa_err(mas->node);
5313
5314         offset = mas->offset;
5315         if (unlikely(offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5316                 return -EBUSY;
5317
5318         mt = mte_node_type(mas->node);
5319         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), mt);
5320         if (offset)
5321                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
5322
5323         if (offset < mt_pivots[mt])
5324                 mas->max = pivots[offset];
5325
5326         if (mas->index < mas->min)
5327                 mas->index = mas->min;
5328
5329         mas->last = mas->index + size - 1;
5330         return 0;
5331 }
5332 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area);
5333
5334 /*
5335  * mas_empty_area_rev() - Get the highest address within the range that is
5336  * sufficient for the size requested.
5337  * @mas: The maple state
5338  * @min: The lowest value of the range
5339  * @max: The highest value of the range
5340  * @size: The size needed
5341  */
5342 int mas_empty_area_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5343                 unsigned long max, unsigned long size)
5344 {
5345         struct maple_enode *last = mas->node;
5346
5347         if (min >= max)
5348                 return -EINVAL;
5349
5350         if (mas_is_start(mas)) {
5351                 mas_start(mas);
5352                 mas->offset = mas_data_end(mas);
5353         } else if (mas->offset >= 2) {
5354                 mas->offset -= 2;
5355         } else if (!mas_rewind_node(mas)) {
5356                 return -EBUSY;
5357         }
5358
5359         /* Empty set. */
5360         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas))
5361                 return mas_sparse_area(mas, min, max, size, false);
5362
5363         /* The start of the window can only be within these values. */
5364         mas->index = min;
5365         mas->last = max;
5366
5367         while (!mas_rev_awalk(mas, size, &min, &max)) {
5368                 if (last == mas->node) {
5369                         if (!mas_rewind_node(mas))
5370                                 return -EBUSY;
5371                 } else {
5372                         last = mas->node;
5373                 }
5374         }
5375
5376         if (mas_is_err(mas))
5377                 return xa_err(mas->node);
5378
5379         if (unlikely(mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5380                 return -EBUSY;
5381
5382         /* Trim the upper limit to the max. */
5383         if (max <= mas->last)
5384                 mas->last = max;
5385
5386         mas->index = mas->last - size + 1;
5387         return 0;
5388 }
5389 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area_rev);
5390
5391 static inline int mas_alloc(struct ma_state *mas, void *entry,
5392                 unsigned long size, unsigned long *index)
5393 {
5394         unsigned long min;
5395
5396         mas_start(mas);
5397         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5398                 mas_root_expand(mas, entry);
5399                 if (mas_is_err(mas))
5400                         return xa_err(mas->node);
5401
5402                 if (!mas->index)
5403                         return mte_pivot(mas->node, 0);
5404                 return mte_pivot(mas->node, 1);
5405         }
5406
5407         /* Must be walking a tree. */
5408         mas_awalk(mas, size);
5409         if (mas_is_err(mas))
5410                 return xa_err(mas->node);
5411
5412         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5413                 goto no_gap;
5414
5415         /*
5416          * At this point, mas->node points to the right node and we have an
5417          * offset that has a sufficient gap.
5418          */
5419         min = mas->min;
5420         if (mas->offset)
5421                 min = mte_pivot(mas->node, mas->offset - 1) + 1;
5422
5423         if (mas->index < min)
5424                 mas->index = min;
5425
5426         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5427         return 0;
5428
5429 no_gap:
5430         return -EBUSY;
5431 }
5432
5433 static inline int mas_rev_alloc(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5434                                 unsigned long max, void *entry,
5435                                 unsigned long size, unsigned long *index)
5436 {
5437         int ret = 0;
5438
5439         ret = mas_empty_area_rev(mas, min, max, size);
5440         if (ret)
5441                 return ret;
5442
5443         if (mas_is_err(mas))
5444                 return xa_err(mas->node);
5445
5446         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5447                 goto no_gap;
5448
5449         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5450         return 0;
5451
5452 no_gap:
5453         return -EBUSY;
5454 }
5455
5456 /*
5457  * mte_dead_leaves() - Mark all leaves of a node as dead.
5458  * @mas: The maple state
5459  * @slots: Pointer to the slot array
5460  * @type: The maple node type
5461  *
5462  * Must hold the write lock.
5463  *
5464  * Return: The number of leaves marked as dead.
5465  */
5466 static inline
5467 unsigned char mte_dead_leaves(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5468                               void __rcu **slots)
5469 {
5470         struct maple_node *node;
5471         enum maple_type type;
5472         void *entry;
5473         int offset;
5474
5475         for (offset = 0; offset < mt_slot_count(enode); offset++) {
5476                 entry = mt_slot(mt, slots, offset);
5477                 type = mte_node_type(entry);
5478                 node = mte_to_node(entry);
5479                 /* Use both node and type to catch LE & BE metadata */
5480                 if (!node || !type)
5481                         break;
5482
5483                 mte_set_node_dead(entry);
5484                 node->type = type;
5485                 rcu_assign_pointer(slots[offset], node);
5486         }
5487
5488         return offset;
5489 }
5490
5491 /**
5492  * mte_dead_walk() - Walk down a dead tree to just before the leaves
5493  * @enode: The maple encoded node
5494  * @offset: The starting offset
5495  *
5496  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5497  */
5498 static void __rcu **mte_dead_walk(struct maple_enode **enode, unsigned char offset)
5499 {
5500         struct maple_node *node, *next;
5501         void __rcu **slots = NULL;
5502
5503         next = mte_to_node(*enode);
5504         do {
5505                 *enode = ma_enode_ptr(next);
5506                 node = mte_to_node(*enode);
5507                 slots = ma_slots(node, node->type);
5508                 next = rcu_dereference_protected(slots[offset],
5509                                         lock_is_held(&rcu_callback_map));
5510                 offset = 0;
5511         } while (!ma_is_leaf(next->type));
5512
5513         return slots;
5514 }
5515
5516 /**
5517  * mt_free_walk() - Walk & free a tree in the RCU callback context
5518  * @head: The RCU head that's within the node.
