2309c4e1b58a23406f14480d580e2aba4f8d7cc2
[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 /* Functions */
150 static inline struct maple_node *mt_alloc_one(gfp_t gfp)
151 {
152         return kmem_cache_alloc(maple_node_cache, gfp);
153 }
154
155 static inline int mt_alloc_bulk(gfp_t gfp, size_t size, void **nodes)
156 {
157         return kmem_cache_alloc_bulk(maple_node_cache, gfp, size, nodes);
158 }
159
160 static inline void mt_free_bulk(size_t size, void __rcu **nodes)
161 {
162         kmem_cache_free_bulk(maple_node_cache, size, (void **)nodes);
163 }
164
165 static void mt_free_rcu(struct rcu_head *head)
166 {
167         struct maple_node *node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
168
169         kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
170 }
171
172 /*
173  * ma_free_rcu() - Use rcu callback to free a maple node
174  * @node: The node to free
175  *
176  * The maple tree uses the parent pointer to indicate this node is no longer in
177  * use and will be freed.
178  */
179 static void ma_free_rcu(struct maple_node *node)
180 {
181         WARN_ON(node->parent != ma_parent_ptr(node));
182         call_rcu(&node->rcu, mt_free_rcu);
183 }
184
185
186 static void mas_set_height(struct ma_state *mas)
187 {
188         unsigned int new_flags = mas->tree->ma_flags;
189
190         new_flags &= ~MT_FLAGS_HEIGHT_MASK;
191         BUG_ON(mas->depth > MAPLE_HEIGHT_MAX);
192         new_flags |= mas->depth << MT_FLAGS_HEIGHT_OFFSET;
193         mas->tree->ma_flags = new_flags;
194 }
195
196 static unsigned int mas_mt_height(struct ma_state *mas)
197 {
198         return mt_height(mas->tree);
199 }
200
201 static inline enum maple_type mte_node_type(const struct maple_enode *entry)
202 {
203         return ((unsigned long)entry >> MAPLE_NODE_TYPE_SHIFT) &
204                 MAPLE_NODE_TYPE_MASK;
205 }
206
207 static inline bool ma_is_dense(const enum maple_type type)
208 {
209         return type < maple_leaf_64;
210 }
211
212 static inline bool ma_is_leaf(const enum maple_type type)
213 {
214         return type < maple_range_64;
215 }
216
217 static inline bool mte_is_leaf(const struct maple_enode *entry)
218 {
219         return ma_is_leaf(mte_node_type(entry));
220 }
221
222 /*
223  * We also reserve values with the bottom two bits set to '10' which are
224  * below 4096
225  */
226 static inline bool mt_is_reserved(const void *entry)
227 {
228         return ((unsigned long)entry < MAPLE_RESERVED_RANGE) &&
229                 xa_is_internal(entry);
230 }
231
232 static inline void mas_set_err(struct ma_state *mas, long err)
233 {
234         mas->node = MA_ERROR(err);
235 }
236
237 static inline bool mas_is_ptr(struct ma_state *mas)
238 {
239         return mas->node == MAS_ROOT;
240 }
241
242 static inline bool mas_is_start(struct ma_state *mas)
243 {
244         return mas->node == MAS_START;
245 }
246
247 bool mas_is_err(struct ma_state *mas)
248 {
249         return xa_is_err(mas->node);
250 }
251
252 static inline bool mas_searchable(struct ma_state *mas)
253 {
254         if (mas_is_none(mas))
255                 return false;
256
257         if (mas_is_ptr(mas))
258                 return false;
259
260         return true;
261 }
262
263 static inline struct maple_node *mte_to_node(const struct maple_enode *entry)
264 {
265         return (struct maple_node *)((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
266 }
267
268 /*
269  * mte_to_mat() - Convert a maple encoded node to a maple topiary node.
270  * @entry: The maple encoded node
271  *
272  * Return: a maple topiary pointer
273  */
274 static inline struct maple_topiary *mte_to_mat(const struct maple_enode *entry)
275 {
276         return (struct maple_topiary *)
277                 ((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
278 }
279
280 /*
281  * mas_mn() - Get the maple state node.
282  * @mas: The maple state
283  *
284  * Return: the maple node (not encoded - bare pointer).
285  */
286 static inline struct maple_node *mas_mn(const struct ma_state *mas)
287 {
288         return mte_to_node(mas->node);
289 }
290
291 /*
292  * mte_set_node_dead() - Set a maple encoded node as dead.
293  * @mn: The maple encoded node.
294  */
295 static inline void mte_set_node_dead(struct maple_enode *mn)
296 {
297         mte_to_node(mn)->parent = ma_parent_ptr(mte_to_node(mn));
298         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
299 }
300
301 /* Bit 1 indicates the root is a node */
302 #define MAPLE_ROOT_NODE                 0x02
303 /* maple_type stored bit 3-6 */
304 #define MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT          0x03
305 /* Bit 2 means a NULL somewhere below */
306 #define MAPLE_ENODE_NULL                0x04
307
308 static inline struct maple_enode *mt_mk_node(const struct maple_node *node,
309                                              enum maple_type type)
310 {
311         return (void *)((unsigned long)node |
312                         (type << MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT) | MAPLE_ENODE_NULL);
313 }
314
315 static inline void *mte_mk_root(const struct maple_enode *node)
316 {
317         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ROOT_NODE);
318 }
319
320 static inline void *mte_safe_root(const struct maple_enode *node)
321 {
322         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ROOT_NODE);
323 }
324
325 static inline void mte_set_full(const struct maple_enode *node)
326 {
327         node = (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ENODE_NULL);
328 }
329
330 static inline void mte_clear_full(const struct maple_enode *node)
331 {
332         node = (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ENODE_NULL);
333 }
334
335 static inline bool ma_is_root(struct maple_node *node)
336 {
337         return ((unsigned long)node->parent & MA_ROOT_PARENT);
338 }
339
340 static inline bool mte_is_root(const struct maple_enode *node)
341 {
342         return ma_is_root(mte_to_node(node));
343 }
344
345 static inline bool mas_is_root_limits(const struct ma_state *mas)
346 {
347         return !mas->min && mas->max == ULONG_MAX;
348 }
349
350 static inline bool mt_is_alloc(struct maple_tree *mt)
351 {
352         return (mt->ma_flags & MT_FLAGS_ALLOC_RANGE);
353 }
354
355 /*
356  * The Parent Pointer
357  * Excluding root, the parent pointer is 256B aligned like all other tree nodes.
358  * When storing a 32 or 64 bit values, the offset can fit into 5 bits.  The 16
359  * bit values need an extra bit to store the offset.  This extra bit comes from
360  * a reuse of the last bit in the node type.  This is possible by using bit 1 to
361  * indicate if bit 2 is part of the type or the slot.
362  *
363  * Note types:
364  *  0x??1 = Root
365  *  0x?00 = 16 bit nodes
366  *  0x010 = 32 bit nodes
367  *  0x110 = 64 bit nodes
368  *
369  * Slot size and alignment
370  *  0b??1 : Root
371  *  0b?00 : 16 bit values, type in 0-1, slot in 2-7
372  *  0b010 : 32 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
373  *  0b110 : 64 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
374  */
375
376 #define MAPLE_PARENT_ROOT               0x01
377
378 #define MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT         0x03
379 #define MAPLE_PARENT_SLOT_MASK          0xF8
380
381 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT     0x02
382 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK      0xFC
383
384 #define MAPLE_PARENT_RANGE64            0x06
385 #define MAPLE_PARENT_RANGE32            0x04
386 #define MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16        0x02
387
388 /*
389  * mte_parent_shift() - Get the parent shift for the slot storage.
390  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long
391  * Return: The shift into that pointer to the star to of the slot
392  */
393 static inline unsigned long mte_parent_shift(unsigned long parent)
394 {
395         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
396         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
397                 return MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
398
399         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT;
400 }
401
402 /*
403  * mte_parent_slot_mask() - Get the slot mask for the parent.
404  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long.
405  * Return: The slot mask for that parent.
406  */
407 static inline unsigned long mte_parent_slot_mask(unsigned long parent)
408 {
409         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
410         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
411                 return MAPLE_PARENT_SLOT_MASK;
412
413         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK;
414 }
415
416 /*
417  * mas_parent_enum() - Return the maple_type of the parent from the stored
418  * parent type.
419  * @mas: The maple state
420  * @node: The maple_enode to extract the parent's enum
421  * Return: The node->parent maple_type
422  */
423 static inline
424 enum maple_type mte_parent_enum(struct maple_enode *p_enode,
425                                 struct maple_tree *mt)
426 {
427         unsigned long p_type;
428
429         p_type = (unsigned long)p_enode;
430         if (p_type & MAPLE_PARENT_ROOT)
431                 return 0; /* Validated in the caller. */
432
433         p_type &= MAPLE_NODE_MASK;
434         p_type = p_type & ~(MAPLE_PARENT_ROOT | mte_parent_slot_mask(p_type));
435
436         switch (p_type) {
437         case MAPLE_PARENT_RANGE64: /* or MAPLE_PARENT_ARANGE64 */
438                 if (mt_is_alloc(mt))
439                         return maple_arange_64;
440                 return maple_range_64;
441         }
442
443         return 0;
444 }
445
446 static inline
447 enum maple_type mas_parent_enum(struct ma_state *mas, struct maple_enode *enode)
448 {
449         return mte_parent_enum(ma_enode_ptr(mte_to_node(enode)->parent), mas->tree);
450 }
451
452 /*
453  * mte_set_parent() - Set the parent node and encode the slot
454  * @enode: The encoded maple node.
455  * @parent: The encoded maple node that is the parent of @enode.
456  * @slot: The slot that @enode resides in @parent.
457  *
458  * Slot number is encoded in the enode->parent bit 3-6 or 2-6, depending on the
459  * parent type.
460  */
461 static inline
462 void mte_set_parent(struct maple_enode *enode, const struct maple_enode *parent,
463                     unsigned char slot)
464 {
465         unsigned long val = (unsigned long) parent;
466         unsigned long shift;
467         unsigned long type;
468         enum maple_type p_type = mte_node_type(parent);
469
470         BUG_ON(p_type == maple_dense);
471         BUG_ON(p_type == maple_leaf_64);
472
473         switch (p_type) {
474         case maple_range_64:
475         case maple_arange_64:
476                 shift = MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
477                 type = MAPLE_PARENT_RANGE64;
478                 break;
479         default:
480         case maple_dense:
481         case maple_leaf_64:
482                 shift = type = 0;
483                 break;
484         }
485
486         val &= ~MAPLE_NODE_MASK; /* Clear all node metadata in parent */
487         val |= (slot << shift) | type;
488         mte_to_node(enode)->parent = ma_parent_ptr(val);
489 }
490
491 /*
492  * mte_parent_slot() - get the parent slot of @enode.
493  * @enode: The encoded maple node.
494  *
495  * Return: The slot in the parent node where @enode resides.
496  */
497 static inline unsigned int mte_parent_slot(const struct maple_enode *enode)
498 {
499         unsigned long val = (unsigned long) mte_to_node(enode)->parent;
500
501         /* Root. */
502         if (val & 1)
503                 return 0;
504
505         /*
506          * Okay to use MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK as the last bit will be lost
507          * by shift if the parent shift is MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT
508          */
509         return (val & MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK) >> mte_parent_shift(val);
510 }
511
512 /*
513  * mte_parent() - Get the parent of @node.
514  * @node: The encoded maple node.
515  *
516  * Return: The parent maple node.
517  */
518 static inline struct maple_node *mte_parent(const struct maple_enode *enode)
519 {
520         return (void *)((unsigned long)
521                         (mte_to_node(enode)->parent) & ~MAPLE_NODE_MASK);
522 }
523
524 /*
525  * ma_dead_node() - check if the @enode is dead.
526  * @enode: The encoded maple node
527  *
528  * Return: true if dead, false otherwise.
529  */
530 static inline bool ma_dead_node(const struct maple_node *node)
531 {
532         struct maple_node *parent;
533
534         /* Do not reorder reads from the node prior to the parent check */
535         smp_rmb();
536         parent = (void *)((unsigned long) node->parent & ~MAPLE_NODE_MASK);
537         return (parent == node);
538 }
539
540 /*
541  * mte_dead_node() - check if the @enode is dead.
542  * @enode: The encoded maple node
543  *
544  * Return: true if dead, false otherwise.
545  */
546 static inline bool mte_dead_node(const struct maple_enode *enode)
547 {
548         struct maple_node *parent, *node;
549
550         node = mte_to_node(enode);
551         /* Do not reorder reads from the node prior to the parent check */
552         smp_rmb();
553         parent = mte_parent(enode);
554         return (parent == node);
555 }
556
557 /*
558  * mas_allocated() - Get the number of nodes allocated in a maple state.
559  * @mas: The maple state
560  *
561  * The ma_state alloc member is overloaded to hold a pointer to the first
562  * allocated node or to the number of requested nodes to allocate.  If bit 0 is
563  * set, then the alloc contains the number of requested nodes.  If there is an
564  * allocated node, then the total allocated nodes is in that node.
565  *
566  * Return: The total number of nodes allocated
567  */
568 static inline unsigned long mas_allocated(const struct ma_state *mas)
569 {
570         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1))
571                 return 0;
572
573         return mas->alloc->total;
574 }
575
576 /*
577  * mas_set_alloc_req() - Set the requested number of allocations.
578  * @mas: the maple state
579  * @count: the number of allocations.
580  *
581  * The requested number of allocations is either in the first allocated node,
582  * located in @mas->alloc->request_count, or directly in @mas->alloc if there is
583  * no allocated node.  Set the request either in the node or do the necessary
584  * encoding to store in @mas->alloc directly.
585  */
586 static inline void mas_set_alloc_req(struct ma_state *mas, unsigned long count)
587 {
588         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)) {
589                 if (!count)
590                         mas->alloc = NULL;
591                 else
592                         mas->alloc = (struct maple_alloc *)(((count) << 1U) | 1U);
593                 return;
594         }
595
596         mas->alloc->request_count = count;
597 }
598
599 /*
600  * mas_alloc_req() - get the requested number of allocations.
601  * @mas: The maple state
602  *
603  * The alloc count is either stored directly in @mas, or in
604  * @mas->alloc->request_count if there is at least one node allocated.  Decode
605  * the request count if it's stored directly in @mas->alloc.
606  *
607  * Return: The allocation request count.
608  */
609 static inline unsigned int mas_alloc_req(const struct ma_state *mas)
610 {
611         if ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)
612                 return (unsigned long)(mas->alloc) >> 1;
613         else if (mas->alloc)
614                 return mas->alloc->request_count;
615         return 0;
616 }
617
618 /*
619  * ma_pivots() - Get a pointer to the maple node pivots.
620  * @node - the maple node
621  * @type - the node type
622  *
623  * In the event of a dead node, this array may be %NULL
624  *
625  * Return: A pointer to the maple node pivots
626  */
627 static inline unsigned long *ma_pivots(struct maple_node *node,
628                                            enum maple_type type)
629 {
630         switch (type) {
631         case maple_arange_64:
632                 return node->ma64.pivot;
633         case maple_range_64:
634         case maple_leaf_64:
635                 return node->mr64.pivot;
636         case maple_dense:
637                 return NULL;
638         }
639         return NULL;
640 }
641
642 /*
643  * ma_gaps() - Get a pointer to the maple node gaps.
644  * @node - the maple node
645  * @type - the node type
646  *
647  * Return: A pointer to the maple node gaps
648  */
649 static inline unsigned long *ma_gaps(struct maple_node *node,
650                                      enum maple_type type)
651 {
652         switch (type) {
653         case maple_arange_64:
654                 return node->ma64.gap;
655         case maple_range_64:
656         case maple_leaf_64:
657         case maple_dense:
658                 return NULL;
659         }
660         return NULL;
661 }
662
663 /*
664  * mte_pivot() - Get the pivot at @piv of the maple encoded node.
665  * @mn: The maple encoded node.
666  * @piv: The pivot.
667  *
668  * Return: the pivot at @piv of @mn.
669  */
670 static inline unsigned long mte_pivot(const struct maple_enode *mn,
671                                  unsigned char piv)
672 {
673         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
674         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
675
676         if (piv >= mt_pivots[type]) {
677                 WARN_ON(1);
678                 return 0;
679         }
680         switch (type) {
681         case maple_arange_64:
682                 return node->ma64.pivot[piv];
683         case maple_range_64:
684         case maple_leaf_64:
685                 return node->mr64.pivot[piv];
686         case maple_dense:
687                 return 0;
688         }
689         return 0;
690 }
691
692 /*
693  * mas_safe_pivot() - get the pivot at @piv or mas->max.
694  * @mas: The maple state
695  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
696  * @piv: The pivot to fetch
697  * @type: The maple node type
698  *
699  * Return: The pivot at @piv within the limit of the @pivots array, @mas->max
700  * otherwise.
701  */
702 static inline unsigned long
703 mas_safe_pivot(const struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
704                unsigned char piv, enum maple_type type)
705 {
706         if (piv >= mt_pivots[type])
707                 return mas->max;
708
709         return pivots[piv];
710 }
711
712 /*
713  * mas_safe_min() - Return the minimum for a given offset.
714  * @mas: The maple state
715  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
716  * @offset: The offset into the pivot array
717  *
718  * Return: The minimum range value that is contained in @offset.
719  */
720 static inline unsigned long
721 mas_safe_min(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots, unsigned char offset)
722 {
723         if (likely(offset))
724                 return pivots[offset - 1] + 1;
725
726         return mas->min;
727 }
728
729 /*
730  * mas_logical_pivot() - Get the logical pivot of a given offset.
731  * @mas: The maple state
732  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
733  * @offset: The offset into the pivot array
734  * @type: The maple node type
735  *
736  * When there is no value at a pivot (beyond the end of the data), then the
737  * pivot is actually @mas->max.
738  *
739  * Return: the logical pivot of a given @offset.
740  */
741 static inline unsigned long
742 mas_logical_pivot(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
743                   unsigned char offset, enum maple_type type)
744 {
745         unsigned long lpiv = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
746
747         if (likely(lpiv))
748                 return lpiv;
749
750         if (likely(offset))
751                 return mas->max;
752
753         return lpiv;
754 }
755
756 /*
757  * mte_set_pivot() - Set a pivot to a value in an encoded maple node.
758  * @mn: The encoded maple node
759  * @piv: The pivot offset
760  * @val: The value of the pivot
761  */
762 static inline void mte_set_pivot(struct maple_enode *mn, unsigned char piv,
763                                 unsigned long val)
764 {
765         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
766         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
767
768         BUG_ON(piv >= mt_pivots[type]);
769         switch (type) {
770         default:
771         case maple_range_64:
772         case maple_leaf_64:
773                 node->mr64.pivot[piv] = val;
774                 break;
775         case maple_arange_64:
776                 node->ma64.pivot[piv] = val;
777                 break;
778         case maple_dense:
779                 break;
780         }
781
782 }
783
784 /*
785  * ma_slots() - Get a pointer to the maple node slots.
786  * @mn: The maple node
787  * @mt: The maple node type
788  *
789  * Return: A pointer to the maple node slots
790  */
791 static inline void __rcu **ma_slots(struct maple_node *mn, enum maple_type mt)
792 {
793         switch (mt) {
794         default:
795         case maple_arange_64:
796                 return mn->ma64.slot;
797         case maple_range_64:
798         case maple_leaf_64:
799                 return mn->mr64.slot;
800         case maple_dense:
801                 return mn->slot;
802         }
803 }
804
805 static inline bool mt_locked(const struct maple_tree *mt)
806 {
807         return mt_external_lock(mt) ? mt_lock_is_held(mt) :
808                 lockdep_is_held(&mt->ma_lock);
809 }
810
811 static inline void *mt_slot(const struct maple_tree *mt,
812                 void __rcu **slots, unsigned char offset)
813 {
814         return rcu_dereference_check(slots[offset], mt_locked(mt));
815 }
816
817 static inline void *mt_slot_locked(struct maple_tree *mt, void __rcu **slots,
818                                    unsigned char offset)
819 {
820         return rcu_dereference_protected(slots[offset], mt_locked(mt));
821 }
822 /*
823  * mas_slot_locked() - Get the slot value when holding the maple tree lock.