5519  *
5520  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5521  */
5522 static void mt_free_walk(struct rcu_head *head)
5523 {
5524         void __rcu **slots;
5525         struct maple_node *node, *start;
5526         struct maple_enode *enode;
5527         unsigned char offset;
5528         enum maple_type type;
5529
5530         node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
5531
5532         if (ma_is_leaf(node->type))
5533                 goto free_leaf;
5534
5535         start = node;
5536         enode = mt_mk_node(node, node->type);
5537         slots = mte_dead_walk(&enode, 0);
5538         node = mte_to_node(enode);
5539         do {
5540                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5541                 offset = node->parent_slot + 1;
5542                 enode = node->piv_parent;
5543                 if (mte_to_node(enode) == node)
5544                         goto free_leaf;
5545
5546                 type = mte_node_type(enode);
5547                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5548                 if ((offset < mt_slots[type]) &&
5549                     rcu_dereference_protected(slots[offset],
5550                                               lock_is_held(&rcu_callback_map)))
5551                         slots = mte_dead_walk(&enode, offset);
5552                 node = mte_to_node(enode);
5553         } while ((node != start) || (node->slot_len < offset));
5554
5555         slots = ma_slots(node, node->type);
5556         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5557
5558 free_leaf:
5559         mt_free_rcu(&node->rcu);
5560 }
5561
5562 static inline void __rcu **mte_destroy_descend(struct maple_enode **enode,
5563         struct maple_tree *mt, struct maple_enode *prev, unsigned char offset)
5564 {
5565         struct maple_node *node;
5566         struct maple_enode *next = *enode;
5567         void __rcu **slots = NULL;
5568         enum maple_type type;
5569         unsigned char next_offset = 0;
5570
5571         do {
5572                 *enode = next;
5573                 node = mte_to_node(*enode);
5574                 type = mte_node_type(*enode);
5575                 slots = ma_slots(node, type);
5576                 next = mt_slot_locked(mt, slots, next_offset);
5577                 if ((mte_dead_node(next)))
5578                         next = mt_slot_locked(mt, slots, ++next_offset);
5579
5580                 mte_set_node_dead(*enode);
5581                 node->type = type;
5582                 node->piv_parent = prev;
5583                 node->parent_slot = offset;
5584                 offset = next_offset;
5585                 next_offset = 0;
5586                 prev = *enode;
5587         } while (!mte_is_leaf(next));
5588
5589         return slots;
5590 }
5591
5592 static void mt_destroy_walk(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5593                             bool free)
5594 {
5595         void __rcu **slots;
5596         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5597         struct maple_enode *start;
5598
5599         if (mte_is_leaf(enode)) {
5600                 node->type = mte_node_type(enode);
5601                 goto free_leaf;
5602         }
5603
5604         start = enode;
5605         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, start, 0);
5606         node = mte_to_node(enode); // Updated in the above call.
5607         do {
5608                 enum maple_type type;
5609                 unsigned char offset;
5610                 struct maple_enode *parent, *tmp;
5611
5612                 node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5613                 if (free)
5614                         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5615                 offset = node->parent_slot + 1;
5616                 enode = node->piv_parent;
5617                 if (mte_to_node(enode) == node)
5618                         goto free_leaf;
5619
5620                 type = mte_node_type(enode);
5621                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5622                 if (offset >= mt_slots[type])
5623                         goto next;
5624
5625                 tmp = mt_slot_locked(mt, slots, offset);
5626                 if (mte_node_type(tmp) && mte_to_node(tmp)) {
5627                         parent = enode;
5628                         enode = tmp;
5629                         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, parent, offset);
5630                 }
5631 next:
5632                 node = mte_to_node(enode);
5633         } while (start != enode);
5634
5635         node = mte_to_node(enode);
5636         node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5637         if (free)
5638                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5639
5640 free_leaf:
5641         if (free)
5642                 mt_free_rcu(&node->rcu);
5643         else
5644                 mt_clear_meta(mt, node, node->type);
5645 }
5646
5647 /*
5648  * mte_destroy_walk() - Free a tree or sub-tree.
5649  * @enode: the encoded maple node (maple_enode) to start
5650  * @mt: the tree to free - needed for node types.
5651  *
5652  * Must hold the write lock.
5653  */
5654 static inline void mte_destroy_walk(struct maple_enode *enode,
5655                                     struct maple_tree *mt)
5656 {
5657         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5658
5659         if (mt_in_rcu(mt)) {
5660                 mt_destroy_walk(enode, mt, false);
5661                 call_rcu(&node->rcu, mt_free_walk);
5662         } else {
5663                 mt_destroy_walk(enode, mt, true);
5664         }
5665 }
5666
5667 static void mas_wr_store_setup(struct ma_wr_state *wr_mas)
5668 {
5669         if (unlikely(mas_is_paused(wr_mas->mas)))
5670                 mas_reset(wr_mas->mas);
5671
5672         if (!mas_is_start(wr_mas->mas)) {
5673                 if (mas_is_none(wr_mas->mas)) {
5674                         mas_reset(wr_mas->mas);
5675                 } else {
5676                         wr_mas->r_max = wr_mas->mas->max;
5677                         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
5678                         if (mas_is_span_wr(wr_mas))
5679                                 mas_reset(wr_mas->mas);
5680                 }
5681         }
5682 }
5683
5684 /* Interface */
5685
5686 /**
5687  * mas_store() - Store an @entry.
5688  * @mas: The maple state.
5689  * @entry: The entry to store.
5690  *
5691  * The @mas->index and @mas->last is used to set the range for the @entry.
5692  * Note: The @mas should have pre-allocated entries to ensure there is memory to
5693  * store the entry.  Please see mas_expected_entries()/mas_destroy() for more details.
5694  *
5695  * Return: the first entry between mas->index and mas->last or %NULL.
5696  */
5697 void *mas_store(struct ma_state *mas, void *entry)
5698 {
5699         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5700
5701         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5702 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
5703         if (mas->index > mas->last)
5704                 pr_err("Error %lu > %lu %p\n", mas->index, mas->last, entry);
5705         MT_BUG_ON(mas->tree, mas->index > mas->last);
5706         if (mas->index > mas->last) {
5707                 mas_set_err(mas, -EINVAL);
5708                 return NULL;
5709         }
5710
5711 #endif
5712
5713         /*
5714          * Storing is the same operation as insert with the added caveat that it
5715          * can overwrite entries.  Although this seems simple enough, one may
5716          * want to examine what happens if a single store operation was to
5717          * overwrite multiple entries within a self-balancing B-Tree.
5718          */
5719         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5720         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5721         return wr_mas.content;
5722 }
5723 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store);
5724
5725 /**
5726  * mas_store_gfp() - Store a value into the tree.
5727  * @mas: The maple state
5728  * @entry: The entry to store
5729  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations if necessary.
5730  *
5731  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
5732  * be allocated.
5733  */
5734 int mas_store_gfp(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5735 {
5736         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5737
5738         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5739         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5740 retry:
5741         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5742         if (unlikely(mas_nomem(mas, gfp)))
5743                 goto retry;
5744
5745         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5746                 return xa_err(mas->node);
5747
5748         return 0;
5749 }
5750 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_gfp);
5751
5752 /**
5753  * mas_store_prealloc() - Store a value into the tree using memory
5754  * preallocated in the maple state.
5755  * @mas: The maple state
5756  * @entry: The entry to store.
5757  */
5758 void mas_store_prealloc(struct ma_state *mas, void *entry)
5759 {
5760         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5761
5762         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5763         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5764         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5765         BUG_ON(mas_is_err(mas));
5766         mas_destroy(mas);
5767 }
5768 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_prealloc);
5769
5770 /**
5771  * mas_preallocate() - Preallocate enough nodes for a store operation
5772  * @mas: The maple state
5773  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
5774  *
5775  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5776  */
5777 int mas_preallocate(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
5778 {
5779         int ret;
5780
5781         mas_node_count_gfp(mas, 1 + mas_mt_height(mas) * 3, gfp);
5782         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5783         if (likely(!mas_is_err(mas)))
5784                 return 0;
5785
5786         mas_set_alloc_req(mas, 0);
5787         ret = xa_err(mas->node);
5788         mas_reset(mas);
5789         mas_destroy(mas);
5790         mas_reset(mas);
5791         return ret;
5792 }
5793 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_preallocate);
5794
5795 /*
5796  * mas_destroy() - destroy a maple state.