824  * @mas: The maple state
825  * @slots: The pointer to the slots
826  * @offset: The offset into the slots array to fetch
827  *
828  * Return: The entry stored in @slots at the @offset.
829  */
830 static inline void *mas_slot_locked(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
831                                        unsigned char offset)
832 {
833         return mt_slot_locked(mas->tree, slots, offset);
834 }
835
836 /*
837  * mas_slot() - Get the slot value when not holding the maple tree lock.
838  * @mas: The maple state
839  * @slots: The pointer to the slots
840  * @offset: The offset into the slots array to fetch
841  *
842  * Return: The entry stored in @slots at the @offset
843  */
844 static inline void *mas_slot(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
845                              unsigned char offset)
846 {
847         return mt_slot(mas->tree, slots, offset);
848 }
849
850 /*
851  * mas_root() - Get the maple tree root.
852  * @mas: The maple state.
853  *
854  * Return: The pointer to the root of the tree
855  */
856 static inline void *mas_root(struct ma_state *mas)
857 {
858         return rcu_dereference_check(mas->tree->ma_root, mt_locked(mas->tree));
859 }
860
861 static inline void *mt_root_locked(struct maple_tree *mt)
862 {
863         return rcu_dereference_protected(mt->ma_root, mt_locked(mt));
864 }
865
866 /*
867  * mas_root_locked() - Get the maple tree root when holding the maple tree lock.
868  * @mas: The maple state.
869  *
870  * Return: The pointer to the root of the tree
871  */
872 static inline void *mas_root_locked(struct ma_state *mas)
873 {
874         return mt_root_locked(mas->tree);
875 }
876
877 static inline struct maple_metadata *ma_meta(struct maple_node *mn,
878                                              enum maple_type mt)
879 {
880         switch (mt) {
881         case maple_arange_64:
882                 return &mn->ma64.meta;
883         default:
884                 return &mn->mr64.meta;
885         }
886 }
887
888 /*
889  * ma_set_meta() - Set the metadata information of a node.
890  * @mn: The maple node
891  * @mt: The maple node type
892  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
893  * @end: The end of the data in this node.
894  */
895 static inline void ma_set_meta(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
896                                unsigned char offset, unsigned char end)
897 {
898         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
899
900         meta->gap = offset;
901         meta->end = end;
902 }
903
904 /*
905  * mt_clear_meta() - clear the metadata information of a node, if it exists
906  * @mt: The maple tree
907  * @mn: The maple node
908  * @type: The maple node type
909  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
910  * @end: The end of the data in this node.
911  */
912 static inline void mt_clear_meta(struct maple_tree *mt, struct maple_node *mn,
913                                   enum maple_type type)
914 {
915         struct maple_metadata *meta;
916         unsigned long *pivots;
917         void __rcu **slots;
918         void *next;
919
920         switch (type) {
921         case maple_range_64:
922                 pivots = mn->mr64.pivot;
923                 if (unlikely(pivots[MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2])) {
924                         slots = mn->mr64.slot;
925                         next = mt_slot_locked(mt, slots,
926                                               MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1);
927                         if (unlikely((mte_to_node(next) &&
928                                       mte_node_type(next))))
929                                 return; /* no metadata, could be node */
930                 }
931                 fallthrough;
932         case maple_arange_64:
933                 meta = ma_meta(mn, type);
934                 break;
935         default:
936                 return;
937         }
938
939         meta->gap = 0;
940         meta->end = 0;
941 }
942
943 /*
944  * ma_meta_end() - Get the data end of a node from the metadata
945  * @mn: The maple node
946  * @mt: The maple node type
947  */
948 static inline unsigned char ma_meta_end(struct maple_node *mn,
949                                         enum maple_type mt)
950 {
951         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
952
953         return meta->end;
954 }
955
956 /*
957  * ma_meta_gap() - Get the largest gap location of a node from the metadata
958  * @mn: The maple node
959  * @mt: The maple node type
960  */
961 static inline unsigned char ma_meta_gap(struct maple_node *mn,
962                                         enum maple_type mt)
963 {
964         BUG_ON(mt != maple_arange_64);
965
966         return mn->ma64.meta.gap;
967 }
968
969 /*
970  * ma_set_meta_gap() - Set the largest gap location in a nodes metadata
971  * @mn: The maple node
972  * @mn: The maple node type
973  * @offset: The location of the largest gap.
974  */
975 static inline void ma_set_meta_gap(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
976                                    unsigned char offset)
977 {
978
979         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
980
981         meta->gap = offset;
982 }
983
984 /*
985  * mat_add() - Add a @dead_enode to the ma_topiary of a list of dead nodes.
986  * @mat - the ma_topiary, a linked list of dead nodes.
987  * @dead_enode - the node to be marked as dead and added to the tail of the list
988  *
989  * Add the @dead_enode to the linked list in @mat.
990  */
991 static inline void mat_add(struct ma_topiary *mat,
992                            struct maple_enode *dead_enode)
993 {
994         mte_set_node_dead(dead_enode);
995         mte_to_mat(dead_enode)->next = NULL;
996         if (!mat->tail) {
997                 mat->tail = mat->head = dead_enode;
998                 return;
999         }
1000
1001         mte_to_mat(mat->tail)->next = dead_enode;
1002         mat->tail = dead_enode;
1003 }
1004
1005 static void mte_destroy_walk(struct maple_enode *, struct maple_tree *);
1006 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used);
1007
1008 /*
1009  * mas_mat_free() - Free all nodes in a dead list.
1010  * @mas - the maple state
1011  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
1012  *
1013  * Free walk a dead list.
1014  */
1015 static void mas_mat_free(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
1016 {
1017         struct maple_enode *next;
1018
1019         while (mat->head) {
1020                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
1021                 mas_free(mas, mat->head);
1022                 mat->head = next;
1023         }
1024 }
1025
1026 /*
1027  * mas_mat_destroy() - Free all nodes and subtrees in a dead list.
1028  * @mas - the maple state
1029  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
1030  *
1031  * Destroy walk a dead list.
1032  */
1033 static void mas_mat_destroy(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
1034 {
1035         struct maple_enode *next;
1036
1037         while (mat->head) {
1038                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
1039                 mte_destroy_walk(mat->head, mat->mtree);
1040                 mat->head = next;
1041         }
1042 }
1043 /*
1044  * mas_descend() - Descend into the slot stored in the ma_state.
1045  * @mas - the maple state.
1046  *
1047  * Note: Not RCU safe, only use in write side or debug code.
1048  */
1049 static inline void mas_descend(struct ma_state *mas)
1050 {
1051         enum maple_type type;
1052         unsigned long *pivots;
1053         struct maple_node *node;
1054         void __rcu **slots;
1055
1056         node = mas_mn(mas);
1057         type = mte_node_type(mas->node);
1058         pivots = ma_pivots(node, type);
1059         slots = ma_slots(node, type);
1060
1061         if (mas->offset)
1062                 mas->min = pivots[mas->offset - 1] + 1;
1063         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
1064         mas->node = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
1065 }
1066
1067 /*
1068  * mte_set_gap() - Set a maple node gap.
1069  * @mn: The encoded maple node
1070  * @gap: The offset of the gap to set
1071  * @val: The gap value
1072  */
1073 static inline void mte_set_gap(const struct maple_enode *mn,
1074                                  unsigned char gap, unsigned long val)
1075 {
1076         switch (mte_node_type(mn)) {
1077         default:
1078                 break;
1079         case maple_arange_64:
1080                 mte_to_node(mn)->ma64.gap[gap] = val;
1081                 break;
1082         }
1083 }
1084
1085 /*
1086  * mas_ascend() - Walk up a level of the tree.
1087  * @mas: The maple state
1088  *
1089  * Sets the @mas->max and @mas->min to the correct values when walking up.  This
1090  * may cause several levels of walking up to find the correct min and max.
1091  * May find a dead node which will cause a premature return.
1092  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise
1093  */
1094 static int mas_ascend(struct ma_state *mas)
1095 {
1096         struct maple_enode *p_enode; /* parent enode. */
1097         struct maple_enode *a_enode; /* ancestor enode. */
1098         struct maple_node *a_node; /* ancestor node. */
1099         struct maple_node *p_node; /* parent node. */
1100         unsigned char a_slot;
1101         enum maple_type a_type;
1102         unsigned long min, max;
1103         unsigned long *pivots;
1104         unsigned char offset;
1105         bool set_max = false, set_min = false;
1106
1107         a_node = mas_mn(mas);
1108         if (ma_is_root(a_node)) {
1109                 mas->offset = 0;
1110                 return 0;
1111         }
1112
1113         p_node = mte_parent(mas->node);
1114         if (unlikely(a_node == p_node))
1115                 return 1;
1116         a_type = mas_parent_enum(mas, mas->node);
1117         offset = mte_parent_slot(mas->node);
1118         a_enode = mt_mk_node(p_node, a_type);
1119
1120         /* Check to make sure all parent information is still accurate */
1121         if (p_node != mte_parent(mas->node))
1122                 return 1;
1123
1124         mas->node = a_enode;
1125         mas->offset = offset;
1126
1127         if (mte_is_root(a_enode)) {
1128                 mas->max = ULONG_MAX;
1129                 mas->min = 0;
1130                 return 0;
1131         }
1132
1133         min = 0;
1134         max = ULONG_MAX;
1135         do {
1136                 p_enode = a_enode;
1137                 a_type = mas_parent_enum(mas, p_enode);
1138                 a_node = mte_parent(p_enode);
1139                 a_slot = mte_parent_slot(p_enode);
1140                 a_enode = mt_mk_node(a_node, a_type);
1141                 pivots = ma_pivots(a_node, a_type);
1142
1143                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1144                         return 1;
1145
1146                 if (!set_min && a_slot) {
1147                         set_min = true;
1148                         min = pivots[a_slot - 1] + 1;
1149                 }
1150
1151                 if (!set_max && a_slot < mt_pivots[a_type]) {
1152                         set_max = true;
1153                         max = pivots[a_slot];
1154                 }
1155
1156                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1157                         return 1;
1158
1159                 if (unlikely(ma_is_root(a_node)))
1160                         break;
1161
1162         } while (!set_min || !set_max);
1163
1164         mas->max = max;
1165         mas->min = min;
1166         return 0;
1167 }
1168
1169 /*
1170  * mas_pop_node() - Get a previously allocated maple node from the maple state.
1171  * @mas: The maple state
1172  *
1173  * Return: A pointer to a maple node.
1174  */
1175 static inline struct maple_node *mas_pop_node(struct ma_state *mas)
1176 {
1177         struct maple_alloc *ret, *node = mas->alloc;
1178         unsigned long total = mas_allocated(mas);
1179         unsigned int req = mas_alloc_req(mas);
1180
1181         /* nothing or a request pending. */
1182         if (WARN_ON(!total))
1183                 return NULL;
1184
1185         if (total == 1) {
1186                 /* single allocation in this ma_state */
1187                 mas->alloc = NULL;
1188                 ret = node;
1189                 goto single_node;
1190         }
1191
1192         if (node->node_count == 1) {
1193                 /* Single allocation in this node. */
1194                 mas->alloc = node->slot[0];
1195                 mas->alloc->total = node->total - 1;
1196                 ret = node;
1197                 goto new_head;
1198         }
1199         node->total--;
1200         ret = node->slot[--node->node_count];
1201         node->slot[node->node_count] = NULL;
1202
1203 single_node:
1204 new_head:
1205         if (req) {
1206                 req++;
1207                 mas_set_alloc_req(mas, req);
1208         }
1209
1210         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
1211         return (struct maple_node *)ret;
1212 }
1213
1214 /*
1215  * mas_push_node() - Push a node back on the maple state allocation.
1216  * @mas: The maple state
1217  * @used: The used maple node
1218  *
1219  * Stores the maple node back into @mas->alloc for reuse.  Updates allocated and
1220  * requested node count as necessary.
1221  */
1222 static inline void mas_push_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *used)
1223 {
1224         struct maple_alloc *reuse = (struct maple_alloc *)used;
1225         struct maple_alloc *head = mas->alloc;
1226         unsigned long count;
1227         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1228
1229         count = mas_allocated(mas);
1230
1231         reuse->request_count = 0;
1232         reuse->node_count = 0;
1233         if (count && (head->node_count < MAPLE_ALLOC_SLOTS)) {
1234                 head->slot[head->node_count++] = reuse;
1235                 head->total++;
1236                 goto done;
1237         }
1238
1239         reuse->total = 1;
1240         if ((head) && !((unsigned long)head & 0x1)) {
1241                 reuse->slot[0] = head;
1242                 reuse->node_count = 1;
1243                 reuse->total += head->total;
1244         }
1245
1246         mas->alloc = reuse;
1247 done:
1248         if (requested > 1)
1249                 mas_set_alloc_req(mas, requested - 1);
1250 }
1251
1252 /*
1253  * mas_alloc_nodes() - Allocate nodes into a maple state
1254  * @mas: The maple state
1255  * @gfp: The GFP Flags
1256  */
1257 static inline void mas_alloc_nodes(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
1258 {
1259         struct maple_alloc *node;
1260         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1261         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1262         unsigned int count;
1263         void **slots = NULL;
1264         unsigned int max_req = 0;
1265
1266         if (!requested)
1267                 return;
1268
1269         mas_set_alloc_req(mas, 0);
1270         if (mas->mas_flags & MA_STATE_PREALLOC) {
1271                 if (allocated)
1272                         return;
1273                 WARN_ON(!allocated);
1274         }
1275
1276         if (!allocated || mas->alloc->node_count == MAPLE_ALLOC_SLOTS) {
1277                 node = (struct maple_alloc *)mt_alloc_one(gfp);
1278                 if (!node)
1279                         goto nomem_one;
1280
1281                 if (allocated) {
1282                         node->slot[0] = mas->alloc;
1283                         node->node_count = 1;
1284                 } else {
1285                         node->node_count = 0;
1286                 }
1287
1288                 mas->alloc = node;
1289                 node->total = ++allocated;
1290                 requested--;
1291         }
1292
1293         node = mas->alloc;
1294         node->request_count = 0;
1295         while (requested) {
1296                 max_req = MAPLE_ALLOC_SLOTS;
1297                 if (node->node_count) {
1298                         unsigned int offset = node->node_count;
1299
1300                         slots = (void **)&node->slot[offset];
1301                         max_req -= offset;
1302                 } else {
1303                         slots = (void **)&node->slot;
1304                 }
1305
1306                 max_req = min(requested, max_req);
1307                 count = mt_alloc_bulk(gfp, max_req, slots);
1308                 if (!count)
1309                         goto nomem_bulk;
1310
1311                 node->node_count += count;
1312                 allocated += count;
1313                 node = node->slot[0];
1314                 node->node_count = 0;
1315                 node->request_count = 0;
1316                 requested -= count;
1317         }
1318         mas->alloc->total = allocated;
1319         return;
1320
1321 nomem_bulk:
1322         /* Clean up potential freed allocations on bulk failure */
1323         memset(slots, 0, max_req * sizeof(unsigned long));
1324 nomem_one:
1325         mas_set_alloc_req(mas, requested);
1326         if (mas->alloc && !(((unsigned long)mas->alloc & 0x1)))
1327                 mas->alloc->total = allocated;
1328         mas_set_err(mas, -ENOMEM);
1329         return;
1330
1331 }
1332
1333 /*
1334  * mas_free() - Free an encoded maple node
1335  * @mas: The maple state
1336  * @used: The encoded maple node to free.
1337  *
1338  * Uses rcu free if necessary, pushes @used back on the maple state allocations
1339  * otherwise.
1340  */
1341 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used)
1342 {
1343         struct maple_node *tmp = mte_to_node(used);
1344
1345         if (mt_in_rcu(mas->tree))
1346                 ma_free_rcu(tmp);
1347         else
1348                 mas_push_node(mas, tmp);
1349 }
1350
1351 /*
1352  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1353  * there is not enough nodes.
1354  * @mas: The maple state
1355  * @count: The number of nodes needed
1356  * @gfp: the gfp flags
1357  */
1358 static void mas_node_count_gfp(struct ma_state *mas, int count, gfp_t gfp)
1359 {
1360         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1361
1362         if (allocated < count) {
1363                 mas_set_alloc_req(mas, count - allocated);
1364                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
1365         }
1366 }
1367
1368 /*
1369  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1370  * there is not enough nodes.
1371  * @mas: The maple state
1372  * @count: The number of nodes needed
1373  *
1374  * Note: Uses GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN for gfp flags.
1375  */
1376 static void mas_node_count(struct ma_state *mas, int count)
1377 {
1378         return mas_node_count_gfp(mas, count, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1379 }
1380
1381 /*
1382  * mas_start() - Sets up maple state for operations.
1383  * @mas: The maple state.
1384  *
1385  * If mas->node == MAS_START, then set the min, max and depth to
1386  * defaults.
1387  *
1388  * Return:
1389  * - If mas->node is an error or not MAS_START, return NULL.
1390  * - If it's an empty tree:     NULL & mas->node == MAS_NONE
1391  * - If it's a single entry:    The entry & mas->node == MAS_ROOT
1392  * - If it's a tree:            NULL & mas->node == safe root node.
1393  */
1394 static inline struct maple_enode *mas_start(struct ma_state *mas)
1395 {
1396         if (likely(mas_is_start(mas))) {
1397                 struct maple_enode *root;
1398
1399                 mas->min = 0;
1400                 mas->max = ULONG_MAX;
1401                 mas->depth = 0;
1402
1403 retry:
1404                 root = mas_root(mas);
1405                 /* Tree with nodes */
1406                 if (likely(xa_is_node(root))) {
1407                         mas->depth = 1;
1408                         mas->node = mte_safe_root(root);
1409                         mas->offset = 0;
1410                         if (mte_dead_node(mas->node))
1411                                 goto retry;
1412
1413                         return NULL;
1414                 }
1415
1416                 /* empty tree */
1417                 if (unlikely(!root)) {
1418                         mas->node = MAS_NONE;
1419                         mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1420                         return NULL;
1421                 }
1422
1423                 /* Single entry tree */
1424                 mas->node = MAS_ROOT;
1425                 mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1426
1427                 /* Single entry tree. */
1428                 if (mas->index > 0)
1429                         return NULL;
1430
1431                 return root;
1432         }
1433
1434         return NULL;
1435 }
1436
1437 /*
1438  * ma_data_end() - Find the end of the data in a node.
1439  * @node: The maple node
1440  * @type: The maple node type
1441  * @pivots: The array of pivots in the node
1442  * @max: The maximum value in the node
1443  *
1444  * Uses metadata to find the end of the data when possible.
1445  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1446  */
1447 static inline unsigned char ma_data_end(struct maple_node *node,
1448                                         enum maple_type type,
1449                                         unsigned long *pivots,
1450                                         unsigned long max)
1451 {
1452         unsigned char offset;
1453
1454         if (!pivots)
1455                 return 0;
1456
1457         if (type == maple_arange_64)
1458                 return ma_meta_end(node, type);
1459
1460         offset = mt_pivots[type] - 1;
1461         if (likely(!pivots[offset]))
1462                 return ma_meta_end(node, type);
1463
1464         if (likely(pivots[offset] == max))
1465                 return offset;
1466
1467         return mt_pivots[type];
1468 }
1469
1470 /*
1471  * mas_data_end() - Find the end of the data (slot).
1472  * @mas: the maple state
1473  *
1474  * This method is optimized to check the metadata of a node if the node type
1475  * supports data end metadata.