5797  * @mas: The maple state
5798  *
5799  * Upon completion, check the left-most node and rebalance against the node to
5800  * the right if necessary.  Frees any allocated nodes associated with this maple
5801  * state.
5802  */
5803 void mas_destroy(struct ma_state *mas)
5804 {
5805         struct maple_alloc *node;
5806         unsigned long total;
5807
5808         /*
5809          * When using mas_for_each() to insert an expected number of elements,
5810          * it is possible that the number inserted is less than the expected
5811          * number.  To fix an invalid final node, a check is performed here to
5812          * rebalance the previous node with the final node.
5813          */
5814         if (mas->mas_flags & MA_STATE_REBALANCE) {
5815                 unsigned char end;
5816
5817                 if (mas_is_start(mas))
5818                         mas_start(mas);
5819
5820                 mtree_range_walk(mas);
5821                 end = mas_data_end(mas) + 1;
5822                 if (end < mt_min_slot_count(mas->node) - 1)
5823                         mas_destroy_rebalance(mas, end);
5824
5825                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
5826         }
5827         mas->mas_flags &= ~(MA_STATE_BULK|MA_STATE_PREALLOC);
5828
5829         total = mas_allocated(mas);
5830         while (total) {
5831                 node = mas->alloc;
5832                 mas->alloc = node->slot[0];
5833                 if (node->node_count > 1) {
5834                         size_t count = node->node_count - 1;
5835
5836                         mt_free_bulk(count, (void __rcu **)&node->slot[1]);
5837                         total -= count;
5838                 }
5839                 kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
5840                 total--;
5841         }
5842
5843         mas->alloc = NULL;
5844 }
5845 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_destroy);
5846
5847 /*
5848  * mas_expected_entries() - Set the expected number of entries that will be inserted.
5849  * @mas: The maple state
5850  * @nr_entries: The number of expected entries.
5851  *
5852  * This will attempt to pre-allocate enough nodes to store the expected number
5853  * of entries.  The allocations will occur using the bulk allocator interface
5854  * for speed.  Please call mas_destroy() on the @mas after inserting the entries
5855  * to ensure any unused nodes are freed.
5856  *
5857  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5858  */
5859 int mas_expected_entries(struct ma_state *mas, unsigned long nr_entries)
5860 {
5861         int nonleaf_cap = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 2;
5862         struct maple_enode *enode = mas->node;
5863         int nr_nodes;
5864         int ret;
5865
5866         /*
5867          * Sometimes it is necessary to duplicate a tree to a new tree, such as
5868          * forking a process and duplicating the VMAs from one tree to a new
5869          * tree.  When such a situation arises, it is known that the new tree is
5870          * not going to be used until the entire tree is populated.  For
5871          * performance reasons, it is best to use a bulk load with RCU disabled.
5872          * This allows for optimistic splitting that favours the left and reuse
5873          * of nodes during the operation.
5874          */
5875
5876         /* Optimize splitting for bulk insert in-order */
5877         mas->mas_flags |= MA_STATE_BULK;
5878
5879         /*
5880          * Avoid overflow, assume a gap between each entry and a trailing null.
5881          * If this is wrong, it just means allocation can happen during
5882          * insertion of entries.
5883          */
5884         nr_nodes = max(nr_entries, nr_entries * 2 + 1);
5885         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
5886                 nonleaf_cap = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2;
5887
5888         /* Leaves; reduce slots to keep space for expansion */
5889         nr_nodes = DIV_ROUND_UP(nr_nodes, MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2);
5890         /* Internal nodes */
5891         nr_nodes += DIV_ROUND_UP(nr_nodes, nonleaf_cap);
5892         /* Add working room for split (2 nodes) + new parents */
5893         mas_node_count(mas, nr_nodes + 3);
5894
5895         /* Detect if allocations run out */
5896         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5897
5898         if (!mas_is_err(mas))
5899                 return 0;
5900
5901         ret = xa_err(mas->node);
5902         mas->node = enode;
5903         mas_destroy(mas);
5904         return ret;
5905
5906 }
5907 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_expected_entries);
5908
5909 /**
5910  * mas_next() - Get the next entry.
5911  * @mas: The maple state
5912  * @max: The maximum index to check.
5913  *
5914  * Returns the next entry after @mas->index.
5915  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5916  * Can return the zero entry.
5917  *
5918  * Return: The next entry or %NULL
5919  */
5920 void *mas_next(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5921 {
5922         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5923                 mas->node = MAS_START;
5924
5925         if (mas_is_start(mas))
5926                 mas_walk(mas); /* Retries on dead nodes handled by mas_walk */
5927
5928         if (mas_is_ptr(mas)) {
5929                 if (!mas->index) {
5930                         mas->index = 1;
5931                         mas->last = ULONG_MAX;
5932                 }
5933                 return NULL;
5934         }
5935
5936         if (mas->last == ULONG_MAX)
5937                 return NULL;
5938
5939         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
5940         return mas_next_entry(mas, max);
5941 }
5942 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next);
5943
5944 /**
5945  * mt_next() - get the next value in the maple tree
5946  * @mt: The maple tree
5947  * @index: The start index
5948  * @max: The maximum index to check
5949  *
5950  * Return: The entry at @index or higher, or %NULL if nothing is found.
5951  */
5952 void *mt_next(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long max)
5953 {
5954         void *entry = NULL;
5955         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5956
5957         rcu_read_lock();
5958         entry = mas_next(&mas, max);
5959         rcu_read_unlock();
5960         return entry;
5961 }
5962 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_next);
5963
5964 /**
5965  * mas_prev() - Get the previous entry
5966  * @mas: The maple state
5967  * @min: The minimum value to check.
5968  *
5969  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5970  * Will reset mas to MAS_START if the node is MAS_NONE.  Will stop on not
5971  * searchable nodes.
5972  *
5973  * Return: the previous value or %NULL.
5974  */
5975 void *mas_prev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
5976 {
5977         if (!mas->index) {
5978                 /* Nothing comes before 0 */
5979                 mas->last = 0;
5980                 mas->node = MAS_NONE;
5981                 return NULL;
5982         }
5983
5984         if (unlikely(mas_is_ptr(mas)))
5985                 return NULL;
5986
5987         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5988                 mas->node = MAS_START;
5989
5990         if (mas_is_start(mas)) {
5991                 mas_walk(mas);
5992                 if (!mas->index)
5993                         return NULL;
5994         }
5995
5996         if (mas_is_ptr(mas)) {
5997                 if (!mas->index) {
5998                         mas->last = 0;
5999                         return NULL;
6000                 }
6001
6002                 mas->index = mas->last = 0;
6003                 return mas_root_locked(mas);
6004         }
6005         return mas_prev_entry(mas, min);
6006 }
6007 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev);
6008
6009 /**
6010  * mt_prev() - get the previous value in the maple tree
6011  * @mt: The maple tree
6012  * @index: The start index
6013  * @min: The minimum index to check
6014  *
6015  * Return: The entry at @index or lower, or %NULL if nothing is found.
6016  */
6017 void *mt_prev(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long min)
6018 {
6019         void *entry = NULL;
6020         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6021
6022         rcu_read_lock();
6023         entry = mas_prev(&mas, min);
6024         rcu_read_unlock();
6025         return entry;
6026 }
6027 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_prev);
6028
6029 /**
6030  * mas_pause() - Pause a mas_find/mas_for_each to drop the lock.
6031  * @mas: The maple state to pause
6032  *
6033  * Some users need to pause a walk and drop the lock they're holding in
6034  * order to yield to a higher priority thread or carry out an operation
6035  * on an entry.  Those users should call this function before they drop
6036  * the lock.  It resets the @mas to be suitable for the next iteration
6037  * of the loop after the user has reacquired the lock.  If most entries
6038  * found during a walk require you to call mas_pause(), the mt_for_each()
6039  * iterator may be more appropriate.
6040  *
6041  */
6042 void mas_pause(struct ma_state *mas)
6043 {
6044         mas->node = MAS_PAUSE;
6045 }
6046 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_pause);
6047
6048 /**
6049  * mas_find() - On the first call, find the entry at or after mas->index up to
6050  * %max.  Otherwise, find the entry after mas->index.
6051  * @mas: The maple state
6052  * @max: The maximum value to check.
6053  *
6054  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6055  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6056  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6057  *
6058  * Return: The entry or %NULL.
6059  */
6060 void *mas_find(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6061 {
6062         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
6063                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
6064                         mas->node = MAS_NONE;
6065                         return NULL;
6066                 }
6067                 mas->node = MAS_START;
6068                 mas->index = ++mas->last;
6069         }
6070
6071         if (unlikely(mas_is_none(mas)))
6072                 mas->node = MAS_START;
6073
6074         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6075                 /* First run or continue */
6076                 void *entry;
6077
6078                 if (mas->index > max)
6079                         return NULL;
6080
6081                 entry = mas_walk(mas);
6082                 if (entry)
6083                         return entry;
6084         }
6085
6086         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6087                 return NULL;
6088
6089         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
6090         return mas_next_entry(mas, max);
6091 }
6092 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find);
6093
6094 /**
6095  * mas_find_rev: On the first call, find the first non-null entry at or below
6096  * mas->index down to %min.  Otherwise find the first non-null entry below
6097  * mas->index down to %min.
6098  * @mas: The maple state
6099  * @min: The minimum value to check.
6100  *
6101  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6102  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6103  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6104  *
6105  * Return: The entry or %NULL.
6106  */
6107 void *mas_find_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6108 {
6109         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
6110                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
6111                         mas->node = MAS_NONE;
6112                         return NULL;
6113                 }
6114                 mas->node = MAS_START;
6115                 mas->last = --mas->index;
6116         }
6117
6118         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6119                 /* First run or continue */
6120                 void *entry;
6121
6122                 if (mas->index < min)
6123                         return NULL;
6124
6125                 entry = mas_walk(mas);
6126                 if (entry)
6127                         return entry;
6128         }
6129
6130         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6131                 return NULL;
6132
6133         if (mas->index < min)
6134                 return NULL;
6135
6136         /* Retries on dead nodes handled by mas_prev_entry */
6137         return mas_prev_entry(mas, min);
6138 }
6139 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_rev);
6140
6141 /**
6142  * mas_erase() - Find the range in which index resides and erase the entire
6143  * range.
6144  * @mas: The maple state
6145  *
6146  * Must hold the write lock.
6147  * Searches for @mas->index, sets @mas->index and @mas->last to the range and
6148  * erases that range.
6149  *
6150  * Return: the entry that was erased or %NULL, @mas->index and @mas->last are updated.
6151  */
6152 void *mas_erase(struct ma_state *mas)
6153 {
6154         void *entry;
6155         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, NULL);
6156
6157         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
6158                 mas->node = MAS_START;
6159
6160         /* Retry unnecessary when holding the write lock. */
6161         entry = mas_state_walk(mas);
6162         if (!entry)
6163                 return NULL;
6164
6165 write_retry:
6166         /* Must reset to ensure spanning writes of last slot are detected */
6167         mas_reset(mas);
6168         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
6169         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6170         if (mas_nomem(mas, GFP_KERNEL))
6171                 goto write_retry;
6172
6173         return entry;
6174 }
6175 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_erase);
6176
6177 /**
6178  * mas_nomem() - Check if there was an error allocating and do the allocation
6179  * if necessary If there are allocations, then free them.
6180  * @mas: The maple state
6181  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6182  * Return: true on allocation, false otherwise.
6183  */
6184 bool mas_nomem(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
6185         __must_hold(mas->tree->lock)
6186 {
6187         if (likely(mas->node != MA_ERROR(-ENOMEM))) {
6188                 mas_destroy(mas);
6189                 return false;
6190         }
6191
6192         if (gfpflags_allow_blocking(gfp) && !mt_external_lock(mas->tree)) {
6193                 mtree_unlock(mas->tree);
6194                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6195                 mtree_lock(mas->tree);
6196         } else {
6197                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6198         }
6199
6200         if (!mas_allocated(mas))
6201                 return false;
6202
6203         mas->node = MAS_START;
6204         return true;
6205 }
6206
6207 void __init maple_tree_init(void)
6208 {
6209         maple_node_cache = kmem_cache_create("maple_node",
6210                         sizeof(struct maple_node), sizeof(struct maple_node),
6211                         SLAB_PANIC, NULL);
6212 }
6213
6214 /**
6215  * mtree_load() - Load a value stored in a maple tree
6216  * @mt: The maple tree
6217  * @index: The index to load
6218  *
6219  * Return: the entry or %NULL
6220  */
6221 void *mtree_load(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6222 {
6223         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6224         void *entry;
6225
6226         trace_ma_read(__func__, &mas);
6227         rcu_read_lock();
6228 retry:
6229         entry = mas_start(&mas);
6230         if (unlikely(mas_is_none(&mas)))
6231                 goto unlock;
6232
6233         if (unlikely(mas_is_ptr(&mas))) {
6234                 if (index)
6235                         entry = NULL;
6236
6237                 goto unlock;
6238         }
6239
6240         entry = mtree_lookup_walk(&mas);
6241         if (!entry && unlikely(mas_is_start(&mas)))
6242                 goto retry;
6243 unlock:
6244         rcu_read_unlock();
6245         if (xa_is_zero(entry))
6246                 return NULL;
6247
6248         return entry;
6249 }
6250 EXPORT_SYMBOL(mtree_load);
6251
6252 /**
6253  * mtree_store_range() - Store an entry at a given range.
6254  * @mt: The maple tree
6255  * @index: The start of the range
6256  * @last: The end of the range
6257  * @entry: The entry to store
6258  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6259  *
6260  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6261  * be allocated.
6262  */
6263 int mtree_store_range(struct maple_tree *mt, unsigned long index,
6264                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6265 {
6266         MA_STATE(mas, mt, index, last);
6267         MA_WR_STATE(wr_mas, &mas, entry);
6268
6269         trace_ma_write(__func__, &mas, 0, entry);
6270         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6271                 return -EINVAL;
6272
6273         if (index > last)
6274                 return -EINVAL;
6275
6276         mtree_lock(mt);
6277 retry:
6278         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6279         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6280                 goto retry;
6281
6282         mtree_unlock(mt);
6283         if (mas_is_err(&mas))
6284                 return xa_err(mas.node);
6285
6286         return 0;
6287 }
6288 EXPORT_SYMBOL(mtree_store_range);
6289
6290 /**
6291  * mtree_store() - Store an entry at a given index.