1476  *
1477  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1478  */
1479 static inline unsigned char mas_data_end(struct ma_state *mas)
1480 {
1481         enum maple_type type;
1482         struct maple_node *node;
1483         unsigned char offset;
1484         unsigned long *pivots;
1485
1486         type = mte_node_type(mas->node);
1487         node = mas_mn(mas);
1488         if (type == maple_arange_64)
1489                 return ma_meta_end(node, type);
1490
1491         pivots = ma_pivots(node, type);
1492         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
1493                 return 0;
1494
1495         offset = mt_pivots[type] - 1;
1496         if (likely(!pivots[offset]))
1497                 return ma_meta_end(node, type);
1498
1499         if (likely(pivots[offset] == mas->max))
1500                 return offset;
1501
1502         return mt_pivots[type];
1503 }
1504
1505 /*
1506  * mas_leaf_max_gap() - Returns the largest gap in a leaf node
1507  * @mas - the maple state
1508  *
1509  * Return: The maximum gap in the leaf.
1510  */
1511 static unsigned long mas_leaf_max_gap(struct ma_state *mas)
1512 {
1513         enum maple_type mt;
1514         unsigned long pstart, gap, max_gap;
1515         struct maple_node *mn;
1516         unsigned long *pivots;
1517         void __rcu **slots;
1518         unsigned char i;
1519         unsigned char max_piv;
1520
1521         mt = mte_node_type(mas->node);
1522         mn = mas_mn(mas);
1523         slots = ma_slots(mn, mt);
1524         max_gap = 0;
1525         if (unlikely(ma_is_dense(mt))) {
1526                 gap = 0;
1527                 for (i = 0; i < mt_slots[mt]; i++) {
1528                         if (slots[i]) {
1529                                 if (gap > max_gap)
1530                                         max_gap = gap;
1531                                 gap = 0;
1532                         } else {
1533                                 gap++;
1534                         }
1535                 }
1536                 if (gap > max_gap)
1537                         max_gap = gap;
1538                 return max_gap;
1539         }
1540
1541         /*
1542          * Check the first implied pivot optimizes the loop below and slot 1 may
1543          * be skipped if there is a gap in slot 0.
1544          */
1545         pivots = ma_pivots(mn, mt);
1546         if (likely(!slots[0])) {
1547                 max_gap = pivots[0] - mas->min + 1;
1548                 i = 2;
1549         } else {
1550                 i = 1;
1551         }
1552
1553         /* reduce max_piv as the special case is checked before the loop */
1554         max_piv = ma_data_end(mn, mt, pivots, mas->max) - 1;
1555         /*
1556          * Check end implied pivot which can only be a gap on the right most
1557          * node.
1558          */
1559         if (unlikely(mas->max == ULONG_MAX) && !slots[max_piv + 1]) {
1560                 gap = ULONG_MAX - pivots[max_piv];
1561                 if (gap > max_gap)
1562                         max_gap = gap;
1563         }
1564
1565         for (; i <= max_piv; i++) {
1566                 /* data == no gap. */
1567                 if (likely(slots[i]))
1568                         continue;
1569
1570                 pstart = pivots[i - 1];
1571                 gap = pivots[i] - pstart;
1572                 if (gap > max_gap)
1573                         max_gap = gap;
1574
1575                 /* There cannot be two gaps in a row. */
1576                 i++;
1577         }
1578         return max_gap;
1579 }
1580
1581 /*
1582  * ma_max_gap() - Get the maximum gap in a maple node (non-leaf)
1583  * @node: The maple node
1584  * @gaps: The pointer to the gaps
1585  * @mt: The maple node type
1586  * @*off: Pointer to store the offset location of the gap.
1587  *
1588  * Uses the metadata data end to scan backwards across set gaps.
1589  *
1590  * Return: The maximum gap value
1591  */
1592 static inline unsigned long
1593 ma_max_gap(struct maple_node *node, unsigned long *gaps, enum maple_type mt,
1594             unsigned char *off)
1595 {
1596         unsigned char offset, i;
1597         unsigned long max_gap = 0;
1598
1599         i = offset = ma_meta_end(node, mt);
1600         do {
1601                 if (gaps[i] > max_gap) {
1602                         max_gap = gaps[i];
1603                         offset = i;
1604                 }
1605         } while (i--);
1606
1607         *off = offset;
1608         return max_gap;
1609 }
1610
1611 /*
1612  * mas_max_gap() - find the largest gap in a non-leaf node and set the slot.
1613  * @mas: The maple state.
1614  *
1615  * If the metadata gap is set to MAPLE_ARANGE64_META_MAX, there is no gap.
1616  *
1617  * Return: The gap value.
1618  */
1619 static inline unsigned long mas_max_gap(struct ma_state *mas)
1620 {
1621         unsigned long *gaps;
1622         unsigned char offset;
1623         enum maple_type mt;
1624         struct maple_node *node;
1625
1626         mt = mte_node_type(mas->node);
1627         if (ma_is_leaf(mt))
1628                 return mas_leaf_max_gap(mas);
1629
1630         node = mas_mn(mas);
1631         offset = ma_meta_gap(node, mt);
1632         if (offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1633                 return 0;
1634
1635         gaps = ma_gaps(node, mt);
1636         return gaps[offset];
1637 }
1638
1639 /*
1640  * mas_parent_gap() - Set the parent gap and any gaps above, as needed
1641  * @mas: The maple state
1642  * @offset: The gap offset in the parent to set
1643  * @new: The new gap value.
1644  *
1645  * Set the parent gap then continue to set the gap upwards, using the metadata
1646  * of the parent to see if it is necessary to check the node above.
1647  */
1648 static inline void mas_parent_gap(struct ma_state *mas, unsigned char offset,
1649                 unsigned long new)
1650 {
1651         unsigned long meta_gap = 0;
1652         struct maple_node *pnode;
1653         struct maple_enode *penode;
1654         unsigned long *pgaps;
1655         unsigned char meta_offset;
1656         enum maple_type pmt;
1657
1658         pnode = mte_parent(mas->node);
1659         pmt = mas_parent_enum(mas, mas->node);
1660         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1661         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1662
1663 ascend:
1664         meta_offset = ma_meta_gap(pnode, pmt);
1665         if (meta_offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1666                 meta_gap = 0;
1667         else
1668                 meta_gap = pgaps[meta_offset];
1669
1670         pgaps[offset] = new;
1671
1672         if (meta_gap == new)
1673                 return;
1674
1675         if (offset != meta_offset) {
1676                 if (meta_gap > new)
1677                         return;
1678
1679                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, offset);
1680         } else if (new < meta_gap) {
1681                 meta_offset = 15;
1682                 new = ma_max_gap(pnode, pgaps, pmt, &meta_offset);
1683                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, meta_offset);
1684         }
1685
1686         if (ma_is_root(pnode))
1687                 return;
1688
1689         /* Go to the parent node. */
1690         pnode = mte_parent(penode);
1691         pmt = mas_parent_enum(mas, penode);
1692         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1693         offset = mte_parent_slot(penode);
1694         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1695         goto ascend;
1696 }
1697
1698 /*
1699  * mas_update_gap() - Update a nodes gaps and propagate up if necessary.
1700  * @mas - the maple state.
1701  */
1702 static inline void mas_update_gap(struct ma_state *mas)
1703 {
1704         unsigned char pslot;
1705         unsigned long p_gap;
1706         unsigned long max_gap;
1707
1708         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
1709                 return;
1710
1711         if (mte_is_root(mas->node))
1712                 return;
1713
1714         max_gap = mas_max_gap(mas);
1715
1716         pslot = mte_parent_slot(mas->node);
1717         p_gap = ma_gaps(mte_parent(mas->node),
1718                         mas_parent_enum(mas, mas->node))[pslot];
1719
1720         if (p_gap != max_gap)
1721                 mas_parent_gap(mas, pslot, max_gap);
1722 }
1723
1724 /*
1725  * mas_adopt_children() - Set the parent pointer of all nodes in @parent to
1726  * @parent with the slot encoded.
1727  * @mas - the maple state (for the tree)
1728  * @parent - the maple encoded node containing the children.
1729  */
1730 static inline void mas_adopt_children(struct ma_state *mas,
1731                 struct maple_enode *parent)
1732 {
1733         enum maple_type type = mte_node_type(parent);
1734         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
1735         void __rcu **slots = ma_slots(node, type);
1736         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, type);
1737         struct maple_enode *child;
1738         unsigned char offset;
1739
1740         offset = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
1741         do {
1742                 child = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1743                 mte_set_parent(child, parent, offset);
1744         } while (offset--);
1745 }
1746
1747 /*
1748  * mas_replace() - Replace a maple node in the tree with mas->node.  Uses the
1749  * parent encoding to locate the maple node in the tree.
1750  * @mas - the ma_state to use for operations.
1751  * @advanced - boolean to adopt the child nodes and free the old node (false) or
1752  * leave the node (true) and handle the adoption and free elsewhere.
1753  */
1754 static inline void mas_replace(struct ma_state *mas, bool advanced)
1755         __must_hold(mas->tree->lock)
1756 {
1757         struct maple_node *mn = mas_mn(mas);
1758         struct maple_enode *old_enode;
1759         unsigned char offset = 0;
1760         void __rcu **slots = NULL;
1761
1762         if (ma_is_root(mn)) {
1763                 old_enode = mas_root_locked(mas);
1764         } else {
1765                 offset = mte_parent_slot(mas->node);
1766                 slots = ma_slots(mte_parent(mas->node),
1767                                  mas_parent_enum(mas, mas->node));
1768                 old_enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1769         }
1770
1771         if (!advanced && !mte_is_leaf(mas->node))
1772                 mas_adopt_children(mas, mas->node);
1773
1774         if (mte_is_root(mas->node)) {
1775                 mn->parent = ma_parent_ptr(
1776                               ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
1777                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
1778                 mas_set_height(mas);
1779         } else {
1780                 rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
1781         }
1782
1783         if (!advanced) {
1784                 mte_set_node_dead(old_enode);
1785                 mas_free(mas, old_enode);
1786         }
1787 }
1788
1789 /*
1790  * mas_new_child() - Find the new child of a node.
1791  * @mas: the maple state
1792  * @child: the maple state to store the child.
1793  */
1794 static inline bool mas_new_child(struct ma_state *mas, struct ma_state *child)
1795         __must_hold(mas->tree->lock)
1796 {
1797         enum maple_type mt;
1798         unsigned char offset;
1799         unsigned char end;
1800         unsigned long *pivots;
1801         struct maple_enode *entry;
1802         struct maple_node *node;
1803         void __rcu **slots;
1804
1805         mt = mte_node_type(mas->node);
1806         node = mas_mn(mas);
1807         slots = ma_slots(node, mt);
1808         pivots = ma_pivots(node, mt);
1809         end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
1810         for (offset = mas->offset; offset <= end; offset++) {
1811                 entry = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1812                 if (mte_parent(entry) == node) {
1813                         *child = *mas;
1814                         mas->offset = offset + 1;
1815                         child->offset = offset;
1816                         mas_descend(child);
1817                         child->offset = 0;
1818                         return true;
1819                 }
1820         }
1821         return false;
1822 }
1823
1824 /*
1825  * mab_shift_right() - Shift the data in mab right. Note, does not clean out the
1826  * old data or set b_node->b_end.
1827  * @b_node: the maple_big_node
1828  * @shift: the shift count
1829  */
1830 static inline void mab_shift_right(struct maple_big_node *b_node,
1831                                  unsigned char shift)
1832 {
1833         unsigned long size = b_node->b_end * sizeof(unsigned long);
1834
1835         memmove(b_node->pivot + shift, b_node->pivot, size);
1836         memmove(b_node->slot + shift, b_node->slot, size);
1837         if (b_node->type == maple_arange_64)
1838                 memmove(b_node->gap + shift, b_node->gap, size);
1839 }
1840
1841 /*
1842  * mab_middle_node() - Check if a middle node is needed (unlikely)
1843  * @b_node: the maple_big_node that contains the data.
1844  * @size: the amount of data in the b_node
1845  * @split: the potential split location
1846  * @slot_count: the size that can be stored in a single node being considered.
1847  *
1848  * Return: true if a middle node is required.
1849  */
1850 static inline bool mab_middle_node(struct maple_big_node *b_node, int split,
1851                                    unsigned char slot_count)
1852 {
1853         unsigned char size = b_node->b_end;
1854
1855         if (size >= 2 * slot_count)
1856                 return true;
1857
1858         if (!b_node->slot[split] && (size >= 2 * slot_count - 1))
1859                 return true;
1860
1861         return false;
1862 }
1863
1864 /*
1865  * mab_no_null_split() - ensure the split doesn't fall on a NULL
1866  * @b_node: the maple_big_node with the data
1867  * @split: the suggested split location
1868  * @slot_count: the number of slots in the node being considered.
1869  *
1870  * Return: the split location.
1871  */
1872 static inline int mab_no_null_split(struct maple_big_node *b_node,
1873                                     unsigned char split, unsigned char slot_count)
1874 {
1875         if (!b_node->slot[split]) {
1876                 /*
1877                  * If the split is less than the max slot && the right side will
1878                  * still be sufficient, then increment the split on NULL.
1879                  */
1880                 if ((split < slot_count - 1) &&
1881                     (b_node->b_end - split) > (mt_min_slots[b_node->type]))
1882                         split++;
1883                 else
1884                         split--;
1885         }
1886         return split;
1887 }
1888
1889 /*
1890  * mab_calc_split() - Calculate the split location and if there needs to be two
1891  * splits.
1892  * @bn: The maple_big_node with the data
1893  * @mid_split: The second split, if required.  0 otherwise.
1894  *
1895  * Return: The first split location.  The middle split is set in @mid_split.
1896  */
1897 static inline int mab_calc_split(struct ma_state *mas,
1898          struct maple_big_node *bn, unsigned char *mid_split, unsigned long min)
1899 {
1900         unsigned char b_end = bn->b_end;
1901         int split = b_end / 2; /* Assume equal split. */
1902         unsigned char slot_min, slot_count = mt_slots[bn->type];
1903
1904         /*
1905          * To support gap tracking, all NULL entries are kept together and a node cannot
1906          * end on a NULL entry, with the exception of the left-most leaf.  The
1907          * limitation means that the split of a node must be checked for this condition
1908          * and be able to put more data in one direction or the other.
1909          */
1910         if (unlikely((mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))) {
1911                 *mid_split = 0;
1912                 split = b_end - mt_min_slots[bn->type];
1913
1914                 if (!ma_is_leaf(bn->type))
1915                         return split;
1916
1917                 mas->mas_flags |= MA_STATE_REBALANCE;
1918                 if (!bn->slot[split])
1919                         split--;
1920                 return split;
1921         }
1922
1923         /*
1924          * Although extremely rare, it is possible to enter what is known as the 3-way
1925          * split scenario.  The 3-way split comes about by means of a store of a range
1926          * that overwrites the end and beginning of two full nodes.  The result is a set
1927          * of entries that cannot be stored in 2 nodes.  Sometimes, these two nodes can
1928          * also be located in different parent nodes which are also full.  This can
1929          * carry upwards all the way to the root in the worst case.
1930          */
1931         if (unlikely(mab_middle_node(bn, split, slot_count))) {
1932                 split = b_end / 3;
1933                 *mid_split = split * 2;
1934         } else {
1935                 slot_min = mt_min_slots[bn->type];
1936
1937                 *mid_split = 0;
1938                 /*
1939                  * Avoid having a range less than the slot count unless it
1940                  * causes one node to be deficient.
1941                  * NOTE: mt_min_slots is 1 based, b_end and split are zero.
1942                  */
1943                 while (((bn->pivot[split] - min) < slot_count - 1) &&
1944                        (split < slot_count - 1) && (b_end - split > slot_min))
1945                         split++;
1946         }
1947
1948         /* Avoid ending a node on a NULL entry */
1949         split = mab_no_null_split(bn, split, slot_count);
1950         if (!(*mid_split))
1951                 return split;
1952
1953         *mid_split = mab_no_null_split(bn, *mid_split, slot_count);
1954
1955         return split;
1956 }
1957
1958 /*
1959  * mas_mab_cp() - Copy data from a maple state inclusively to a maple_big_node
1960  * and set @b_node->b_end to the next free slot.
1961  * @mas: The maple state
1962  * @mas_start: The starting slot to copy
1963  * @mas_end: The end slot to copy (inclusively)
1964  * @b_node: The maple_big_node to place the data
1965  * @mab_start: The starting location in maple_big_node to store the data.
1966  */
1967 static inline void mas_mab_cp(struct ma_state *mas, unsigned char mas_start,
1968                         unsigned char mas_end, struct maple_big_node *b_node,
1969                         unsigned char mab_start)
1970 {
1971         enum maple_type mt;
1972         struct maple_node *node;
1973         void __rcu **slots;
1974         unsigned long *pivots, *gaps;
1975         int i = mas_start, j = mab_start;
1976         unsigned char piv_end;
1977
1978         node = mas_mn(mas);
1979         mt = mte_node_type(mas->node);
1980         pivots = ma_pivots(node, mt);
1981         if (!i) {
1982                 b_node->pivot[j] = pivots[i++];
1983                 if (unlikely(i > mas_end))
1984                         goto complete;
1985                 j++;
1986         }
1987
1988         piv_end = min(mas_end, mt_pivots[mt]);
1989         for (; i < piv_end; i++, j++) {
1990                 b_node->pivot[j] = pivots[i];
1991                 if (unlikely(!b_node->pivot[j]))
1992                         break;
1993
1994                 if (unlikely(mas->max == b_node->pivot[j]))
1995                         goto complete;
1996         }
1997
1998         if (likely(i <= mas_end))
1999                 b_node->pivot[j] = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, mt);
2000
2001 complete:
2002         b_node->b_end = ++j;
2003         j -= mab_start;
2004         slots = ma_slots(node, mt);
2005         memcpy(b_node->slot + mab_start, slots + mas_start, sizeof(void *) * j);
2006         if (!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree)) {
2007                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2008                 memcpy(b_node->gap + mab_start, gaps + mas_start,
2009                        sizeof(unsigned long) * j);
2010         }
2011 }
2012
2013 /*
2014  * mas_leaf_set_meta() - Set the metadata of a leaf if possible.
2015  * @mas: The maple state
2016  * @node: The maple node
2017  * @pivots: pointer to the maple node pivots
2018  * @mt: The maple type
2019  * @end: The assumed end
2020  *
2021  * Note, end may be incremented within this function but not modified at the
2022  * source.  This is fine since the metadata is the last thing to be stored in a
2023  * node during a write.
2024  */
2025 static inline void mas_leaf_set_meta(struct ma_state *mas,
2026                 struct maple_node *node, unsigned long *pivots,
2027                 enum maple_type mt, unsigned char end)
2028 {
2029         /* There is no room for metadata already */
2030         if (mt_pivots[mt] <= end)
2031                 return;
2032
2033         if (pivots[end] && pivots[end] < mas->max)
2034                 end++;
2035
2036         if (end < mt_slots[mt] - 1)
2037                 ma_set_meta(node, mt, 0, end);
2038 }
2039
2040 /*
2041  * mab_mas_cp() - Copy data from maple_big_node to a maple encoded node.
2042  * @b_node: the maple_big_node that has the data
2043  * @mab_start: the start location in @b_node.
2044  * @mab_end: The end location in @b_node (inclusively)
2045  * @mas: The maple state with the maple encoded node.
2046  */
2047 static inline void mab_mas_cp(struct maple_big_node *b_node,
2048                               unsigned char mab_start, unsigned char mab_end,
2049                               struct ma_state *mas, bool new_max)
2050 {
2051         int i, j = 0;
2052         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
2053         struct maple_node *node = mte_to_node(mas->node);
2054         void __rcu **slots = ma_slots(node, mt);
2055         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, mt);
2056         unsigned long *gaps = NULL;
2057         unsigned char end;
2058
2059         if (mab_end - mab_start > mt_pivots[mt])
2060                 mab_end--;
2061
2062         if (!pivots[mt_pivots[mt] - 1])
2063                 slots[mt_pivots[mt]] = NULL;
2064
2065         i = mab_start;
2066         do {
2067                 pivots[j++] = b_node->pivot[i++];
2068         } while (i <= mab_end && likely(b_node->pivot[i]));
2069
2070         memcpy(slots, b_node->slot + mab_start,
2071                sizeof(void *) * (i - mab_start));
2072
2073         if (new_max)
2074                 mas->max = b_node->pivot[i - 1];
2075
2076         end = j - 1;
2077         if (likely(!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree))) {
2078                 unsigned long max_gap = 0;
2079                 unsigned char offset = 15;
2080
2081                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2082                 do {
2083                         gaps[--j] = b_node->gap[--i];
2084                         if (gaps[j] > max_gap) {
2085                                 offset = j;
2086                                 max_gap = gaps[j];
2087                         }
2088                 } while (j);
2089
2090                 ma_set_meta(node, mt, offset, end);
2091         } else {
2092                 mas_leaf_set_meta(mas, node, pivots, mt, end);
2093         }
2094 }
2095
2096 /*
2097  * mas_descend_adopt() - Descend through a sub-tree and adopt children.