6292  * @mt: The maple tree
6293  * @index: The index to store the value
6294  * @entry: The entry to store
6295  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6296  *
6297  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6298  * be allocated.
6299  */
6300 int mtree_store(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6301                  gfp_t gfp)
6302 {
6303         return mtree_store_range(mt, index, index, entry, gfp);
6304 }
6305 EXPORT_SYMBOL(mtree_store);
6306
6307 /**
6308  * mtree_insert_range() - Insert an entry at a give range if there is no value.
6309  * @mt: The maple tree
6310  * @first: The start of the range
6311  * @last: The end of the range
6312  * @entry: The entry to store
6313  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6314  *
6315  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6316  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6317  */
6318 int mtree_insert_range(struct maple_tree *mt, unsigned long first,
6319                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6320 {
6321         MA_STATE(ms, mt, first, last);
6322
6323         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6324                 return -EINVAL;
6325
6326         if (first > last)
6327                 return -EINVAL;
6328
6329         mtree_lock(mt);
6330 retry:
6331         mas_insert(&ms, entry);
6332         if (mas_nomem(&ms, gfp))
6333                 goto retry;
6334
6335         mtree_unlock(mt);
6336         if (mas_is_err(&ms))
6337                 return xa_err(ms.node);
6338
6339         return 0;
6340 }
6341 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert_range);
6342
6343 /**
6344  * mtree_insert() - Insert an entry at a give index if there is no value.
6345  * @mt: The maple tree
6346  * @index : The index to store the value
6347  * @entry: The entry to store
6348  * @gfp: The FGP_FLAGS to use for allocations.
6349  *
6350  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6351  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6352  */
6353 int mtree_insert(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6354                  gfp_t gfp)
6355 {
6356         return mtree_insert_range(mt, index, index, entry, gfp);
6357 }
6358 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert);
6359
6360 int mtree_alloc_range(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6361                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6362                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6363 {
6364         int ret = 0;
6365
6366         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6367         if (!mt_is_alloc(mt))
6368                 return -EINVAL;
6369
6370         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6371                 return -EINVAL;
6372
6373         if (min > max)
6374                 return -EINVAL;
6375
6376         if (max < size)
6377                 return -EINVAL;
6378
6379         if (!size)
6380                 return -EINVAL;
6381
6382         mtree_lock(mt);
6383 retry:
6384         mas.offset = 0;
6385         mas.index = min;
6386         mas.last = max - size;
6387         ret = mas_alloc(&mas, entry, size, startp);
6388         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6389                 goto retry;
6390
6391         mtree_unlock(mt);
6392         return ret;
6393 }
6394 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_range);
6395
6396 int mtree_alloc_rrange(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6397                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6398                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6399 {
6400         int ret = 0;
6401
6402         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6403         if (!mt_is_alloc(mt))
6404                 return -EINVAL;
6405
6406         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6407                 return -EINVAL;
6408
6409         if (min >= max)
6410                 return -EINVAL;
6411
6412         if (max < size - 1)
6413                 return -EINVAL;
6414
6415         if (!size)
6416                 return -EINVAL;
6417
6418         mtree_lock(mt);
6419 retry:
6420         ret = mas_rev_alloc(&mas, min, max, entry, size, startp);
6421         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6422                 goto retry;
6423
6424         mtree_unlock(mt);
6425         return ret;
6426 }
6427 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_rrange);
6428
6429 /**
6430  * mtree_erase() - Find an index and erase the entire range.
6431  * @mt: The maple tree
6432  * @index: The index to erase
6433  *
6434  * Erasing is the same as a walk to an entry then a store of a NULL to that
6435  * ENTIRE range.  In fact, it is implemented as such using the advanced API.
6436  *
6437  * Return: The entry stored at the @index or %NULL
6438  */
6439 void *mtree_erase(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6440 {
6441         void *entry = NULL;
6442
6443         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6444         trace_ma_op(__func__, &mas);
6445
6446         mtree_lock(mt);
6447         entry = mas_erase(&mas);
6448         mtree_unlock(mt);
6449
6450         return entry;
6451 }
6452 EXPORT_SYMBOL(mtree_erase);
6453
6454 /**
6455  * __mt_destroy() - Walk and free all nodes of a locked maple tree.
6456  * @mt: The maple tree
6457  *
6458  * Note: Does not handle locking.
6459  */
6460 void __mt_destroy(struct maple_tree *mt)
6461 {
6462         void *root = mt_root_locked(mt);
6463
6464         rcu_assign_pointer(mt->ma_root, NULL);
6465         if (xa_is_node(root))
6466                 mte_destroy_walk(root, mt);
6467
6468         mt->ma_flags = 0;
6469 }
6470 EXPORT_SYMBOL_GPL(__mt_destroy);
6471
6472 /**
6473  * mtree_destroy() - Destroy a maple tree
6474  * @mt: The maple tree
6475  *
6476  * Frees all resources used by the tree.  Handles locking.
6477  */
6478 void mtree_destroy(struct maple_tree *mt)
6479 {
6480         mtree_lock(mt);
6481         __mt_destroy(mt);
6482         mtree_unlock(mt);
6483 }
6484 EXPORT_SYMBOL(mtree_destroy);
6485
6486 /**
6487  * mt_find() - Search from the start up until an entry is found.
6488  * @mt: The maple tree
6489  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6490  * @max: The maximum value to check
6491  *
6492  * Handles locking.  @index will be incremented to one beyond the range.
6493  *
6494  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6495  */
6496 void *mt_find(struct maple_tree *mt, unsigned long *index, unsigned long max)
6497 {
6498         MA_STATE(mas, mt, *index, *index);
6499         void *entry;
6500 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6501         unsigned long copy = *index;
6502 #endif
6503
6504         trace_ma_read(__func__, &mas);
6505
6506         if ((*index) > max)
6507                 return NULL;
6508
6509         rcu_read_lock();
6510 retry:
6511         entry = mas_state_walk(&mas);
6512         if (mas_is_start(&mas))
6513                 goto retry;
6514
6515         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6516                 entry = NULL;
6517
6518         if (entry)
6519                 goto unlock;
6520
6521         while (mas_searchable(&mas) && (mas.index < max)) {
6522                 entry = mas_next_entry(&mas, max);
6523                 if (likely(entry && !xa_is_zero(entry)))
6524                         break;
6525         }
6526
6527         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6528                 entry = NULL;
6529 unlock:
6530         rcu_read_unlock();
6531         if (likely(entry)) {
6532                 *index = mas.last + 1;
6533 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6534                 if ((*index) && (*index) <= copy)
6535                         pr_err("index not increased! %lx <= %lx\n",
6536                                *index, copy);
6537                 MT_BUG_ON(mt, (*index) && ((*index) <= copy));
6538 #endif
6539         }
6540
6541         return entry;
6542 }
6543 EXPORT_SYMBOL(mt_find);
6544
6545 /**
6546  * mt_find_after() - Search from the start up until an entry is found.
6547  * @mt: The maple tree
6548  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6549  * @max: The maximum value to check
6550  *
6551  * Handles locking, detects wrapping on index == 0
6552  *
6553  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6554  */
6555 void *mt_find_after(struct maple_tree *mt, unsigned long *index,
6556                     unsigned long max)
6557 {
6558         if (!(*index))
6559                 return NULL;
6560
6561         return mt_find(mt, index, max);
6562 }
6563 EXPORT_SYMBOL(mt_find_after);
6564
6565 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6566 atomic_t maple_tree_tests_run;
6567 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_run);
6568 atomic_t maple_tree_tests_passed;
6569 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_passed);
6570
6571 #ifndef __KERNEL__
6572 extern void kmem_cache_set_non_kernel(struct kmem_cache *, unsigned int);
6573 void mt_set_non_kernel(unsigned int val)
6574 {
6575         kmem_cache_set_non_kernel(maple_node_cache, val);
6576 }
6577
6578 extern unsigned long kmem_cache_get_alloc(struct kmem_cache *);
6579 unsigned long mt_get_alloc_size(void)
6580 {
6581         return kmem_cache_get_alloc(maple_node_cache);
6582 }
6583
6584 extern void kmem_cache_zero_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6585 void mt_zero_nr_tallocated(void)
6586 {
6587         kmem_cache_zero_nr_tallocated(maple_node_cache);
6588 }
6589
6590 extern unsigned int kmem_cache_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6591 unsigned int mt_nr_tallocated(void)
6592 {
6593         return kmem_cache_nr_tallocated(maple_node_cache);
6594 }
6595
6596 extern unsigned int kmem_cache_nr_allocated(struct kmem_cache *);
6597 unsigned int mt_nr_allocated(void)
6598 {
6599         return kmem_cache_nr_allocated(maple_node_cache);
6600 }
6601
6602 /*
6603  * mas_dead_node() - Check if the maple state is pointing to a dead node.
6604  * @mas: The maple state
6605  * @index: The index to restore in @mas.
6606  *
6607  * Used in test code.
6608  * Return: 1 if @mas has been reset to MAS_START, 0 otherwise.
6609  */
6610 static inline int mas_dead_node(struct ma_state *mas, unsigned long index)
6611 {
6612         if (unlikely(!mas_searchable(mas) || mas_is_start(mas)))
6613                 return 0;
6614
6615         if (likely(!mte_dead_node(mas->node)))
6616                 return 0;
6617
6618         mas_rewalk(mas, index);
6619         return 1;
6620 }
6621
6622 void mt_cache_shrink(void)
6623 {
6624 }
6625 #else
6626 /*
6627  * mt_cache_shrink() - For testing, don't use this.
6628  *
6629  * Certain testcases can trigger an OOM when combined with other memory
6630  * debugging configuration options.  This function is used to reduce the
6631  * possibility of an out of memory even due to kmem_cache objects remaining
6632  * around for longer than usual.
6633  */
6634 void mt_cache_shrink(void)
6635 {
6636         kmem_cache_shrink(maple_node_cache);
6637
6638 }
6639 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_cache_shrink);
6640
6641 #endif /* not defined __KERNEL__ */
6642 /*
6643  * mas_get_slot() - Get the entry in the maple state node stored at @offset.
6644  * @mas: The maple state
6645  * @offset: The offset into the slot array to fetch.
6646  *
6647  * Return: The entry stored at @offset.
6648  */
6649 static inline struct maple_enode *mas_get_slot(struct ma_state *mas,
6650                 unsigned char offset)
6651 {
6652         return mas_slot(mas, ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node)),
6653                         offset);
6654 }
6655
6656
6657 /*
6658  * mas_first_entry() - Go the first leaf and find the first entry.
6659  * @mas: the maple state.
6660  * @limit: the maximum index to check.
6661  * @*r_start: Pointer to set to the range start.
6662  *
6663  * Sets mas->offset to the offset of the entry, r_start to the range minimum.
6664  *
6665  * Return: The first entry or MAS_NONE.
6666  */
6667 static inline void *mas_first_entry(struct ma_state *mas, struct maple_node *mn,
6668                 unsigned long limit, enum maple_type mt)
6669
6670 {
6671         unsigned long max;
6672         unsigned long *pivots;
6673         void __rcu **slots;
6674         void *entry = NULL;
6675
6676         mas->index = mas->min;
6677         if (mas->index > limit)
6678                 goto none;
6679
6680         max = mas->max;
6681         mas->offset = 0;
6682         while (likely(!ma_is_leaf(mt))) {
6683                 MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6684                 slots = ma_slots(mn, mt);
6685                 entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6686                 pivots = ma_pivots(mn, mt);
6687                 if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6688                         return NULL;
6689                 max = pivots[0];
6690                 mas->node = entry;
6691                 mn = mas_mn(mas);
6692                 mt = mte_node_type(mas->node);
6693         }
6694         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6695
6696         mas->max = max;
6697         slots = ma_slots(mn, mt);
6698         entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6699         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6700                 return NULL;
6701
6702         /* Slot 0 or 1 must be set */
6703         if (mas->index > limit)
6704                 goto none;
6705
6706         if (likely(entry))
6707                 return entry;
6708
6709         mas->offset = 1;
6710         entry = mas_slot(mas, slots, 1);
6711         pivots = ma_pivots(mn, mt);
6712         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6713                 return NULL;
6714
6715         mas->index = pivots[0] + 1;
6716         if (mas->index > limit)
6717                 goto none;
6718
6719         if (likely(entry))
6720                 return entry;
6721
6722 none:
6723         if (likely(!ma_dead_node(mn)))
6724                 mas->node = MAS_NONE;
6725         return NULL;
6726 }
6727
6728 /* Depth first search, post-order */
6729 static void mas_dfs_postorder(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6730 {
6731
6732         struct maple_enode *p = MAS_NONE, *mn = mas->node;
6733         unsigned long p_min, p_max;
6734
6735         mas_next_node(mas, mas_mn(mas), max);
6736         if (!mas_is_none(mas))
6737                 return;
6738
6739         if (mte_is_root(mn))
6740                 return;
6741
6742         mas->node = mn;
6743         mas_ascend(mas);
6744         while (mas->node != MAS_NONE) {
6745                 p = mas->node;
6746                 p_min = mas->min;
6747                 p_max = mas->max;
6748                 mas_prev_node(mas, 0);
6749         }
6750
6751         if (p == MAS_NONE)
6752                 return;
6753
6754         mas->node = p;
6755         mas->max = p_max;
6756         mas->min = p_min;
6757 }
6758
6759 /* Tree validations */
6760 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6761                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth);
6762 static void mt_dump_range(unsigned long min, unsigned long max,
6763                           unsigned int depth)
6764 {
6765         static const char spaces[] = "                                ";
6766
6767         if (min == max)
6768                 pr_info("%.*s%lu: ", depth * 2, spaces, min);
6769         else
6770                 pr_info("%.*s%lu-%lu: ", depth * 2, spaces, min, max);
6771 }
6772
6773 static void mt_dump_entry(void *entry, unsigned long min, unsigned long max,
6774                           unsigned int depth)
6775 {
6776         mt_dump_range(min, max, depth);
6777
6778         if (xa_is_value(entry))
6779                 pr_cont("value %ld (0x%lx) [%p]\n", xa_to_value(entry),
6780                                 xa_to_value(entry), entry);
6781         else if (xa_is_zero(entry))
6782                 pr_cont("zero (%ld)\n", xa_to_internal(entry));
6783         else if (mt_is_reserved(entry))
6784                 pr_cont("UNKNOWN ENTRY (%p)\n", entry);
6785         else
6786                 pr_cont("%p\n", entry);
6787 }
6788
6789 static void mt_dump_range64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6790                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6791 {
6792         struct maple_range_64 *node = &mte_to_node(entry)->mr64;
6793         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6794         unsigned long first = min;
6795         int i;
6796
6797         pr_cont(" contents: ");
6798         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1; i++)
6799                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6800         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6801         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS; i++) {
6802                 unsigned long last = max;
6803
6804                 if (i < (MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1))
6805                         last = node->pivot[i];
6806                 else if (!node->slot[i] && max != mt_node_max(entry))
6807                         break;
6808                 if (last == 0 && i > 0)
6809                         break;
6810                 if (leaf)
6811                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6812                                         first, last, depth + 1);
6813                 else if (node->slot[i])
6814                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6815                                         first, last, depth + 1);
6816
6817                 if (last == max)
6818                         break;
6819                 if (last > max) {
6820                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6821                                         node, last, max, i);
6822                         break;
6823                 }
6824                 first = last + 1;
6825         }
6826 }