2098  * @mas: the maple state with the maple encoded node of the sub-tree.
2099  *
2100  * Descend through a sub-tree and adopt children who do not have the correct
2101  * parents set.  Follow the parents which have the correct parents as they are
2102  * the new entries which need to be followed to find other incorrectly set
2103  * parents.
2104  */
2105 static inline void mas_descend_adopt(struct ma_state *mas)
2106 {
2107         struct ma_state list[3], next[3];
2108         int i, n;
2109
2110         /*
2111          * At each level there may be up to 3 correct parent pointers which indicates
2112          * the new nodes which need to be walked to find any new nodes at a lower level.
2113          */
2114
2115         for (i = 0; i < 3; i++) {
2116                 list[i] = *mas;
2117                 list[i].offset = 0;
2118                 next[i].offset = 0;
2119         }
2120         next[0] = *mas;
2121
2122         while (!mte_is_leaf(list[0].node)) {
2123                 n = 0;
2124                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2125                         if (mas_is_none(&list[i]))
2126                                 continue;
2127
2128                         if (i && list[i-1].node == list[i].node)
2129                                 continue;
2130
2131                         while ((n < 3) && (mas_new_child(&list[i], &next[n])))
2132                                 n++;
2133
2134                         mas_adopt_children(&list[i], list[i].node);
2135                 }
2136
2137                 while (n < 3)
2138                         next[n++].node = MAS_NONE;
2139
2140                 /* descend by setting the list to the children */
2141                 for (i = 0; i < 3; i++)
2142                         list[i] = next[i];
2143         }
2144 }
2145
2146 /*
2147  * mas_bulk_rebalance() - Rebalance the end of a tree after a bulk insert.
2148  * @mas: The maple state
2149  * @end: The maple node end
2150  * @mt: The maple node type
2151  */
2152 static inline void mas_bulk_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end,
2153                                       enum maple_type mt)
2154 {
2155         if (!(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
2156                 return;
2157
2158         if (mte_is_root(mas->node))
2159                 return;
2160
2161         if (end > mt_min_slots[mt]) {
2162                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
2163                 return;
2164         }
2165 }
2166
2167 /*
2168  * mas_store_b_node() - Store an @entry into the b_node while also copying the
2169  * data from a maple encoded node.
2170  * @wr_mas: the maple write state
2171  * @b_node: the maple_big_node to fill with data
2172  * @offset_end: the offset to end copying
2173  *
2174  * Return: The actual end of the data stored in @b_node
2175  */
2176 static inline void mas_store_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
2177                 struct maple_big_node *b_node, unsigned char offset_end)
2178 {
2179         unsigned char slot;
2180         unsigned char b_end;
2181         /* Possible underflow of piv will wrap back to 0 before use. */
2182         unsigned long piv;
2183         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2184
2185         b_node->type = wr_mas->type;
2186         b_end = 0;
2187         slot = mas->offset;
2188         if (slot) {
2189                 /* Copy start data up to insert. */
2190                 mas_mab_cp(mas, 0, slot - 1, b_node, 0);
2191                 b_end = b_node->b_end;
2192                 piv = b_node->pivot[b_end - 1];
2193         } else
2194                 piv = mas->min - 1;
2195
2196         if (piv + 1 < mas->index) {
2197                 /* Handle range starting after old range */
2198                 b_node->slot[b_end] = wr_mas->content;
2199                 if (!wr_mas->content)
2200                         b_node->gap[b_end] = mas->index - 1 - piv;
2201                 b_node->pivot[b_end++] = mas->index - 1;
2202         }
2203
2204         /* Store the new entry. */
2205         mas->offset = b_end;
2206         b_node->slot[b_end] = wr_mas->entry;
2207         b_node->pivot[b_end] = mas->last;
2208
2209         /* Appended. */
2210         if (mas->last >= mas->max)
2211                 goto b_end;
2212
2213         /* Handle new range ending before old range ends */
2214         piv = mas_logical_pivot(mas, wr_mas->pivots, offset_end, wr_mas->type);
2215         if (piv > mas->last) {
2216                 if (piv == ULONG_MAX)
2217                         mas_bulk_rebalance(mas, b_node->b_end, wr_mas->type);
2218
2219                 if (offset_end != slot)
2220                         wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
2221                                                           offset_end);
2222
2223                 b_node->slot[++b_end] = wr_mas->content;
2224                 if (!wr_mas->content)
2225                         b_node->gap[b_end] = piv - mas->last + 1;
2226                 b_node->pivot[b_end] = piv;
2227         }
2228
2229         slot = offset_end + 1;
2230         if (slot > wr_mas->node_end)
2231                 goto b_end;
2232
2233         /* Copy end data to the end of the node. */
2234         mas_mab_cp(mas, slot, wr_mas->node_end + 1, b_node, ++b_end);
2235         b_node->b_end--;
2236         return;
2237
2238 b_end:
2239         b_node->b_end = b_end;
2240 }
2241
2242 /*
2243  * mas_prev_sibling() - Find the previous node with the same parent.
2244  * @mas: the maple state
2245  *
2246  * Return: True if there is a previous sibling, false otherwise.
2247  */
2248 static inline bool mas_prev_sibling(struct ma_state *mas)
2249 {
2250         unsigned int p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
2251
2252         if (mte_is_root(mas->node))
2253                 return false;
2254
2255         if (!p_slot)
2256                 return false;
2257
2258         mas_ascend(mas);
2259         mas->offset = p_slot - 1;
2260         mas_descend(mas);
2261         return true;
2262 }
2263
2264 /*
2265  * mas_next_sibling() - Find the next node with the same parent.
2266  * @mas: the maple state
2267  *
2268  * Return: true if there is a next sibling, false otherwise.
2269  */
2270 static inline bool mas_next_sibling(struct ma_state *mas)
2271 {
2272         MA_STATE(parent, mas->tree, mas->index, mas->last);
2273
2274         if (mte_is_root(mas->node))
2275                 return false;
2276
2277         parent = *mas;
2278         mas_ascend(&parent);
2279         parent.offset = mte_parent_slot(mas->node) + 1;
2280         if (parent.offset > mas_data_end(&parent))
2281                 return false;
2282
2283         *mas = parent;
2284         mas_descend(mas);
2285         return true;
2286 }
2287
2288 /*
2289  * mte_node_or_node() - Return the encoded node or MAS_NONE.
2290  * @enode: The encoded maple node.
2291  *
2292  * Shorthand to avoid setting %NULLs in the tree or maple_subtree_state.
2293  *
2294  * Return: @enode or MAS_NONE
2295  */
2296 static inline struct maple_enode *mte_node_or_none(struct maple_enode *enode)
2297 {
2298         if (enode)
2299                 return enode;
2300
2301         return ma_enode_ptr(MAS_NONE);
2302 }
2303
2304 /*
2305  * mas_wr_node_walk() - Find the correct offset for the index in the @mas.
2306  * @wr_mas: The maple write state
2307  *
2308  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
2309  */
2310 static inline void mas_wr_node_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
2311 {
2312         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2313         unsigned char count;
2314         unsigned char offset;
2315         unsigned long index, min, max;
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         min = mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, offset);
2329         if (unlikely(offset == count))
2330                 goto max;
2331
2332         max = wr_mas->pivots[offset];
2333         index = mas->index;
2334         if (unlikely(index <= max))
2335                 goto done;
2336
2337         if (unlikely(!max && offset))
2338                 goto max;
2339
2340         min = max + 1;
2341         while (++offset < count) {
2342                 max = wr_mas->pivots[offset];
2343                 if (index <= max)
2344                         goto done;
2345                 else if (unlikely(!max))
2346                         break;
2347
2348                 min = max + 1;
2349         }
2350
2351 max:
2352         max = mas->max;
2353 done:
2354         wr_mas->r_max = max;
2355         wr_mas->r_min = min;
2356         wr_mas->offset_end = mas->offset = offset;
2357 }
2358
2359 /*
2360  * mas_topiary_range() - Add a range of slots to the topiary.
2361  * @mas: The maple state
2362  * @destroy: The topiary to add the slots (usually destroy)
2363  * @start: The starting slot inclusively
2364  * @end: The end slot inclusively
2365  */
2366 static inline void mas_topiary_range(struct ma_state *mas,
2367         struct ma_topiary *destroy, unsigned char start, unsigned char end)
2368 {
2369         void __rcu **slots;
2370         unsigned char offset;
2371
2372         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_is_leaf(mas->node));
2373         slots = ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node));
2374         for (offset = start; offset <= end; offset++) {
2375                 struct maple_enode *enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
2376
2377                 if (mte_dead_node(enode))
2378                         continue;
2379
2380                 mat_add(destroy, enode);
2381         }
2382 }
2383
2384 /*
2385  * mast_topiary() - Add the portions of the tree to the removal list; either to
2386  * be freed or discarded (destroy walk).
2387  * @mast: The maple_subtree_state.
2388  */
2389 static inline void mast_topiary(struct maple_subtree_state *mast)
2390 {
2391         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_l, NULL);
2392         unsigned char r_start, r_end;
2393         unsigned char l_start, l_end;
2394         void __rcu **l_slots, **r_slots;
2395
2396         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2397         mast->orig_l->index = mast->orig_l->last;
2398         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2399         l_start = mast->orig_l->offset + 1;
2400         l_end = mas_data_end(mast->orig_l);
2401         r_start = 0;
2402         r_end = mast->orig_r->offset;
2403
2404         if (r_end)
2405                 r_end--;
2406
2407         l_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_l),
2408                            mte_node_type(mast->orig_l->node));
2409
2410         r_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_r),
2411                            mte_node_type(mast->orig_r->node));
2412
2413         if ((l_start < l_end) &&
2414             mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_start))) {
2415                 l_start++;
2416         }
2417
2418         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_end))) {
2419                 if (r_end)
2420                         r_end--;
2421         }
2422
2423         if ((l_start > r_end) && (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node))
2424                 return;
2425
2426         /* At the node where left and right sides meet, add the parts between */
2427         if (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node) {
2428                 return mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy,
2429                                              l_start, r_end);
2430         }
2431
2432         /* mast->orig_r is different and consumed. */
2433         if (mte_is_leaf(mast->orig_r->node))
2434                 return;
2435
2436         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_end)))
2437                 l_end--;
2438
2439
2440         if (l_start <= l_end)
2441                 mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy, l_start, l_end);
2442
2443         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_start)))
2444                 r_start++;
2445
2446         if (r_start <= r_end)
2447                 mas_topiary_range(mast->orig_r, mast->destroy, 0, r_end);
2448 }
2449
2450 /*
2451  * mast_rebalance_next() - Rebalance against the next node
2452  * @mast: The maple subtree state
2453  * @old_r: The encoded maple node to the right (next node).
2454  */
2455 static inline void mast_rebalance_next(struct maple_subtree_state *mast)
2456 {
2457         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2458
2459         mas_mab_cp(mast->orig_r, 0, mt_slot_count(mast->orig_r->node),
2460                    mast->bn, b_end);
2461         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2462 }
2463
2464 /*
2465  * mast_rebalance_prev() - Rebalance against the previous node
2466  * @mast: The maple subtree state
2467  * @old_l: The encoded maple node to the left (previous node)
2468  */
2469 static inline void mast_rebalance_prev(struct maple_subtree_state *mast)
2470 {
2471         unsigned char end = mas_data_end(mast->orig_l) + 1;
2472         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2473
2474         mab_shift_right(mast->bn, end);
2475         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, end - 1, mast->bn, 0);
2476         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2477         mast->orig_l->index = mast->orig_l->min;
2478         mast->bn->b_end = end + b_end;
2479         mast->l->offset += end;
2480 }
2481
2482 /*
2483  * mast_spanning_rebalance() - Rebalance nodes with nearest neighbour favouring
2484  * the node to the right.  Checking the nodes to the right then the left at each
2485  * level upwards until root is reached.  Free and destroy as needed.
2486  * Data is copied into the @mast->bn.
2487  * @mast: The maple_subtree_state.
2488  */
2489 static inline
2490 bool mast_spanning_rebalance(struct maple_subtree_state *mast)
2491 {
2492         struct ma_state r_tmp = *mast->orig_r;
2493         struct ma_state l_tmp = *mast->orig_l;
2494         struct maple_enode *ancestor = NULL;
2495         unsigned char start, end;
2496         unsigned char depth = 0;
2497
2498         r_tmp = *mast->orig_r;
2499         l_tmp = *mast->orig_l;
2500         do {
2501                 mas_ascend(mast->orig_r);
2502                 mas_ascend(mast->orig_l);
2503                 depth++;
2504                 if (!ancestor &&
2505                     (mast->orig_r->node == mast->orig_l->node)) {
2506                         ancestor = mast->orig_r->node;
2507                         end = mast->orig_r->offset - 1;
2508                         start = mast->orig_l->offset + 1;
2509                 }
2510
2511                 if (mast->orig_r->offset < mas_data_end(mast->orig_r)) {
2512                         if (!ancestor) {
2513                                 ancestor = mast->orig_r->node;
2514                                 start = 0;
2515                         }
2516
2517                         mast->orig_r->offset++;
2518                         do {
2519                                 mas_descend(mast->orig_r);
2520                                 mast->orig_r->offset = 0;
2521                                 depth--;
2522                         } while (depth);
2523
2524                         mast_rebalance_next(mast);
2525                         do {
2526                                 unsigned char l_off = 0;
2527                                 struct maple_enode *child = r_tmp.node;
2528
2529                                 mas_ascend(&r_tmp);
2530                                 if (ancestor == r_tmp.node)
2531                                         l_off = start;
2532
2533                                 if (r_tmp.offset)
2534                                         r_tmp.offset--;
2535
2536                                 if (l_off < r_tmp.offset)
2537                                         mas_topiary_range(&r_tmp, mast->destroy,
2538                                                           l_off, r_tmp.offset);
2539
2540                                 if (l_tmp.node != child)
2541                                         mat_add(mast->free, child);
2542
2543                         } while (r_tmp.node != ancestor);
2544
2545                         *mast->orig_l = l_tmp;
2546                         return true;
2547
2548                 } else if (mast->orig_l->offset != 0) {
2549                         if (!ancestor) {
2550                                 ancestor = mast->orig_l->node;
2551                                 end = mas_data_end(mast->orig_l);
2552                         }
2553
2554                         mast->orig_l->offset--;
2555                         do {
2556                                 mas_descend(mast->orig_l);
2557                                 mast->orig_l->offset =
2558                                         mas_data_end(mast->orig_l);
2559                                 depth--;
2560                         } while (depth);
2561
2562                         mast_rebalance_prev(mast);
2563                         do {
2564                                 unsigned char r_off;
2565                                 struct maple_enode *child = l_tmp.node;
2566
2567                                 mas_ascend(&l_tmp);
2568                                 if (ancestor == l_tmp.node)
2569                                         r_off = end;
2570                                 else
2571                                         r_off = mas_data_end(&l_tmp);
2572
2573                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2574                                         l_tmp.offset++;
2575
2576                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2577                                         mas_topiary_range(&l_tmp, mast->destroy,
2578                                                           l_tmp.offset, r_off);
2579
2580                                 if (r_tmp.node != child)
2581                                         mat_add(mast->free, child);
2582
2583                         } while (l_tmp.node != ancestor);
2584
2585                         *mast->orig_r = r_tmp;
2586                         return true;
2587                 }
2588         } while (!mte_is_root(mast->orig_r->node));
2589
2590         *mast->orig_r = r_tmp;
2591         *mast->orig_l = l_tmp;
2592         return false;
2593 }
2594
2595 /*
2596  * mast_ascend_free() - Add current original maple state nodes to the free list
2597  * and ascend.
2598  * @mast: the maple subtree state.
2599  *
2600  * Ascend the original left and right sides and add the previous nodes to the
2601  * free list.  Set the slots to point to the correct location in the new nodes.
2602  */
2603 static inline void
2604 mast_ascend_free(struct maple_subtree_state *mast)
2605 {
2606         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_r,  NULL);
2607         struct maple_enode *left = mast->orig_l->node;
2608         struct maple_enode *right = mast->orig_r->node;
2609
2610         mas_ascend(mast->orig_l);
2611         mas_ascend(mast->orig_r);
2612         mat_add(mast->free, left);
2613
2614         if (left != right)
2615                 mat_add(mast->free, right);
2616
2617         mast->orig_r->offset = 0;
2618         mast->orig_r->index = mast->r->max;
2619         /* last should be larger than or equal to index */
2620         if (mast->orig_r->last < mast->orig_r->index)
2621                 mast->orig_r->last = mast->orig_r->index;
2622         /*
2623          * The node may not contain the value so set slot to ensure all
2624          * of the nodes contents are freed or destroyed.
2625          */
2626         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_r->node);
2627         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2628         /* Set up the left side of things */
2629         mast->orig_l->offset = 0;
2630         mast->orig_l->index = mast->l->min;
2631         wr_mas.mas = mast->orig_l;
2632         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2633         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2634
2635         mast->bn->type = wr_mas.type;
2636 }
2637
2638 /*
2639  * mas_new_ma_node() - Create and return a new maple node.  Helper function.
2640  * @mas: the maple state with the allocations.
2641  * @b_node: the maple_big_node with the type encoding.
2642  *
2643  * Use the node type from the maple_big_node to allocate a new node from the
2644  * ma_state.  This function exists mainly for code readability.
2645  *
2646  * Return: A new maple encoded node
2647  */
2648 static inline struct maple_enode
2649 *mas_new_ma_node(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
2650 {
2651         return mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)), b_node->type);
2652 }
2653
2654 /*
2655  * mas_mab_to_node() - Set up right and middle nodes
2656  *
2657  * @mas: the maple state that contains the allocations.
2658  * @b_node: the node which contains the data.
2659  * @left: The pointer which will have the left node
2660  * @right: The pointer which may have the right node
2661  * @middle: the pointer which may have the middle node (rare)
2662  * @mid_split: the split location for the middle node
2663  *
2664  * Return: the split of left.
2665  */
2666 static inline unsigned char mas_mab_to_node(struct ma_state *mas,
2667         struct maple_big_node *b_node, struct maple_enode **left,
2668         struct maple_enode **right, struct maple_enode **middle,
2669         unsigned char *mid_split, unsigned long min)
2670 {
2671         unsigned char split = 0;
2672         unsigned char slot_count = mt_slots[b_node->type];
2673
2674         *left = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2675         *right = NULL;
2676         *middle = NULL;
2677         *mid_split = 0;
2678
2679         if (b_node->b_end < slot_count) {
2680                 split = b_node->b_end;
2681         } else {
2682                 split = mab_calc_split(mas, b_node, mid_split, min);
2683                 *right = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2684         }
2685
2686         if (*mid_split)
2687                 *middle = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2688
2689         return split;
2690
2691 }
2692
2693 /*
2694  * mab_set_b_end() - Add entry to b_node at b_node->b_end and increment the end
2695  * pointer.
2696  * @b_node - the big node to add the entry
2697  * @mas - the maple state to get the pivot (mas->max)
2698  * @entry - the entry to add, if NULL nothing happens.
2699  */
2700 static inline void mab_set_b_end(struct maple_big_node *b_node,
2701                                  struct ma_state *mas,
2702                                  void *entry)
2703 {
2704         if (!entry)
2705                 return;
2706
2707         b_node->slot[b_node->b_end] = entry;
2708         if (mt_is_alloc(mas->tree))
2709                 b_node->gap[b_node->b_end] = mas_max_gap(mas);
2710         b_node->pivot[b_node->b_end++] = mas->max;
2711 }
2712
2713 /*
2714  * mas_set_split_parent() - combine_then_separate helper function.  Sets the parent
2715  * of @mas->node to either @left or @right, depending on @slot and @split
2716  *
2717  * @mas - the maple state with the node that needs a parent
2718  * @left - possible parent 1
2719  * @right - possible parent 2
2720  * @slot - the slot the mas->node was placed
2721  * @split - the split location between @left and @right
2722  */
2723 static inline void mas_set_split_parent(struct ma_state *mas,
2724                                         struct maple_enode *left,
2725                                         struct maple_enode *right,
2726                                         unsigned char *slot, unsigned char split)
2727 {
2728         if (mas_is_none(mas))
2729                 return;
2730
2731         if ((*slot) <= split)
2732                 mte_set_parent(mas->node, left, *slot);
2733         else if (right)
2734                 mte_set_parent(mas->node, right, (*slot) - split - 1);
2735
2736         (*slot)++;
2737 }
2738
2739 /*
2740  * mte_mid_split_check() - Check if the next node passes the mid-split
2741  * @**l: Pointer to left encoded maple node.
2742  * @**m: Pointer to middle encoded maple node.
2743  * @**r: Pointer to right encoded maple node.
2744  * @slot: The offset
2745  * @*split: The split location.
2746  * @mid_split: The middle split.
2747  */
2748 static inline void mte_mid_split_check(struct maple_enode **l,
2749                                        struct maple_enode **r,
2750                                        struct maple_enode *right,
2751                                        unsigned char slot,
2752                                        unsigned char *split,
2753                                        unsigned char mid_split)
2754 {
2755         if (*r == right)
2756                 return;
2757
2758         if (slot < mid_split)
2759                 return;
2760
2761         *l = *r;
2762         *r = right;
2763         *split = mid_split;
2764 }
2765
2766 /*
2767  * mast_set_split_parents() - Helper function to set three nodes parents.  Slot
2768  * is taken from @mast->l.
2769  * @mast - the maple subtree state
2770  * @left - the left node
2771  * @right - the right node
2772  * @split - the split location.
2773  */
2774 static inline void mast_set_split_parents(struct maple_subtree_state *mast,
2775                                           struct maple_enode *left,
2776                                           struct maple_enode *middle,
2777                                           struct maple_enode *right,
2778                                           unsigned char split,
2779                                           unsigned char mid_split)
2780 {
2781         unsigned char slot;
2782         struct maple_enode *l = left;
2783         struct maple_enode *r = right;
2784
2785         if (mas_is_none(mast->l))
2786                 return;
2787
2788         if (middle)
2789                 r = middle;
2790
2791         slot = mast->l->offset;
2792
2793         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2794         mas_set_split_parent(mast->l, l, r, &slot, split);
2795
2796         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2797         mas_set_split_parent(mast->m, l, r, &slot, split);
2798
2799         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2800         mas_set_split_parent(mast->r, l, r, &slot, split);
2801 }
2802
2803 /*
2804  * mas_wmb_replace() - Write memory barrier and replace
2805  * @mas: The maple state
2806  * @free: the maple topiary list of nodes to free
2807  * @destroy: The maple topiary list of nodes to destroy (walk and free)
2808  *
2809  * Updates gap as necessary.
2810  */
2811 static inline void mas_wmb_replace(struct ma_state *mas,
2812                                    struct ma_topiary *free,
2813                                    struct ma_topiary *destroy)
2814 {
2815         /* All nodes must see old data as dead prior to replacing that data */
2816         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
2817
2818         /* Insert the new data in the tree */
2819         mas_replace(mas, true);
2820
2821         if (!mte_is_leaf(mas->node))
2822                 mas_descend_adopt(mas);
2823
2824         mas_mat_free(mas, free);
2825
2826         if (destroy)
2827                 mas_mat_destroy(mas, destroy);
2828
2829         if (mte_is_leaf(mas->node))
2830                 return;
2831
2832         mas_update_gap(mas);
2833 }
2834
2835 /*
2836  * mast_new_root() - Set a new tree root during subtree creation
2837  * @mast: The maple subtree state
2838  * @mas: The maple state
2839  */
2840 static inline void mast_new_root(struct maple_subtree_state *mast,
2841                                  struct ma_state *mas)
2842 {
2843         mas_mn(mast->l)->parent =
2844                 ma_parent_ptr(((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
2845         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node) &&
2846             !mte_is_root(mast->orig_l->node)) {
2847                 do {
2848                         mast_ascend_free(mast);
2849                         mast_topiary(mast);
2850                 } while (!mte_is_root(mast->orig_l->node));
2851         }
2852         if ((mast->orig_l->node != mas->node) &&
2853                    (mast->l->depth > mas_mt_height(mas))) {
2854                 mat_add(mast->free, mas->node);
2855         }
2856 }
2857
2858 /*
2859  * mast_cp_to_nodes() - Copy data out to nodes.
2860  * @mast: The maple subtree state
2861  * @left: The left encoded maple node
2862  * @middle: The middle encoded maple node
2863  * @right: The right encoded maple node
2864  * @split: The location to split between left and (middle ? middle : right)
2865  * @mid_split: The location to split between middle and right.
2866  */
2867 static inline void mast_cp_to_nodes(struct maple_subtree_state *mast,
2868         struct maple_enode *left, struct maple_enode *middle,
2869         struct maple_enode *right, unsigned char split, unsigned char mid_split)
2870 {
2871         bool new_lmax = true;
2872
2873         mast->l->node = mte_node_or_none(left);
2874         mast->m->node = mte_node_or_none(middle);
2875         mast->r->node = mte_node_or_none(right);
2876
2877         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2878         if (split == mast->bn->b_end) {
2879                 mast->l->max = mast->orig_r->max;
2880                 new_lmax = false;
2881         }
2882
2883         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, new_lmax);
2884
2885         if (middle) {
2886                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mid_split, mast->m, true);
2887                 mast->m->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2888                 split = mid_split;
2889         }
2890
2891         mast->r->max = mast->orig_r->max;
2892         if (right) {
2893                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mast->bn->b_end, mast->r, false);
2894                 mast->r->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2895         }
2896 }
2897
2898 /*
2899  * mast_combine_cp_left - Copy in the original left side of the tree into the
2900  * combined data set in the maple subtree state big node.
2901  * @mast: The maple subtree state
2902  */
2903 static inline void mast_combine_cp_left(struct maple_subtree_state *mast)
2904 {
2905         unsigned char l_slot = mast->orig_l->offset;
2906
2907         if (!l_slot)
2908                 return;
2909
2910         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, l_slot - 1, mast->bn, 0);
2911 }
2912
2913 /*
2914  * mast_combine_cp_right: Copy in the original right side of the tree into the
2915  * combined data set in the maple subtree state big node.
2916  * @mast: The maple subtree state
2917  */
2918 static inline void mast_combine_cp_right(struct maple_subtree_state *mast)
2919 {
2920         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] >= mast->orig_r->max)
2921                 return;
2922
2923         mas_mab_cp(mast->orig_r, mast->orig_r->offset + 1,
2924                    mt_slot_count(mast->orig_r->node), mast->bn,
2925                    mast->bn->b_end);
2926         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2927 }
2928
2929 /*
2930  * mast_sufficient: Check if the maple subtree state has enough data in the big
2931  * node to create at least one sufficient node
2932  * @mast: the maple subtree state
2933  */
2934 static inline bool mast_sufficient(struct maple_subtree_state *mast)
2935 {
2936         if (mast->bn->b_end > mt_min_slot_count(mast->orig_l->node))
2937                 return true;
2938
2939         return false;
2940 }
2941
2942 /*
2943  * mast_overflow: Check if there is too much data in the subtree state for a
2944  * single node.
2945  * @mast: The maple subtree state
2946  */
2947 static inline bool mast_overflow(struct maple_subtree_state *mast)
2948 {
2949         if (mast->bn->b_end >= mt_slot_count(mast->orig_l->node))
2950                 return true;
2951
2952         return false;
2953 }
2954
2955 static inline void *mtree_range_walk(struct ma_state *mas)
2956 {
2957         unsigned long *pivots;
2958         unsigned char offset;
2959         struct maple_node *node;
2960         struct maple_enode *next, *last;
2961         enum maple_type type;
2962         void __rcu **slots;
2963         unsigned char end;
2964         unsigned long max, min;
2965         unsigned long prev_max, prev_min;
2966
2967         next = mas->node;
2968         min = mas->min;
2969         max = mas->max;
2970         do {
2971                 offset = 0;
2972                 last = next;
2973                 node = mte_to_node(next);
2974                 type = mte_node_type(next);
2975                 pivots = ma_pivots(node, type);
2976                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
2977                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2978                         goto dead_node;
2979
2980                 if (pivots[offset] >= mas->index) {
2981                         prev_max = max;
2982                         prev_min = min;
2983                         max = pivots[offset];
2984                         goto next;
2985                 }
2986
2987                 do {
2988                         offset++;
2989                 } while ((offset < end) && (pivots[offset] < mas->index));
2990
2991                 prev_min = min;
2992                 min = pivots[offset - 1] + 1;
2993                 prev_max = max;
2994                 if (likely(offset < end && pivots[offset]))
2995                         max = pivots[offset];
2996
2997 next:
2998                 slots = ma_slots(node, type);
2999                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
3000                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3001                         goto dead_node;
3002         } while (!ma_is_leaf(type));
3003
3004         mas->offset = offset;
3005         mas->index = min;
3006         mas->last = max;
3007         mas->min = prev_min;
3008         mas->max = prev_max;
3009         mas->node = last;
3010         return (void *) next;
3011
3012 dead_node:
3013         mas_reset(mas);
3014         return NULL;
3015 }
3016
3017 /*
3018  * mas_spanning_rebalance() - Rebalance across two nodes which may not be peers.
3019  * @mas: The starting maple state
3020  * @mast: The maple_subtree_state, keeps track of 4 maple states.
3021  * @count: The estimated count of iterations needed.
3022  *
3023  * Follow the tree upwards from @l_mas and @r_mas for @count, or until the root
3024  * is hit.  First @b_node is split into two entries which are inserted into the
3025  * next iteration of the loop.  @b_node is returned populated with the final
3026  * iteration. @mas is used to obtain allocations.  orig_l_mas keeps track of the
3027  * nodes that will remain active by using orig_l_mas->index and orig_l_mas->last
3028  * to account of what has been copied into the new sub-tree.  The update of
3029  * orig_l_mas->last is used in mas_consume to find the slots that will need to
3030  * be either freed or destroyed.  orig_l_mas->depth keeps track of the height of
3031  * the new sub-tree in case the sub-tree becomes the full tree.
3032  *
3033  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3034  */
3035 static int mas_spanning_rebalance(struct ma_state *mas,
3036                 struct maple_subtree_state *mast, unsigned char count)
3037 {
3038         unsigned char split, mid_split;
3039         unsigned char slot = 0;
3040         struct maple_enode *left = NULL, *middle = NULL, *right = NULL;
3041
3042         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
3043         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3044         MA_STATE(m_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
3045         MA_TOPIARY(free, mas->tree);
3046         MA_TOPIARY(destroy, mas->tree);
3047
3048         /*
3049          * The tree needs to be rebalanced and leaves need to be kept at the same level.
3050          * Rebalancing is done by use of the ``struct maple_topiary``.
3051          */
3052         mast->l = &l_mas;
3053         mast->m = &m_mas;
3054         mast->r = &r_mas;
3055         mast->free = &free;
3056         mast->destroy = &destroy;
3057         l_mas.node = r_mas.node = m_mas.node = MAS_NONE;
3058
3059         /* Check if this is not root and has sufficient data.  */
3060         if (((mast->orig_l->min != 0) || (mast->orig_r->max != ULONG_MAX)) &&
3061             unlikely(mast->bn->b_end <= mt_min_slots[mast->bn->type]))
3062                 mast_spanning_rebalance(mast);
3063
3064         mast->orig_l->depth = 0;
3065
3066         /*
3067          * Each level of the tree is examined and balanced, pushing data to the left or
3068          * right, or rebalancing against left or right nodes is employed to avoid
3069          * rippling up the tree to limit the amount of churn.  Once a new sub-section of
3070          * the tree is created, there may be a mix of new and old nodes.  The old nodes
3071          * will have the incorrect parent pointers and currently be in two trees: the
3072          * original tree and the partially new tree.  To remedy the parent pointers in
3073          * the old tree, the new data is swapped into the active tree and a walk down
3074          * the tree is performed and the parent pointers are updated.
3075          * See mas_descend_adopt() for more information..
3076          */
3077         while (count--) {
3078                 mast->bn->b_end--;
3079                 mast->bn->type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
3080                 split = mas_mab_to_node(mas, mast->bn, &left, &right, &middle,
3081                                         &mid_split, mast->orig_l->min);
3082                 mast_set_split_parents(mast, left, middle, right, split,
3083                                        mid_split);
3084                 mast_cp_to_nodes(mast, left, middle, right, split, mid_split);
3085
3086                 /*
3087                  * Copy data from next level in the tree to mast->bn from next
3088                  * iteration
3089                  */
3090                 memset(mast->bn, 0, sizeof(struct maple_big_node));
3091                 mast->bn->type = mte_node_type(left);
3092                 mast->orig_l->depth++;
3093
3094                 /* Root already stored in l->node. */
3095                 if (mas_is_root_limits(mast->l))
3096                         goto new_root;
3097
3098                 mast_ascend_free(mast);
3099                 mast_combine_cp_left(mast);
3100                 l_mas.offset = mast->bn->b_end;
3101                 mab_set_b_end(mast->bn, &l_mas, left);
3102                 mab_set_b_end(mast->bn, &m_mas, middle);
3103                 mab_set_b_end(mast->bn, &r_mas, right);
3104
3105                 /* Copy anything necessary out of the right node. */
3106                 mast_combine_cp_right(mast);
3107                 mast_topiary(mast);
3108                 mast->orig_l->last = mast->orig_l->max;
3109
3110                 if (mast_sufficient(mast))
3111                         continue;
3112
3113                 if (mast_overflow(mast))
3114                         continue;
3115
3116                 /* May be a new root stored in mast->bn */
3117                 if (mas_is_root_limits(mast->orig_l))
3118                         break;
3119
3120                 mast_spanning_rebalance(mast);
3121
3122                 /* rebalancing from other nodes may require another loop. */
3123                 if (!count)
3124                         count++;
3125         }
3126
3127         l_mas.node = mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)),
3128                                 mte_node_type(mast->orig_l->node));
3129         mast->orig_l->depth++;
3130         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, &l_mas, true);
3131         mte_set_parent(left, l_mas.node, slot);
3132         if (middle)
3133                 mte_set_parent(middle, l_mas.node, ++slot);
3134
3135         if (right)
3136                 mte_set_parent(right, l_mas.node, ++slot);
3137
3138         if (mas_is_root_limits(mast->l)) {
3139 new_root:
3140                 mast_new_root(mast, mas);
3141         } else {
3142                 mas_mn(&l_mas)->parent = mas_mn(mast->orig_l)->parent;
3143         }
3144
3145         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node))
3146                 mat_add(&free, mast->orig_l->node);
3147
3148         mas->depth = mast->orig_l->depth;
3149         *mast->orig_l = l_mas;
3150         mte_set_node_dead(mas->node);
3151
3152         /* Set up mas for insertion. */
3153         mast->orig_l->depth = mas->depth;
3154         mast->orig_l->alloc = mas->alloc;
3155         *mas = *mast->orig_l;
3156         mas_wmb_replace(mas, &free, &destroy);
3157         mtree_range_walk(mas);
3158         return mast->bn->b_end;
3159 }
3160
3161 /*
3162  * mas_rebalance() - Rebalance a given node.
3163  * @mas: The maple state
3164  * @b_node: The big maple node.
3165  *
3166  * Rebalance two nodes into a single node or two new nodes that are sufficient.
3167  * Continue upwards until tree is sufficient.
3168  *
3169  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3170  */
3171 static inline int mas_rebalance(struct ma_state *mas,
3172                                 struct maple_big_node *b_node)
3173 {
3174         char empty_count = mas_mt_height(mas);
3175         struct maple_subtree_state mast;
3176         unsigned char shift, b_end = ++b_node->b_end;
3177
3178         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3179         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3180
3181         trace_ma_op(__func__, mas);
3182
3183         /*
3184          * Rebalancing occurs if a node is insufficient.  Data is rebalanced
3185          * against the node to the right if it exists, otherwise the node to the
3186          * left of this node is rebalanced against this node.  If rebalancing
3187          * causes just one node to be produced instead of two, then the parent
3188          * is also examined and rebalanced if it is insufficient.  Every level
3189          * tries to combine the data in the same way.  If one node contains the
3190          * entire range of the tree, then that node is used as a new root node.
3191          */
3192         mas_node_count(mas, 1 + empty_count * 3);
3193         if (mas_is_err(mas))
3194                 return 0;
3195
3196         mast.orig_l = &l_mas;
3197         mast.orig_r = &r_mas;
3198         mast.bn = b_node;
3199         mast.bn->type = mte_node_type(mas->node);
3200
3201         l_mas = r_mas = *mas;
3202
3203         if (mas_next_sibling(&r_mas)) {
3204                 mas_mab_cp(&r_mas, 0, mt_slot_count(r_mas.node), b_node, b_end);
3205                 r_mas.last = r_mas.index = r_mas.max;
3206         } else {
3207                 mas_prev_sibling(&l_mas);
3208                 shift = mas_data_end(&l_mas) + 1;
3209                 mab_shift_right(b_node, shift);
3210                 mas->offset += shift;
3211                 mas_mab_cp(&l_mas, 0, shift - 1, b_node, 0);
3212                 b_node->b_end = shift + b_end;
3213                 l_mas.index = l_mas.last = l_mas.min;
3214         }
3215
3216         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, empty_count);
3217 }
3218
3219 /*
3220  * mas_destroy_rebalance() - Rebalance left-most node while destroying the maple
3221  * state.
3222  * @mas: The maple state
3223  * @end: The end of the left-most node.
3224  *
3225  * During a mass-insert event (such as forking), it may be necessary to
3226  * rebalance the left-most node when it is not sufficient.