6827
6828 static void mt_dump_arange64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6829                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6830 {
6831         struct maple_arange_64 *node = &mte_to_node(entry)->ma64;
6832         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6833         unsigned long first = min;
6834         int i;
6835
6836         pr_cont(" contents: ");
6837         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++)
6838                 pr_cont("%lu ", node->gap[i]);
6839         pr_cont("| %02X %02X| ", node->meta.end, node->meta.gap);
6840         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1; i++)
6841                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6842         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6843         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++) {
6844                 unsigned long last = max;
6845
6846                 if (i < (MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1))
6847                         last = node->pivot[i];
6848                 else if (!node->slot[i])
6849                         break;
6850                 if (last == 0 && i > 0)
6851                         break;
6852                 if (leaf)
6853                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6854                                         first, last, depth + 1);
6855                 else if (node->slot[i])
6856                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6857                                         first, last, depth + 1);
6858
6859                 if (last == max)
6860                         break;
6861                 if (last > max) {
6862                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6863                                         node, last, max, i);
6864                         break;
6865                 }
6866                 first = last + 1;
6867         }
6868 }
6869
6870 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6871                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6872 {
6873         struct maple_node *node = mte_to_node(entry);
6874         unsigned int type = mte_node_type(entry);
6875         unsigned int i;
6876
6877         mt_dump_range(min, max, depth);
6878
6879         pr_cont("node %p depth %d type %d parent %p", node, depth, type,
6880                         node ? node->parent : NULL);
6881         switch (type) {
6882         case maple_dense:
6883                 pr_cont("\n");
6884                 for (i = 0; i < MAPLE_NODE_SLOTS; i++) {
6885                         if (min + i > max)
6886                                 pr_cont("OUT OF RANGE: ");
6887                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6888                                         min + i, min + i, depth);
6889                 }
6890                 break;
6891         case maple_leaf_64:
6892         case maple_range_64:
6893                 mt_dump_range64(mt, entry, min, max, depth);
6894                 break;
6895         case maple_arange_64:
6896                 mt_dump_arange64(mt, entry, min, max, depth);
6897                 break;
6898
6899         default:
6900                 pr_cont(" UNKNOWN TYPE\n");
6901         }
6902 }
6903
6904 void mt_dump(const struct maple_tree *mt)
6905 {
6906         void *entry = rcu_dereference_check(mt->ma_root, mt_locked(mt));
6907
6908         pr_info("maple_tree(%p) flags %X, height %u root %p\n",
6909                  mt, mt->ma_flags, mt_height(mt), entry);
6910         if (!xa_is_node(entry))
6911                 mt_dump_entry(entry, 0, 0, 0);
6912         else if (entry)
6913                 mt_dump_node(mt, entry, 0, mt_node_max(entry), 0);
6914 }
6915 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_dump);
6916
6917 /*
6918  * Calculate the maximum gap in a node and check if that's what is reported in
6919  * the parent (unless root).
6920  */
6921 static void mas_validate_gaps(struct ma_state *mas)
6922 {
6923         struct maple_enode *mte = mas->node;
6924         struct maple_node *p_mn;
6925         unsigned long gap = 0, max_gap = 0;
6926         unsigned long p_end, p_start = mas->min;
6927         unsigned char p_slot;
6928         unsigned long *gaps = NULL;
6929         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6930         int i;
6931
6932         if (ma_is_dense(mte_node_type(mte))) {
6933                 for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6934                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6935                                 if (gap > max_gap)
6936                                         max_gap = gap;
6937                                 gap = 0;
6938                                 continue;
6939                         }
6940                         gap++;
6941                 }
6942                 goto counted;
6943         }
6944
6945         gaps = ma_gaps(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6946         for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6947                 p_end = mas_logical_pivot(mas, pivots, i, mte_node_type(mte));
6948
6949                 if (!gaps) {
6950                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6951                                 gap = 0;
6952                                 goto not_empty;
6953                         }
6954
6955                         gap += p_end - p_start + 1;
6956                 } else {
6957                         void *entry = mas_get_slot(mas, i);
6958
6959                         gap = gaps[i];
6960                         if (!entry) {
6961                                 if (gap != p_end - p_start + 1) {
6962                                         pr_err("%p[%u] -> %p %lu != %lu - %lu + 1\n",
6963                                                 mas_mn(mas), i,
6964                                                 mas_get_slot(mas, i), gap,
6965                                                 p_end, p_start);
6966                                         mt_dump(mas->tree);
6967
6968                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
6969                                                 gap != p_end - p_start + 1);
6970                                 }
6971                         } else {
6972                                 if (gap > p_end - p_start + 1) {
6973                                         pr_err("%p[%u] %lu >= %lu - %lu + 1 (%lu)\n",
6974                                         mas_mn(mas), i, gap, p_end, p_start,
6975                                         p_end - p_start + 1);
6976                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
6977                                                 gap > p_end - p_start + 1);
6978                                 }
6979                         }
6980                 }
6981
6982                 if (gap > max_gap)
6983                         max_gap = gap;
6984 not_empty:
6985                 p_start = p_end + 1;
6986                 if (p_end >= mas->max)
6987                         break;
6988         }
6989
6990 counted:
6991         if (mte_is_root(mte))
6992                 return;
6993
6994         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
6995         p_mn = mte_parent(mte);
6996         MT_BUG_ON(mas->tree, max_gap > mas->max);
6997         if (ma_gaps(p_mn, mas_parent_enum(mas, mte))[p_slot] != max_gap) {
6998                 pr_err("gap %p[%u] != %lu\n", p_mn, p_slot, max_gap);
6999                 mt_dump(mas->tree);
7000         }
7001
7002         MT_BUG_ON(mas->tree,
7003                   ma_gaps(p_mn, mas_parent_enum(mas, mte))[p_slot] != max_gap);
7004 }
7005
7006 static void mas_validate_parent_slot(struct ma_state *mas)
7007 {
7008         struct maple_node *parent;
7009         struct maple_enode *node;
7010         enum maple_type p_type = mas_parent_enum(mas, mas->node);
7011         unsigned char p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
7012         void __rcu **slots;
7013         int i;
7014
7015         if (mte_is_root(mas->node))
7016                 return;
7017
7018         parent = mte_parent(mas->node);
7019         slots = ma_slots(parent, p_type);
7020         MT_BUG_ON(mas->tree, mas_mn(mas) == parent);
7021
7022         /* Check prev/next parent slot for duplicate node entry */
7023
7024         for (i = 0; i < mt_slots[p_type]; i++) {
7025                 node = mas_slot(mas, slots, i);
7026                 if (i == p_slot) {
7027                         if (node != mas->node)
7028                                 pr_err("parent %p[%u] does not have %p\n",
7029                                         parent, i, mas_mn(mas));
7030                         MT_BUG_ON(mas->tree, node != mas->node);
7031                 } else if (node == mas->node) {
7032                         pr_err("Invalid child %p at parent %p[%u] p_slot %u\n",
7033                                mas_mn(mas), parent, i, p_slot);
7034                         MT_BUG_ON(mas->tree, node == mas->node);
7035                 }
7036         }
7037 }
7038
7039 static void mas_validate_child_slot(struct ma_state *mas)
7040 {
7041         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7042         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7043         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mas->node), type);
7044         struct maple_enode *child;
7045         unsigned char i;
7046
7047         if (mte_is_leaf(mas->node))
7048                 return;
7049
7050         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7051                 child = mas_slot(mas, slots, i);
7052                 if (!pivots[i] || pivots[i] == mas->max)
7053                         break;
7054
7055                 if (!child)
7056                         break;
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 }
7073
7074 /*
7075  * Validate all pivots are within mas->min and mas->max.