3227  */
3228 static inline void mas_destroy_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end)
3229 {
3230         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
3231         struct maple_node reuse, *newnode, *parent, *new_left, *left, *node;
3232         struct maple_enode *eparent;
3233         unsigned char offset, tmp, split = mt_slots[mt] / 2;
3234         void __rcu **l_slots, **slots;
3235         unsigned long *l_pivs, *pivs, gap;
3236         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
3237
3238         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3239
3240         l_mas = *mas;
3241         mas_prev_sibling(&l_mas);
3242
3243         /* set up node. */
3244         if (in_rcu) {
3245                 /* Allocate for both left and right as well as parent. */
3246                 mas_node_count(mas, 3);
3247                 if (mas_is_err(mas))
3248                         return;
3249
3250                 newnode = mas_pop_node(mas);
3251         } else {
3252                 newnode = &reuse;
3253         }
3254
3255         node = mas_mn(mas);
3256         newnode->parent = node->parent;
3257         slots = ma_slots(newnode, mt);
3258         pivs = ma_pivots(newnode, mt);
3259         left = mas_mn(&l_mas);
3260         l_slots = ma_slots(left, mt);
3261         l_pivs = ma_pivots(left, mt);
3262         if (!l_slots[split])
3263                 split++;
3264         tmp = mas_data_end(&l_mas) - split;
3265
3266         memcpy(slots, l_slots + split + 1, sizeof(void *) * tmp);
3267         memcpy(pivs, l_pivs + split + 1, sizeof(unsigned long) * tmp);
3268         pivs[tmp] = l_mas.max;
3269         memcpy(slots + tmp, ma_slots(node, mt), sizeof(void *) * end);
3270         memcpy(pivs + tmp, ma_pivots(node, mt), sizeof(unsigned long) * end);
3271
3272         l_mas.max = l_pivs[split];
3273         mas->min = l_mas.max + 1;
3274         eparent = mt_mk_node(mte_parent(l_mas.node),
3275                              mas_parent_enum(&l_mas, l_mas.node));
3276         tmp += end;
3277         if (!in_rcu) {
3278                 unsigned char max_p = mt_pivots[mt];
3279                 unsigned char max_s = mt_slots[mt];
3280
3281                 if (tmp < max_p)
3282                         memset(pivs + tmp, 0,
3283                                sizeof(unsigned long *) * (max_p - tmp));
3284
3285                 if (tmp < mt_slots[mt])
3286                         memset(slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3287
3288                 memcpy(node, newnode, sizeof(struct maple_node));
3289                 ma_set_meta(node, mt, 0, tmp - 1);
3290                 mte_set_pivot(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node),
3291                               l_pivs[split]);
3292
3293                 /* Remove data from l_pivs. */
3294                 tmp = split + 1;
3295                 memset(l_pivs + tmp, 0, sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3296                 memset(l_slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3297                 ma_set_meta(left, mt, 0, split);
3298
3299                 goto done;
3300         }
3301
3302         /* RCU requires replacing both l_mas, mas, and parent. */
3303         mas->node = mt_mk_node(newnode, mt);
3304         ma_set_meta(newnode, mt, 0, tmp);
3305
3306         new_left = mas_pop_node(mas);
3307         new_left->parent = left->parent;
3308         mt = mte_node_type(l_mas.node);
3309         slots = ma_slots(new_left, mt);
3310         pivs = ma_pivots(new_left, mt);
3311         memcpy(slots, l_slots, sizeof(void *) * split);
3312         memcpy(pivs, l_pivs, sizeof(unsigned long) * split);
3313         ma_set_meta(new_left, mt, 0, split);
3314         l_mas.node = mt_mk_node(new_left, mt);
3315
3316         /* replace parent. */
3317         offset = mte_parent_slot(mas->node);
3318         mt = mas_parent_enum(&l_mas, l_mas.node);
3319         parent = mas_pop_node(mas);
3320         slots = ma_slots(parent, mt);
3321         pivs = ma_pivots(parent, mt);
3322         memcpy(parent, mte_to_node(eparent), sizeof(struct maple_node));
3323         rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
3324         rcu_assign_pointer(slots[offset - 1], l_mas.node);
3325         pivs[offset - 1] = l_mas.max;
3326         eparent = mt_mk_node(parent, mt);
3327 done:
3328         gap = mas_leaf_max_gap(mas);
3329         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(mas->node), gap);
3330         gap = mas_leaf_max_gap(&l_mas);
3331         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node), gap);
3332         mas_ascend(mas);
3333
3334         if (in_rcu)
3335                 mas_replace(mas, false);
3336
3337         mas_update_gap(mas);
3338 }
3339
3340 /*
3341  * mas_split_final_node() - Split the final node in a subtree operation.
3342  * @mast: the maple subtree state
3343  * @mas: The maple state
3344  * @height: The height of the tree in case it's a new root.
3345  */
3346 static inline bool mas_split_final_node(struct maple_subtree_state *mast,
3347                                         struct ma_state *mas, int height)
3348 {
3349         struct maple_enode *ancestor;
3350
3351         if (mte_is_root(mas->node)) {
3352                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
3353                         mast->bn->type = maple_arange_64;
3354                 else
3355                         mast->bn->type = maple_range_64;
3356                 mas->depth = height;
3357         }
3358         /*
3359          * Only a single node is used here, could be root.
3360          * The Big_node data should just fit in a single node.
3361          */
3362         ancestor = mas_new_ma_node(mas, mast->bn);
3363         mte_set_parent(mast->l->node, ancestor, mast->l->offset);
3364         mte_set_parent(mast->r->node, ancestor, mast->r->offset);
3365         mte_to_node(ancestor)->parent = mas_mn(mas)->parent;
3366
3367         mast->l->node = ancestor;
3368         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, mast->l, true);
3369         mas->offset = mast->bn->b_end - 1;
3370         return true;
3371 }
3372
3373 /*
3374  * mast_fill_bnode() - Copy data into the big node in the subtree state
3375  * @mast: The maple subtree state
3376  * @mas: the maple state
3377  * @skip: The number of entries to skip for new nodes insertion.
3378  */
3379 static inline void mast_fill_bnode(struct maple_subtree_state *mast,
3380                                          struct ma_state *mas,
3381                                          unsigned char skip)
3382 {
3383         bool cp = true;
3384         struct maple_enode *old = mas->node;
3385         unsigned char split;
3386
3387         memset(mast->bn->gap, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->gap));
3388         memset(mast->bn->slot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->slot));
3389         memset(mast->bn->pivot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->pivot));
3390         mast->bn->b_end = 0;
3391
3392         if (mte_is_root(mas->node)) {
3393                 cp = false;
3394         } else {
3395                 mas_ascend(mas);
3396                 mat_add(mast->free, old);
3397                 mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3398         }
3399
3400         if (cp && mast->l->offset)
3401                 mas_mab_cp(mas, 0, mast->l->offset - 1, mast->bn, 0);
3402
3403         split = mast->bn->b_end;
3404         mab_set_b_end(mast->bn, mast->l, mast->l->node);
3405         mast->r->offset = mast->bn->b_end;
3406         mab_set_b_end(mast->bn, mast->r, mast->r->node);
3407         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] == mas->max)
3408                 cp = false;
3409
3410         if (cp)
3411                 mas_mab_cp(mas, split + skip, mt_slot_count(mas->node) - 1,
3412                            mast->bn, mast->bn->b_end);
3413
3414         mast->bn->b_end--;
3415         mast->bn->type = mte_node_type(mas->node);
3416 }
3417
3418 /*
3419  * mast_split_data() - Split the data in the subtree state big node into regular
3420  * nodes.
3421  * @mast: The maple subtree state
3422  * @mas: The maple state
3423  * @split: The location to split the big node
3424  */
3425 static inline void mast_split_data(struct maple_subtree_state *mast,
3426            struct ma_state *mas, unsigned char split)
3427 {
3428         unsigned char p_slot;
3429
3430         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, true);
3431         mte_set_pivot(mast->r->node, 0, mast->r->max);
3432         mab_mas_cp(mast->bn, split + 1, mast->bn->b_end, mast->r, false);
3433         mast->l->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3434         mast->l->max = mast->bn->pivot[split];
3435         mast->r->min = mast->l->max + 1;
3436         if (mte_is_leaf(mas->node))
3437                 return;
3438
3439         p_slot = mast->orig_l->offset;
3440         mas_set_split_parent(mast->orig_l, mast->l->node, mast->r->node,
3441                              &p_slot, split);
3442         mas_set_split_parent(mast->orig_r, mast->l->node, mast->r->node,
3443                              &p_slot, split);
3444 }
3445
3446 /*
3447  * mas_push_data() - Instead of splitting a node, it is beneficial to push the
3448  * data to the right or left node if there is room.
3449  * @mas: The maple state
3450  * @height: The current height of the maple state
3451  * @mast: The maple subtree state
3452  * @left: Push left or not.
3453  *
3454  * Keeping the height of the tree low means faster lookups.
3455  *
3456  * Return: True if pushed, false otherwise.
3457  */
3458 static inline bool mas_push_data(struct ma_state *mas, int height,
3459                                  struct maple_subtree_state *mast, bool left)
3460 {
3461         unsigned char slot_total = mast->bn->b_end;
3462         unsigned char end, space, split;
3463
3464         MA_STATE(tmp_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3465         tmp_mas = *mas;
3466         tmp_mas.depth = mast->l->depth;
3467
3468         if (left && !mas_prev_sibling(&tmp_mas))
3469                 return false;
3470         else if (!left && !mas_next_sibling(&tmp_mas))
3471                 return false;
3472
3473         end = mas_data_end(&tmp_mas);
3474         slot_total += end;
3475         space = 2 * mt_slot_count(mas->node) - 2;
3476         /* -2 instead of -1 to ensure there isn't a triple split */
3477         if (ma_is_leaf(mast->bn->type))
3478                 space--;
3479
3480         if (mas->max == ULONG_MAX)
3481                 space--;
3482
3483         if (slot_total >= space)
3484                 return false;
3485
3486         /* Get the data; Fill mast->bn */
3487         mast->bn->b_end++;
3488         if (left) {
3489                 mab_shift_right(mast->bn, end + 1);
3490                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, 0);
3491                 mast->bn->b_end = slot_total + 1;
3492         } else {
3493                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, mast->bn->b_end);
3494         }
3495
3496         /* Configure mast for splitting of mast->bn */
3497         split = mt_slots[mast->bn->type] - 2;
3498         if (left) {
3499                 /*  Switch mas to prev node  */
3500                 mat_add(mast->free, mas->node);
3501                 *mas = tmp_mas;
3502                 /* Start using mast->l for the left side. */
3503                 tmp_mas.node = mast->l->node;
3504                 *mast->l = tmp_mas;
3505         } else {
3506                 mat_add(mast->free, tmp_mas.node);
3507                 tmp_mas.node = mast->r->node;
3508                 *mast->r = tmp_mas;
3509                 split = slot_total - split;
3510         }
3511         split = mab_no_null_split(mast->bn, split, mt_slots[mast->bn->type]);
3512         /* Update parent slot for split calculation. */
3513         if (left)
3514                 mast->orig_l->offset += end + 1;
3515
3516         mast_split_data(mast, mas, split);
3517         mast_fill_bnode(mast, mas, 2);
3518         mas_split_final_node(mast, mas, height + 1);
3519         return true;
3520 }
3521
3522 /*
3523  * mas_split() - Split data that is too big for one node into two.
3524  * @mas: The maple state
3525  * @b_node: The maple big node
3526  * Return: 1 on success, 0 on failure.
3527  */
3528 static int mas_split(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
3529 {
3530
3531         struct maple_subtree_state mast;
3532         int height = 0;
3533         unsigned char mid_split, split = 0;
3534
3535         /*
3536          * Splitting is handled differently from any other B-tree; the Maple
3537          * Tree splits upwards.  Splitting up means that the split operation
3538          * occurs when the walk of the tree hits the leaves and not on the way
3539          * down.  The reason for splitting up is that it is impossible to know
3540          * how much space will be needed until the leaf is (or leaves are)
3541          * reached.  Since overwriting data is allowed and a range could
3542          * overwrite more than one range or result in changing one entry into 3
3543          * entries, it is impossible to know if a split is required until the
3544          * data is examined.
3545          *
3546          * Splitting is a balancing act between keeping allocations to a minimum
3547          * and avoiding a 'jitter' event where a tree is expanded to make room
3548          * for an entry followed by a contraction when the entry is removed.  To
3549          * accomplish the balance, there are empty slots remaining in both left
3550          * and right nodes after a split.
3551          */
3552         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3553         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3554         MA_STATE(prev_l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3555         MA_STATE(prev_r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3556         MA_TOPIARY(mat, mas->tree);
3557
3558         trace_ma_op(__func__, mas);
3559         mas->depth = mas_mt_height(mas);
3560         /* Allocation failures will happen early. */
3561         mas_node_count(mas, 1 + mas->depth * 2);
3562         if (mas_is_err(mas))
3563                 return 0;
3564
3565         mast.l = &l_mas;
3566         mast.r = &r_mas;
3567         mast.orig_l = &prev_l_mas;
3568         mast.orig_r = &prev_r_mas;
3569         mast.free = &mat;
3570         mast.bn = b_node;
3571
3572         while (height++ <= mas->depth) {
3573                 if (mt_slots[b_node->type] > b_node->b_end) {
3574                         mas_split_final_node(&mast, mas, height);
3575                         break;
3576                 }
3577
3578                 l_mas = r_mas = *mas;
3579                 l_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3580                 r_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3581                 /*
3582                  * Another way that 'jitter' is avoided is to terminate a split up early if the
3583                  * left or right node has space to spare.  This is referred to as "pushing left"
3584                  * or "pushing right" and is similar to the B* tree, except the nodes left or
3585                  * right can rarely be reused due to RCU, but the ripple upwards is halted which
3586                  * is a significant savings.
3587                  */
3588                 /* Try to push left. */
3589                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, true))
3590                         break;
3591
3592                 /* Try to push right. */
3593                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, false))
3594                         break;
3595
3596                 split = mab_calc_split(mas, b_node, &mid_split, prev_l_mas.min);
3597                 mast_split_data(&mast, mas, split);
3598                 /*
3599                  * Usually correct, mab_mas_cp in the above call overwrites
3600                  * r->max.
3601                  */
3602                 mast.r->max = mas->max;
3603                 mast_fill_bnode(&mast, mas, 1);
3604                 prev_l_mas = *mast.l;
3605                 prev_r_mas = *mast.r;
3606         }
3607
3608         /* Set the original node as dead */
3609         mat_add(mast.free, mas->node);
3610         mas->node = l_mas.node;
3611         mas_wmb_replace(mas, mast.free, NULL);
3612         mtree_range_walk(mas);
3613         return 1;
3614 }
3615
3616 /*
3617  * mas_reuse_node() - Reuse the node to store the data.
3618  * @wr_mas: The maple write state
3619  * @bn: The maple big node
3620  * @end: The end of the data.
3621  *
3622  * Will always return false in RCU mode.
3623  *
3624  * Return: True if node was reused, false otherwise.
3625  */
3626 static inline bool mas_reuse_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3627                           struct maple_big_node *bn, unsigned char end)
3628 {
3629         /* Need to be rcu safe. */
3630         if (mt_in_rcu(wr_mas->mas->tree))
3631                 return false;
3632
3633         if (end > bn->b_end) {
3634                 int clear = mt_slots[wr_mas->type] - bn->b_end;
3635
3636                 memset(wr_mas->slots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear--);
3637                 memset(wr_mas->pivots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear);
3638         }
3639         mab_mas_cp(bn, 0, bn->b_end, wr_mas->mas, false);
3640         return true;
3641 }
3642
3643 /*
3644  * mas_commit_b_node() - Commit the big node into the tree.
3645  * @wr_mas: The maple write state
3646  * @b_node: The maple big node
3647  * @end: The end of the data.
3648  */
3649 static inline int mas_commit_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3650                             struct maple_big_node *b_node, unsigned char end)
3651 {
3652         struct maple_node *node;
3653         unsigned char b_end = b_node->b_end;
3654         enum maple_type b_type = b_node->type;
3655
3656         if ((b_end < mt_min_slots[b_type]) &&
3657             (!mte_is_root(wr_mas->mas->node)) &&
3658             (mas_mt_height(wr_mas->mas) > 1))
3659                 return mas_rebalance(wr_mas->mas, b_node);
3660
3661         if (b_end >= mt_slots[b_type])
3662                 return mas_split(wr_mas->mas, b_node);
3663
3664         if (mas_reuse_node(wr_mas, b_node, end))
3665                 goto reuse_node;
3666
3667         mas_node_count(wr_mas->mas, 1);
3668         if (mas_is_err(wr_mas->mas))
3669                 return 0;
3670
3671         node = mas_pop_node(wr_mas->mas);
3672         node->parent = mas_mn(wr_mas->mas)->parent;
3673         wr_mas->mas->node = mt_mk_node(node, b_type);
3674         mab_mas_cp(b_node, 0, b_end, wr_mas->mas, false);
3675         mas_replace(wr_mas->mas, false);
3676 reuse_node:
3677         mas_update_gap(wr_mas->mas);
3678         return 1;
3679 }
3680
3681 /*
3682  * mas_root_expand() - Expand a root to a node
3683  * @mas: The maple state
3684  * @entry: The entry to store into the tree
3685  */
3686 static inline int mas_root_expand(struct ma_state *mas, void *entry)
3687 {
3688         void *contents = mas_root_locked(mas);
3689         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3690         struct maple_node *node;
3691         void __rcu **slots;
3692         unsigned long *pivots;
3693         int slot = 0;
3694
3695         mas_node_count(mas, 1);
3696         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
3697                 return 0;
3698
3699         node = mas_pop_node(mas);
3700         pivots = ma_pivots(node, type);
3701         slots = ma_slots(node, type);
3702         node->parent = ma_parent_ptr(
3703                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3704         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3705
3706         if (mas->index) {
3707                 if (contents) {
3708                         rcu_assign_pointer(slots[slot], contents);
3709                         if (likely(mas->index > 1))
3710                                 slot++;
3711                 }
3712                 pivots[slot++] = mas->index - 1;
3713         }
3714
3715         rcu_assign_pointer(slots[slot], entry);
3716         mas->offset = slot;
3717         pivots[slot] = mas->last;
3718         if (mas->last != ULONG_MAX)
3719                 slot++;
3720         mas->depth = 1;
3721         mas_set_height(mas);
3722         ma_set_meta(node, maple_leaf_64, 0, slot);
3723         /* swap the new root into the tree */
3724         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3725         return slot;
3726 }
3727
3728 static inline void mas_store_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3729 {
3730         if (likely((mas->last != 0) || (mas->index != 0)))
3731                 mas_root_expand(mas, entry);
3732         else if (((unsigned long) (entry) & 3) == 2)
3733                 mas_root_expand(mas, entry);
3734         else {
3735                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3736                 mas->node = MAS_START;
3737         }
3738 }
3739
3740 /*
3741  * mas_is_span_wr() - Check if the write needs to be treated as a write that
3742  * spans the node.
3743  * @mas: The maple state
3744  * @piv: The pivot value being written
3745  * @type: The maple node type
3746  * @entry: The data to write
3747  *
3748  * Spanning writes are writes that start in one node and end in another OR if
3749  * the write of a %NULL will cause the node to end with a %NULL.
3750  *
3751  * Return: True if this is a spanning write, false otherwise.
3752  */
3753 static bool mas_is_span_wr(struct ma_wr_state *wr_mas)
3754 {
3755         unsigned long max;
3756         unsigned long last = wr_mas->mas->last;
3757         unsigned long piv = wr_mas->r_max;
3758         enum maple_type type = wr_mas->type;
3759         void *entry = wr_mas->entry;
3760
3761         /* Contained in this pivot */
3762         if (piv > last)
3763                 return false;
3764
3765         max = wr_mas->mas->max;
3766         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
3767                 /* Fits in the node, but may span slots. */
3768                 if (last < max)
3769                         return false;
3770
3771                 /* Writes to the end of the node but not null. */
3772                 if ((last == max) && entry)
3773                         return false;
3774
3775                 /*
3776                  * Writing ULONG_MAX is not a spanning write regardless of the
3777                  * value being written as long as the range fits in the node.
3778                  */
3779                 if ((last == ULONG_MAX) && (last == max))
3780                         return false;
3781         } else if (piv == last) {
3782                 if (entry)
3783                         return false;
3784
3785                 /* Detect spanning store wr walk */
3786                 if (last == ULONG_MAX)
3787                         return false;
3788         }
3789
3790         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, piv, entry);
3791
3792         return true;
3793 }
3794
3795 static inline void mas_wr_walk_descend(struct ma_wr_state *wr_mas)
3796 {
3797         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
3798         mas_wr_node_walk(wr_mas);
3799         wr_mas->slots = ma_slots(wr_mas->node, wr_mas->type);
3800 }
3801
3802 static inline void mas_wr_walk_traverse(struct ma_wr_state *wr_mas)
3803 {
3804         wr_mas->mas->max = wr_mas->r_max;
3805         wr_mas->mas->min = wr_mas->r_min;
3806         wr_mas->mas->node = wr_mas->content;
3807         wr_mas->mas->offset = 0;
3808         wr_mas->mas->depth++;
3809 }
3810 /*
3811  * mas_wr_walk() - Walk the tree for a write.
3812  * @wr_mas: The maple write state
3813  *
3814  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
3815  *
3816  * Return: True if it's contained in a node, false on spanning write.
3817  */
3818 static bool mas_wr_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
3819 {
3820         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3821
3822         while (true) {
3823                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3824                 if (unlikely(mas_is_span_wr(wr_mas)))
3825                         return false;
3826
3827                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3828                                                   mas->offset);
3829                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3830                         return true;
3831
3832                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3833         }
3834
3835         return true;
3836 }
3837
3838 static bool mas_wr_walk_index(struct ma_wr_state *wr_mas)
3839 {
3840         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3841
3842         while (true) {
3843                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3844                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3845                                                   mas->offset);
3846                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3847                         return true;
3848                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3849
3850         }
3851         return true;
3852 }
3853 /*
3854  * mas_extend_spanning_null() - Extend a store of a %NULL to include surrounding %NULLs.
3855  * @l_wr_mas: The left maple write state
3856  * @r_wr_mas: The right maple write state
3857  */
3858 static inline void mas_extend_spanning_null(struct ma_wr_state *l_wr_mas,
3859                                             struct ma_wr_state *r_wr_mas)
3860 {
3861         struct ma_state *r_mas = r_wr_mas->mas;
3862         struct ma_state *l_mas = l_wr_mas->mas;
3863         unsigned char l_slot;
3864
3865         l_slot = l_mas->offset;
3866         if (!l_wr_mas->content)
3867                 l_mas->index = l_wr_mas->r_min;
3868
3869         if ((l_mas->index == l_wr_mas->r_min) &&
3870                  (l_slot &&
3871                   !mas_slot_locked(l_mas, l_wr_mas->slots, l_slot - 1))) {
3872                 if (l_slot > 1)
3873                         l_mas->index = l_wr_mas->pivots[l_slot - 2] + 1;
3874                 else
3875                         l_mas->index = l_mas->min;
3876
3877                 l_mas->offset = l_slot - 1;
3878         }
3879
3880         if (!r_wr_mas->content) {
3881                 if (r_mas->last < r_wr_mas->r_max)
3882                         r_mas->last = r_wr_mas->r_max;
3883                 r_mas->offset++;
3884         } else if ((r_mas->last == r_wr_mas->r_max) &&
3885             (r_mas->last < r_mas->max) &&
3886             !mas_slot_locked(r_mas, r_wr_mas->slots, r_mas->offset + 1)) {
3887                 r_mas->last = mas_safe_pivot(r_mas, r_wr_mas->pivots,
3888                                              r_wr_mas->type, r_mas->offset + 1);
3889                 r_mas->offset++;
3890         }
3891 }
3892
3893 static inline void *mas_state_walk(struct ma_state *mas)
3894 {
3895         void *entry;
3896
3897         entry = mas_start(mas);
3898         if (mas_is_none(mas))
3899                 return NULL;
3900
3901         if (mas_is_ptr(mas))
3902                 return entry;
3903
3904         return mtree_range_walk(mas);
3905 }
3906
3907 /*
3908  * mtree_lookup_walk() - Internal quick lookup that does not keep maple state up
3909  * to date.
3910  *
3911  * @mas: The maple state.
3912  *
3913  * Note: Leaves mas in undesirable state.
3914  * Return: The entry for @mas->index or %NULL on dead node.
3915  */
3916 static inline void *mtree_lookup_walk(struct ma_state *mas)
3917 {
3918         unsigned long *pivots;
3919         unsigned char offset;
3920         struct maple_node *node;
3921         struct maple_enode *next;
3922         enum maple_type type;
3923         void __rcu **slots;
3924         unsigned char end;
3925         unsigned long max;
3926
3927         next = mas->node;
3928         max = ULONG_MAX;
3929         do {
3930                 offset = 0;
3931                 node = mte_to_node(next);
3932                 type = mte_node_type(next);
3933                 pivots = ma_pivots(node, type);
3934                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
3935                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3936                         goto dead_node;
3937                 do {
3938                         if (pivots[offset] >= mas->index) {
3939                                 max = pivots[offset];
3940                                 break;
3941                         }
3942                 } while (++offset < end);
3943
3944                 slots = ma_slots(node, type);
3945                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
3946                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3947                         goto dead_node;
3948         } while (!ma_is_leaf(type));
3949
3950         return (void *) next;
3951
3952 dead_node:
3953         mas_reset(mas);
3954         return NULL;
3955 }
3956
3957 /*
3958  * mas_new_root() - Create a new root node that only contains the entry passed
3959  * in.
3960  * @mas: The maple state
3961  * @entry: The entry to store.
3962  *
3963  * Only valid when the index == 0 and the last == ULONG_MAX
3964  *
3965  * Return 0 on error, 1 on success.
3966  */
3967 static inline int mas_new_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3968 {
3969         struct maple_enode *root = mas_root_locked(mas);
3970         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3971         struct maple_node *node;
3972         void __rcu **slots;
3973         unsigned long *pivots;
3974
3975         if (!entry && !mas->index && mas->last == ULONG_MAX) {
3976                 mas->depth = 0;
3977                 mas_set_height(mas);
3978                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3979                 mas->node = MAS_START;
3980                 goto done;
3981         }
3982
3983         mas_node_count(mas, 1);
3984         if (mas_is_err(mas))
3985                 return 0;
3986
3987         node = mas_pop_node(mas);
3988         pivots = ma_pivots(node, type);
3989         slots = ma_slots(node, type);
3990         node->parent = ma_parent_ptr(
3991                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3992         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3993         rcu_assign_pointer(slots[0], entry);
3994         pivots[0] = mas->last;
3995         mas->depth = 1;
3996         mas_set_height(mas);
3997         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3998
3999 done:
4000         if (xa_is_node(root))
4001                 mte_destroy_walk(root, mas->tree);
4002
4003         return 1;
4004 }
4005 /*
4006  * mas_wr_spanning_store() - Create a subtree with the store operation completed
4007  * and new nodes where necessary, then place the sub-tree in the actual tree.
4008  * Note that mas is expected to point to the node which caused the store to
4009  * span.
4010  * @wr_mas: The maple write state
4011  *
4012  * Return: 0 on error, positive on success.
4013  */
4014 static inline int mas_wr_spanning_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4015 {
4016         struct maple_subtree_state mast;
4017         struct maple_big_node b_node;
4018         struct ma_state *mas;
4019         unsigned char height;
4020
4021         /* Left and Right side of spanning store */
4022         MA_STATE(l_mas, NULL, 0, 0);
4023         MA_STATE(r_mas, NULL, 0, 0);
4024
4025         MA_WR_STATE(r_wr_mas, &r_mas, wr_mas->entry);
4026         MA_WR_STATE(l_wr_mas, &l_mas, wr_mas->entry);
4027
4028         /*
4029          * A store operation that spans multiple nodes is called a spanning
4030          * store and is handled early in the store call stack by the function
4031          * mas_is_span_wr().  When a spanning store is identified, the maple
4032          * state is duplicated.  The first maple state walks the left tree path
4033          * to ``index``, the duplicate walks the right tree path to ``last``.
4034          * The data in the two nodes are combined into a single node, two nodes,
4035          * or possibly three nodes (see the 3-way split above).  A ``NULL``
4036          * written to the last entry of a node is considered a spanning store as
4037          * a rebalance is required for the operation to complete and an overflow
4038          * of data may happen.
4039          */
4040         mas = wr_mas->mas;
4041         trace_ma_op(__func__, mas);
4042
4043         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX))
4044                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4045         /*
4046          * Node rebalancing may occur due to this store, so there may be three new
4047          * entries per level plus a new root.
4048          */
4049         height = mas_mt_height(mas);
4050         mas_node_count(mas, 1 + height * 3);
4051         if (mas_is_err(mas))
4052                 return 0;
4053
4054         /*
4055          * Set up right side.  Need to get to the next offset after the spanning
4056          * store to ensure it's not NULL and to combine both the next node and
4057          * the node with the start together.
4058          */
4059         r_mas = *mas;
4060         /* Avoid overflow, walk to next slot in the tree. */
4061         if (r_mas.last + 1)
4062                 r_mas.last++;
4063
4064         r_mas.index = r_mas.last;
4065         mas_wr_walk_index(&r_wr_mas);
4066         r_mas.last = r_mas.index = mas->last;
4067
4068         /* Set up left side. */
4069         l_mas = *mas;
4070         mas_wr_walk_index(&l_wr_mas);
4071
4072         if (!wr_mas->entry) {
4073                 mas_extend_spanning_null(&l_wr_mas, &r_wr_mas);
4074                 mas->offset = l_mas.offset;
4075                 mas->index = l_mas.index;
4076                 mas->last = l_mas.last = r_mas.last;
4077         }
4078
4079         /* expanding NULLs may make this cover the entire range */
4080         if (!l_mas.index && r_mas.last == ULONG_MAX) {
4081                 mas_set_range(mas, 0, ULONG_MAX);
4082                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4083         }
4084
4085         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4086         /* Copy l_mas and store the value in b_node. */
4087         mas_store_b_node(&l_wr_mas, &b_node, l_wr_mas.node_end);
4088         /* Copy r_mas into b_node. */
4089         if (r_mas.offset <= r_wr_mas.node_end)
4090                 mas_mab_cp(&r_mas, r_mas.offset, r_wr_mas.node_end,
4091                            &b_node, b_node.b_end + 1);
4092         else
4093                 b_node.b_end++;
4094
4095         /* Stop spanning searches by searching for just index. */
4096         l_mas.index = l_mas.last = mas->index;
4097
4098         mast.bn = &b_node;
4099         mast.orig_l = &l_mas;
4100         mast.orig_r = &r_mas;
4101         /* Combine l_mas and r_mas and split them up evenly again. */
4102         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, height + 1);
4103 }
4104
4105 /*
4106  * mas_wr_node_store() - Attempt to store the value in a node
4107  * @wr_mas: The maple write state
4108  *
4109  * Attempts to reuse the node, but may allocate.
4110  *
4111  * Return: True if stored, false otherwise
4112  */
4113 static inline bool mas_wr_node_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4114 {
4115         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4116         void __rcu **dst_slots;
4117         unsigned long *dst_pivots;
4118         unsigned char dst_offset;
4119         unsigned char new_end = wr_mas->node_end;
4120         unsigned char offset;
4121         unsigned char node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4122         struct maple_node reuse, *newnode;
4123         unsigned char copy_size, max_piv = mt_pivots[wr_mas->type];
4124         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
4125
4126         offset = mas->offset;
4127         if (mas->last == wr_mas->r_max) {
4128                 /* runs right to the end of the node */
4129                 if (mas->last == mas->max)
4130                         new_end = offset;
4131                 /* don't copy this offset */
4132                 wr_mas->offset_end++;
4133         } else if (mas->last < wr_mas->r_max) {
4134                 /* new range ends in this range */
4135                 if (unlikely(wr_mas->r_max == ULONG_MAX))
4136                         mas_bulk_rebalance(mas, wr_mas->node_end, wr_mas->type);
4137
4138                 new_end++;
4139         } else {
4140                 if (wr_mas->end_piv == mas->last)
4141                         wr_mas->offset_end++;
4142
4143                 new_end -= wr_mas->offset_end - offset - 1;
4144         }
4145
4146         /* new range starts within a range */
4147         if (wr_mas->r_min < mas->index)
4148                 new_end++;
4149
4150         /* Not enough room */
4151         if (new_end >= node_slots)
4152                 return false;
4153
4154         /* Not enough data. */
4155         if (!mte_is_root(mas->node) && (new_end <= mt_min_slots[wr_mas->type]) &&
4156             !(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
4157                 return false;
4158
4159         /* set up node. */
4160         if (in_rcu) {
4161                 mas_node_count(mas, 1);
4162                 if (mas_is_err(mas))
4163                         return false;
4164
4165                 newnode = mas_pop_node(mas);
4166         } else {
4167                 memset(&reuse, 0, sizeof(struct maple_node));
4168                 newnode = &reuse;
4169         }
4170
4171         newnode->parent = mas_mn(mas)->parent;
4172         dst_pivots = ma_pivots(newnode, wr_mas->type);
4173         dst_slots = ma_slots(newnode, wr_mas->type);
4174         /* Copy from start to insert point */
4175         memcpy(dst_pivots, wr_mas->pivots, sizeof(unsigned long) * (offset + 1));
4176         memcpy(dst_slots, wr_mas->slots, sizeof(void *) * (offset + 1));
4177         dst_offset = offset;
4178
4179         /* Handle insert of new range starting after old range */
4180         if (wr_mas->r_min < mas->index) {
4181                 mas->offset++;
4182                 rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->content);
4183                 dst_pivots[dst_offset++] = mas->index - 1;
4184         }
4185
4186         /* Store the new entry and range end. */
4187         if (dst_offset < max_piv)
4188                 dst_pivots[dst_offset] = mas->last;
4189         mas->offset = dst_offset;
4190         rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->entry);
4191
4192         /*
4193          * this range wrote to the end of the node or it overwrote the rest of
4194          * the data
4195          */
4196         if (wr_mas->offset_end > wr_mas->node_end || mas->last >= mas->max) {
4197                 new_end = dst_offset;
4198                 goto done;
4199         }
4200
4201         dst_offset++;
4202         /* Copy to the end of node if necessary. */
4203         copy_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + 1;
4204         memcpy(dst_slots + dst_offset, wr_mas->slots + wr_mas->offset_end,
4205                sizeof(void *) * copy_size);
4206         if (dst_offset < max_piv) {
4207                 if (copy_size > max_piv - dst_offset)
4208                         copy_size = max_piv - dst_offset;
4209
4210                 memcpy(dst_pivots + dst_offset,
4211                        wr_mas->pivots + wr_mas->offset_end,
4212                        sizeof(unsigned long) * copy_size);
4213         }
4214
4215         if ((wr_mas->node_end == node_slots - 1) && (new_end < node_slots - 1))
4216                 dst_pivots[new_end] = mas->max;
4217
4218 done:
4219         mas_leaf_set_meta(mas, newnode, dst_pivots, maple_leaf_64, new_end);
4220         if (in_rcu) {
4221                 mte_set_node_dead(mas->node);
4222                 mas->node = mt_mk_node(newnode, wr_mas->type);
4223                 mas_replace(mas, false);
4224         } else {
4225                 memcpy(wr_mas->node, newnode, sizeof(struct maple_node));
4226         }
4227         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4228         mas_update_gap(mas);
4229         return true;
4230 }
4231
4232 /*
4233  * mas_wr_slot_store: Attempt to store a value in a slot.
4234  * @wr_mas: the maple write state
4235  *
4236  * Return: True if stored, false otherwise
4237  */
4238 static inline bool mas_wr_slot_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4239 {
4240         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4241         unsigned long lmax; /* Logical max. */
4242         unsigned char offset = mas->offset;
4243
4244         if ((wr_mas->r_max > mas->last) && ((wr_mas->r_min != mas->index) ||
4245                                   (offset != wr_mas->node_end)))
4246                 return false;
4247
4248         if (offset == wr_mas->node_end - 1)
4249                 lmax = mas->max;
4250         else
4251                 lmax = wr_mas->pivots[offset + 1];
4252
4253         /* going to overwrite too many slots. */
4254         if (lmax < mas->last)
4255                 return false;
4256
4257         if (wr_mas->r_min == mas->index) {
4258                 /* overwriting two or more ranges with one. */
4259                 if (lmax == mas->last)
4260                         return false;
4261
4262                 /* Overwriting all of offset and a portion of offset + 1. */
4263                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset], wr_mas->entry);
4264                 wr_mas->pivots[offset] = mas->last;
4265                 goto done;
4266         }
4267
4268         /* Doesn't end on the next range end. */
4269         if (lmax != mas->last)
4270                 return false;
4271
4272         /* Overwriting a portion of offset and all of offset + 1 */
4273         if ((offset + 1 < mt_pivots[wr_mas->type]) &&
4274             (wr_mas->entry || wr_mas->pivots[offset + 1]))
4275                 wr_mas->pivots[offset + 1] = mas->last;
4276
4277         rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset + 1], wr_mas->entry);
4278         wr_mas->pivots[offset] = mas->index - 1;
4279         mas->offset++; /* Keep mas accurate. */
4280
4281 done:
4282         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4283         mas_update_gap(mas);
4284         return true;
4285 }
4286
4287 static inline void mas_wr_end_piv(struct ma_wr_state *wr_mas)
4288 {
4289         while ((wr_mas->mas->last > wr_mas->end_piv) &&
4290                (wr_mas->offset_end < wr_mas->node_end))
4291                 wr_mas->end_piv = wr_mas->pivots[++wr_mas->offset_end];
4292
4293         if (wr_mas->mas->last > wr_mas->end_piv)
4294                 wr_mas->end_piv = wr_mas->mas->max;
4295 }
4296
4297 static inline void mas_wr_extend_null(struct ma_wr_state *wr_mas)
4298 {
4299         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4300
4301         if (mas->last < wr_mas->end_piv && !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end])
4302                 mas->last = wr_mas->end_piv;
4303
4304         /* Check next slot(s) if we are overwriting the end */
4305         if ((mas->last == wr_mas->end_piv) &&
4306             (wr_mas->node_end != wr_mas->offset_end) &&
4307             !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end + 1]) {
4308                 wr_mas->offset_end++;
4309                 if (wr_mas->offset_end == wr_mas->node_end)
4310                         mas->last = mas->max;
4311                 else
4312                         mas->last = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4313                 wr_mas->end_piv = mas->last;
4314         }
4315
4316         if (!wr_mas->content) {
4317                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4318                 mas->index = wr_mas->r_min;
4319         } else {
4320                 /* Check prev slot if we are overwriting the start */
4321                 if (mas->index == wr_mas->r_min && mas->offset &&
4322                     !wr_mas->slots[mas->offset - 1]) {
4323                         mas->offset--;
4324                         wr_mas->r_min = mas->index =
4325                                 mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, mas->offset);
4326                         wr_mas->r_max = wr_mas->pivots[mas->offset];
4327                 }
4328         }
4329 }
4330
4331 static inline bool mas_wr_append(struct ma_wr_state *wr_mas)
4332 {
4333         unsigned char end = wr_mas->node_end;
4334         unsigned char new_end = end + 1;
4335         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4336         unsigned char node_pivots = mt_pivots[wr_mas->type];
4337
4338         if ((mas->index != wr_mas->r_min) && (mas->last == wr_mas->r_max)) {
4339                 if (new_end < node_pivots)
4340                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4341
4342                 if (new_end < node_pivots)
4343                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4344
4345                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->entry);
4346                 mas->offset = new_end;
4347                 wr_mas->pivots[end] = mas->index - 1;
4348
4349                 return true;
4350         }
4351
4352         if ((mas->index == wr_mas->r_min) && (mas->last < wr_mas->r_max)) {
4353                 if (new_end < node_pivots)
4354                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4355
4356                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->content);
4357                 if (new_end < node_pivots)
4358                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4359
4360                 wr_mas->pivots[end] = mas->last;
4361                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[end], wr_mas->entry);
4362                 return true;
4363         }
4364
4365         return false;
4366 }
4367
4368 /*
4369  * mas_wr_bnode() - Slow path for a modification.
4370  * @wr_mas: The write maple state
4371  *
4372  * This is where split, rebalance end up.
4373  */
4374 static void mas_wr_bnode(struct ma_wr_state *wr_mas)
4375 {
4376         struct maple_big_node b_node;
4377
4378         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, 0, wr_mas->entry);
4379         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4380         mas_store_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->offset_end);
4381         mas_commit_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->node_end);
4382 }
4383
4384 static inline void mas_wr_modify(struct ma_wr_state *wr_mas)
4385 {
4386         unsigned char node_slots;
4387         unsigned char node_size;
4388         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4389
4390         /* Direct replacement */
4391         if (wr_mas->r_min == mas->index && wr_mas->r_max == mas->last) {
4392                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[mas->offset], wr_mas->entry);
4393                 if (!!wr_mas->entry ^ !!wr_mas->content)
4394                         mas_update_gap(mas);
4395                 return;
4396         }
4397
4398         /* Attempt to append */
4399         node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4400         node_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + mas->offset + 2;
4401         if (mas->max == ULONG_MAX)
4402                 node_size++;
4403
4404         /* slot and node store will not fit, go to the slow path */
4405         if (unlikely(node_size >= node_slots))
4406                 goto slow_path;
4407
4408         if (wr_mas->entry && (wr_mas->node_end < node_slots - 1) &&
4409             (mas->offset == wr_mas->node_end) && mas_wr_append(wr_mas)) {
4410                 if (!wr_mas->content || !wr_mas->entry)
4411                         mas_update_gap(mas);
4412                 return;
4413         }
4414
4415         if ((wr_mas->offset_end - mas->offset <= 1) && mas_wr_slot_store(wr_mas))
4416                 return;
4417         else if (mas_wr_node_store(wr_mas))
4418                 return;
4419
4420         if (mas_is_err(mas))
4421                 return;
4422
4423 slow_path:
4424         mas_wr_bnode(wr_mas);
4425 }
4426
4427 /*
4428  * mas_wr_store_entry() - Internal call to store a value
4429  * @mas: The maple state
4430  * @entry: The entry to store.
4431  *
4432  * Return: The contents that was stored at the index.
4433  */
4434 static inline void *mas_wr_store_entry(struct ma_wr_state *wr_mas)
4435 {
4436         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4437
4438         wr_mas->content = mas_start(mas);
4439         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4440                 mas_store_root(mas, wr_mas->entry);
4441                 return wr_mas->content;
4442         }
4443
4444         if (unlikely(!mas_wr_walk(wr_mas))) {
4445                 mas_wr_spanning_store(wr_mas);
4446                 return wr_mas->content;
4447         }
4448
4449         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4450         wr_mas->end_piv = wr_mas->r_max;
4451         mas_wr_end_piv(wr_mas);
4452
4453         if (!wr_mas->entry)
4454                 mas_wr_extend_null(wr_mas);
4455
4456         /* New root for a single pointer */
4457         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX)) {
4458                 mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4459                 return wr_mas->content;
4460         }
4461
4462         mas_wr_modify(wr_mas);
4463         return wr_mas->content;
4464 }
4465
4466 /**
4467  * mas_insert() - Internal call to insert a value
4468  * @mas: The maple state
4469  * @entry: The entry to store
4470  *
4471  * Return: %NULL or the contents that already exists at the requested index
4472  * otherwise.  The maple state needs to be checked for error conditions.
4473  */
4474 static inline void *mas_insert(struct ma_state *mas, void *entry)
4475 {
4476         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
4477
4478         /*
4479          * Inserting a new range inserts either 0, 1, or 2 pivots within the
4480          * tree.  If the insert fits exactly into an existing gap with a value
4481          * of NULL, then the slot only needs to be written with the new value.
4482          * If the range being inserted is adjacent to another range, then only a
4483          * single pivot needs to be inserted (as well as writing the entry).  If
4484          * the new range is within a gap but does not touch any other ranges,
4485          * then two pivots need to be inserted: the start - 1, and the end.  As
4486          * usual, the entry must be written.  Most operations require a new node
4487          * to be allocated and replace an existing node to ensure RCU safety,
4488          * when in RCU mode.  The exception to requiring a newly allocated node
4489          * is when inserting at the end of a node (appending).  When done
4490          * carefully, appending can reuse the node in place.
4491          */
4492         wr_mas.content = mas_start(mas);
4493         if (wr_mas.content)
4494                 goto exists;
4495
4496         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4497                 mas_store_root(mas, entry);
4498                 return NULL;
4499         }
4500
4501         /* spanning writes always overwrite something */
4502         if (!mas_wr_walk(&wr_mas))
4503                 goto exists;
4504
4505         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4506         wr_mas.offset_end = mas->offset;
4507         wr_mas.end_piv = wr_mas.r_max;
4508
4509         if (wr_mas.content || (mas->last > wr_mas.r_max))
4510                 goto exists;
4511
4512         if (!entry)
4513                 return NULL;
4514
4515         mas_wr_modify(&wr_mas);
4516         return wr_mas.content;
4517
4518 exists:
4519         mas_set_err(mas, -EEXIST);
4520         return wr_mas.content;
4521
4522 }
4523
4524 /*
4525  * mas_prev_node() - Find the prev non-null entry at the same level in the
4526  * tree.  The prev value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4527  * @mas: The maple state
4528  * @min: The lower limit to search
4529  *
4530  * The prev node value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4531  * Return: 1 if the node is dead, 0 otherwise.
4532  */
4533 static inline int mas_prev_node(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4534 {
4535         enum maple_type mt;
4536         int offset, level;
4537         void __rcu **slots;
4538         struct maple_node *node;
4539         struct maple_enode *enode;
4540         unsigned long *pivots;
4541
4542         if (mas_is_none(mas))
4543                 return 0;
4544
4545         level = 0;
4546         do {
4547                 node = mas_mn(mas);
4548                 if (ma_is_root(node))
4549                         goto no_entry;
4550
4551                 /* Walk up. */
4552                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4553                         return 1;
4554                 offset = mas->offset;
4555                 level++;
4556         } while (!offset);
4557
4558         offset--;
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         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4564                 return 1;
4565
4566         mas->max = pivots[offset];
4567         if (offset)
4568                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4569         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4570                 return 1;
4571
4572         if (mas->max < min)
4573                 goto no_entry_min;
4574
4575         while (level > 1) {
4576                 level--;
4577                 enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4578                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4579                         return 1;
4580
4581                 mas->node = enode;
4582                 mt = mte_node_type(mas->node);
4583                 node = mas_mn(mas);
4584                 slots = ma_slots(node, mt);
4585                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4586                 offset = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4587                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4588                         return 1;
4589
4590                 if (offset)
4591                         mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4592
4593                 if (offset < mt_pivots[mt])
4594                         mas->max = pivots[offset];
4595
4596                 if (mas->max < min)
4597                         goto no_entry;
4598         }
4599
4600         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4601         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4602                 return 1;
4603
4604         mas->offset = mas_data_end(mas);
4605         if (unlikely(mte_dead_node(mas->node)))
4606                 return 1;
4607
4608         return 0;
4609
4610 no_entry_min:
4611         mas->offset = offset;
4612         if (offset)
4613                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4614 no_entry:
4615         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4616                 return 1;
4617
4618         mas->node = MAS_NONE;
4619         return 0;
4620 }
4621
4622 /*
4623  * mas_next_node() - Get the next node at the same level in the tree.
4624  * @mas: The maple state
4625  * @max: The maximum pivot value to check.
4626  *
4627  * The next value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4628  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise.
4629  */
4630 static inline int mas_next_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *node,
4631                                 unsigned long max)
4632 {
4633         unsigned long min, pivot;
4634         unsigned long *pivots;
4635         struct maple_enode *enode;
4636         int level = 0;
4637         unsigned char offset;
4638         unsigned char node_end;
4639         enum maple_type mt;
4640         void __rcu **slots;
4641
4642         if (mas->max >= max)
4643                 goto no_entry;
4644
4645         level = 0;
4646         do {
4647                 if (ma_is_root(node))
4648                         goto no_entry;
4649
4650                 min = mas->max + 1;
4651                 if (min > max)
4652                         goto no_entry;
4653
4654                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4655                         return 1;
4656
4657                 offset = mas->offset;
4658                 level++;
4659                 node = mas_mn(mas);
4660                 mt = mte_node_type(mas->node);
4661                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4662                 node_end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4663                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4664                         return 1;
4665
4666         } while (unlikely(offset == node_end));
4667
4668         slots = ma_slots(node, mt);
4669         pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, ++offset, mt);
4670         while (unlikely(level > 1)) {
4671                 /* Descend, if necessary */
4672                 enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4673                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4674                         return 1;
4675
4676                 mas->node = enode;
4677                 level--;
4678                 node = mas_mn(mas);
4679                 mt = mte_node_type(mas->node);
4680                 slots = ma_slots(node, mt);
4681                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4682                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4683                         return 1;
4684
4685                 offset = 0;
4686                 pivot = pivots[0];
4687         }
4688
4689         enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4690         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4691                 return 1;
4692
4693         mas->node = enode;
4694         mas->min = min;
4695         mas->max = pivot;
4696         return 0;
4697
4698 no_entry:
4699         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4700                 return 1;
4701
4702         mas->node = MAS_NONE;
4703         return 0;
4704 }
4705
4706 /*
4707  * mas_next_nentry() - Get the next node entry
4708  * @mas: The maple state
4709  * @max: The maximum value to check
4710  * @*range_start: Pointer to store the start of the range.
4711  *
4712  * Sets @mas->offset to the offset of the next node entry, @mas->last to the
4713  * pivot of the entry.
4714  *
4715  * Return: The next entry, %NULL otherwise
4716  */
4717 static inline void *mas_next_nentry(struct ma_state *mas,
4718             struct maple_node *node, unsigned long max, enum maple_type type)
4719 {
4720         unsigned char count;
4721         unsigned long pivot;
4722         unsigned long *pivots;
4723         void __rcu **slots;
4724         void *entry;
4725
4726         if (mas->last == mas->max) {
4727                 mas->index = mas->max;
4728                 return NULL;
4729         }
4730
4731         slots = ma_slots(node, type);
4732         pivots = ma_pivots(node, type);
4733         count = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
4734         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4735                 return NULL;
4736
4737         mas->index = mas_safe_min(mas, pivots, mas->offset);
4738         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4739                 return NULL;
4740
4741         if (mas->index > max)
4742                 return NULL;
4743
4744         if (mas->offset > count)
4745                 return NULL;
4746
4747         while (mas->offset < count) {
4748                 pivot = pivots[mas->offset];
4749                 entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4750                 if (ma_dead_node(node))
4751                         return NULL;
4752
4753                 if (entry)
4754                         goto found;
4755
4756                 if (pivot >= max)
4757                         return NULL;
4758
4759                 mas->index = pivot + 1;
4760                 mas->offset++;
4761         }
4762
4763         if (mas->index > mas->max) {
4764                 mas->index = mas->last;
4765                 return NULL;
4766         }
4767
4768         pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
4769         entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4770         if (ma_dead_node(node))
4771                 return NULL;
4772
4773         if (!pivot)
4774                 return NULL;
4775
4776         if (!entry)
4777                 return NULL;
4778
4779 found:
4780         mas->last = pivot;
4781         return entry;
4782 }
4783
4784 static inline void mas_rewalk(struct ma_state *mas, unsigned long index)
4785 {
4786
4787 retry:
4788         mas_set(mas, index);
4789         mas_state_walk(mas);
4790         if (mas_is_start(mas))
4791                 goto retry;
4792
4793         return;
4794
4795 }
4796
4797 /*
4798  * mas_next_entry() - Internal function to get the next entry.
4799  * @mas: The maple state
4800  * @limit: The maximum range start.
4801  *
4802  * Set the @mas->node to the next entry and the range_start to
4803  * the beginning value for the entry.  Does not check beyond @limit.
4804  * Sets @mas->index and @mas->last to the limit if it is hit.
4805  * Restarts on dead nodes.
4806  *
4807  * Return: the next entry or %NULL.
4808  */
4809 static inline void *mas_next_entry(struct ma_state *mas, unsigned long limit)
4810 {
4811         void *entry = NULL;
4812         struct maple_enode *prev_node;
4813         struct maple_node *node;
4814         unsigned char offset;
4815         unsigned long last;
4816         enum maple_type mt;
4817
4818         if (mas->index > limit) {
4819                 mas->index = mas->last = limit;
4820                 mas_pause(mas);
4821                 return NULL;
4822         }
4823         last = mas->last;
4824 retry:
4825         offset = mas->offset;
4826         prev_node = mas->node;
4827         node = mas_mn(mas);
4828         mt = mte_node_type(mas->node);
4829         mas->offset++;
4830         if (unlikely(mas->offset >= mt_slots[mt])) {
4831                 mas->offset = mt_slots[mt] - 1;
4832                 goto next_node;
4833         }
4834
4835         while (!mas_is_none(mas)) {
4836                 entry = mas_next_nentry(mas, node, limit, mt);
4837                 if (unlikely(ma_dead_node(node))) {
4838                         mas_rewalk(mas, last);
4839                         goto retry;
4840                 }
4841
4842                 if (likely(entry))
4843                         return entry;
4844
4845                 if (unlikely((mas->index > limit)))
4846                         break;
4847
4848 next_node:
4849                 prev_node = mas->node;
4850                 offset = mas->offset;
4851                 if (unlikely(mas_next_node(mas, node, limit))) {
4852                         mas_rewalk(mas, last);
4853                         goto retry;
4854                 }
4855                 mas->offset = 0;
4856                 node = mas_mn(mas);
4857                 mt = mte_node_type(mas->node);
4858         }
4859
4860         mas->index = mas->last = limit;
4861         mas->offset = offset;
4862         mas->node = prev_node;
4863         return NULL;
4864 }
4865
4866 /*
4867  * mas_prev_nentry() - Get the previous node entry.
4868  * @mas: The maple state.
4869  * @limit: The lower limit to check for a value.
4870  *
4871  * Return: the entry, %NULL otherwise.
4872  */
4873 static inline void *mas_prev_nentry(struct ma_state *mas, unsigned long limit,
4874                                     unsigned long index)
4875 {
4876         unsigned long pivot, min;
4877         unsigned char offset;
4878         struct maple_node *mn;
4879         enum maple_type mt;
4880         unsigned long *pivots;
4881         void __rcu **slots;
4882         void *entry;
4883
4884 retry:
4885         if (!mas->offset)
4886                 return NULL;
4887
4888         mn = mas_mn(mas);
4889         mt = mte_node_type(mas->node);
4890         offset = mas->offset - 1;
4891         if (offset >= mt_slots[mt])
4892                 offset = mt_slots[mt] - 1;
4893
4894         slots = ma_slots(mn, mt);
4895         pivots = ma_pivots(mn, mt);
4896         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4897                 mas_rewalk(mas, index);
4898                 goto retry;
4899         }
4900
4901         if (offset == mt_pivots[mt])
4902                 pivot = mas->max;
4903         else
4904                 pivot = pivots[offset];
4905
4906         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4907                 mas_rewalk(mas, index);
4908                 goto retry;
4909         }
4910
4911         while (offset && ((!mas_slot(mas, slots, offset) && pivot >= limit) ||
4912                !pivot))
4913                 pivot = pivots[--offset];
4914
4915         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4916         entry = mas_slot(mas, slots, offset);
4917         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4918                 mas_rewalk(mas, index);
4919                 goto retry;
4920         }
4921
4922         if (likely(entry)) {
4923                 mas->offset = offset;
4924                 mas->last = pivot;
4925                 mas->index = min;
4926         }
4927         return entry;
4928 }
4929
4930 static inline void *mas_prev_entry(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4931 {
4932         void *entry;
4933
4934         if (mas->index < min) {
4935                 mas->index = mas->last = min;
4936                 mas->node = MAS_NONE;
4937                 return NULL;
4938         }
4939 retry:
4940         while (likely(!mas_is_none(mas))) {
4941                 entry = mas_prev_nentry(mas, min, mas->index);
4942                 if (unlikely(mas->last < min))
4943                         goto not_found;
4944
4945                 if (likely(entry))
4946                         return entry;
4947
4948                 if (unlikely(mas_prev_node(mas, min))) {
4949                         mas_rewalk(mas, mas->index);
4950                         goto retry;
4951                 }
4952
4953                 mas->offset++;
4954         }
4955
4956         mas->offset--;
4957 not_found:
4958         mas->index = mas->last = min;
4959         return NULL;
4960 }
4961
4962 /*
4963  * mas_rev_awalk() - Internal function.  Reverse allocation walk.  Find the
4964  * highest gap address of a given size in a given node and descend.
4965  * @mas: The maple state
4966  * @size: The needed size.
4967  *
4968  * Return: True if found in a leaf, false otherwise.
4969  *
4970  */
4971 static bool mas_rev_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size,
4972                 unsigned long *gap_min, unsigned long *gap_max)
4973 {
4974         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4975         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
4976         unsigned long *pivots, *gaps;
4977         void __rcu **slots;
4978         unsigned long gap = 0;
4979         unsigned long max, min;
4980         unsigned char offset;
4981
4982         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
4983                 return true;
4984
4985         if (ma_is_dense(type)) {
4986                 /* dense nodes. */
4987                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4988                 return true;
4989         }
4990
4991         pivots = ma_pivots(node, type);
4992         slots = ma_slots(node, type);
4993         gaps = ma_gaps(node, type);
4994         offset = mas->offset;
4995         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4996         /* Skip out of bounds. */
4997         while (mas->last < min)
4998                 min = mas_safe_min(mas, pivots, --offset);
4999
5000         max = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
5001         while (mas->index <= max) {
5002                 gap = 0;
5003                 if (gaps)
5004                         gap = gaps[offset];
5005                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
5006                         gap = max - min + 1;
5007
5008                 if (gap) {
5009                         if ((size <= gap) && (size <= mas->last - min + 1))
5010                                 break;
5011
5012                         if (!gaps) {
5013                                 /* Skip the next slot, it cannot be a gap. */
5014                                 if (offset < 2)
5015                                         goto ascend;
5016
5017                                 offset -= 2;
5018                                 max = pivots[offset];
5019                                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5020                                 continue;
5021                         }
5022                 }
5023
5024                 if (!offset)
5025                         goto ascend;
5026
5027                 offset--;
5028                 max = min - 1;
5029                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5030         }
5031
5032         if (unlikely((mas->index > max) || (size - 1 > max - mas->index)))
5033                 goto no_space;
5034
5035         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
5036                 mas->offset = offset;
5037                 *gap_min = min;
5038                 *gap_max = min + gap - 1;
5039                 return true;
5040         }
5041
5042         /* descend, only happens under lock. */
5043         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
5044         mas->min = min;
5045         mas->max = max;
5046         mas->offset = mas_data_end(mas);
5047         return false;
5048
5049 ascend:
5050         if (!mte_is_root(mas->node))
5051                 return false;
5052
5053 no_space:
5054         mas_set_err(mas, -EBUSY);
5055         return false;
5056 }
5057
5058 static inline bool mas_anode_descend(struct ma_state *mas, unsigned long size)
5059 {
5060         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
5061         unsigned long pivot, min, gap = 0;
5062         unsigned char offset;
5063         unsigned long *gaps;
5064         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
5065         void __rcu **slots = ma_slots(mas_mn(mas), type);
5066         bool found = false;
5067
5068         if (ma_is_dense(type)) {
5069                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
5070                 return true;
5071         }
5072
5073         gaps = ma_gaps(mte_to_node(mas->node), type);
5074         offset = mas->offset;
5075         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5076         for (; offset < mt_slots[type]; offset++) {
5077                 pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
5078                 if (offset && !pivot)
5079                         break;
5080
5081                 /* Not within lower bounds */
5082                 if (mas->index > pivot)
5083                         goto next_slot;
5084
5085                 if (gaps)
5086                         gap = gaps[offset];
5087                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
5088                         gap = min(pivot, mas->last) - max(mas->index, min) + 1;
5089                 else
5090                         goto next_slot;
5091
5092                 if (gap >= size) {
5093                         if (ma_is_leaf(type)) {
5094                                 found = true;
5095                                 goto done;
5096                         }
5097                         if (mas->index <= pivot) {
5098                                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
5099                                 mas->min = min;
5100                                 mas->max = pivot;
5101                                 offset = 0;
5102                                 break;
5103                         }
5104                 }
5105 next_slot:
5106                 min = pivot + 1;
5107                 if (mas->last <= pivot) {
5108                         mas_set_err(mas, -EBUSY);
5109                         return true;
5110                 }
5111         }
5112
5113         if (mte_is_root(mas->node))
5114                 found = true;
5115 done:
5116         mas->offset = offset;
5117         return found;
5118 }
5119
5120 /**
5121  * mas_walk() - Search for @mas->index in the tree.
5122  * @mas: The maple state.
5123