7076  */
7077 static void mas_validate_limits(struct ma_state *mas)
7078 {
7079         int i;
7080         unsigned long prev_piv = 0;
7081         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7082         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7083         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
7084
7085         /* all limits are fine here. */
7086         if (mte_is_root(mas->node))
7087                 return;
7088
7089         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7090                 unsigned long piv;
7091
7092                 piv = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, type);
7093
7094                 if (!piv && (i != 0))
7095                         break;
7096
7097                 if (!mte_is_leaf(mas->node)) {
7098                         void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7099
7100                         if (!entry)
7101                                 pr_err("%p[%u] cannot be null\n",
7102                                        mas_mn(mas), i);
7103
7104                         MT_BUG_ON(mas->tree, !entry);
7105                 }
7106
7107                 if (prev_piv > piv) {
7108                         pr_err("%p[%u] piv %lu < prev_piv %lu\n",
7109                                 mas_mn(mas), i, piv, prev_piv);
7110                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < prev_piv);
7111                 }
7112
7113                 if (piv < mas->min) {
7114                         pr_err("%p[%u] %lu < %lu\n", mas_mn(mas), i,
7115                                 piv, mas->min);
7116                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < mas->min);
7117                 }
7118                 if (piv > mas->max) {
7119                         pr_err("%p[%u] %lu > %lu\n", mas_mn(mas), i,
7120                                 piv, mas->max);
7121                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv > mas->max);
7122                 }
7123                 prev_piv = piv;
7124                 if (piv == mas->max)
7125                         break;
7126         }
7127         for (i += 1; i < mt_slots[type]; i++) {
7128                 void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7129
7130                 if (entry && (i != mt_slots[type] - 1)) {
7131                         pr_err("%p[%u] should not have entry %p\n", mas_mn(mas),
7132                                i, entry);
7133                         MT_BUG_ON(mas->tree, entry != NULL);
7134                 }
7135
7136                 if (i < mt_pivots[type]) {
7137                         unsigned long piv = pivots[i];
7138
7139                         if (!piv)
7140                                 continue;
7141
7142                         pr_err("%p[%u] should not have piv %lu\n",
7143                                mas_mn(mas), i, piv);
7144                         MT_BUG_ON(mas->tree, i < mt_pivots[type] - 1);
7145                 }
7146         }
7147 }
7148
7149 static void mt_validate_nulls(struct maple_tree *mt)
7150 {
7151         void *entry, *last = (void *)1;
7152         unsigned char offset = 0;
7153         void __rcu **slots;
7154         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7155
7156         mas_start(&mas);
7157         if (mas_is_none(&mas) || (mas.node == MAS_ROOT))
7158                 return;
7159
7160         while (!mte_is_leaf(mas.node))
7161                 mas_descend(&mas);
7162
7163         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), mte_node_type(mas.node));
7164         do {
7165                 entry = mas_slot(&mas, slots, offset);
7166                 if (!last && !entry) {
7167                         pr_err("Sequential nulls end at %p[%u]\n",
7168                                 mas_mn(&mas), offset);
7169                 }
7170                 MT_BUG_ON(mt, !last && !entry);
7171                 last = entry;
7172                 if (offset == mas_data_end(&mas)) {
7173                         mas_next_node(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX);
7174                         if (mas_is_none(&mas))
7175                                 return;
7176                         offset = 0;
7177                         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node),
7178                                          mte_node_type(mas.node));
7179                 } else {
7180                         offset++;
7181                 }
7182
7183         } while (!mas_is_none(&mas));
7184 }
7185
7186 /*
7187  * validate a maple tree by checking:
7188  * 1. The limits (pivots are within mas->min to mas->max)
7189  * 2. The gap is correctly set in the parents
7190  */
7191 void mt_validate(struct maple_tree *mt)
7192 {
7193         unsigned char end;
7194
7195         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7196         rcu_read_lock();
7197         mas_start(&mas);
7198         if (!mas_searchable(&mas))
7199                 goto done;
7200
7201         mas_first_entry(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX, mte_node_type(mas.node));
7202         while (!mas_is_none(&mas)) {
7203                 MT_BUG_ON(mas.tree, mte_dead_node(mas.node));
7204                 if (!mte_is_root(mas.node)) {
7205                         end = mas_data_end(&mas);
7206                         if ((end < mt_min_slot_count(mas.node)) &&
7207                             (mas.max != ULONG_MAX)) {
7208                                 pr_err("Invalid size %u of %p\n", end,
7209                                 mas_mn(&mas));
7210                                 MT_BUG_ON(mas.tree, 1);
7211                         }
7212
7213                 }
7214                 mas_validate_parent_slot(&mas);
7215                 mas_validate_child_slot(&mas);
7216                 mas_validate_limits(&mas);
7217                 if (mt_is_alloc(mt))
7218                         mas_validate_gaps(&mas);
7219                 mas_dfs_postorder(&mas, ULONG_MAX);
7220         }
7221         mt_validate_nulls(mt);
7222 done:
7223         rcu_read_unlock();
7224
7225 }
7226 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_validate);
7227
7228 #endif /* CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE */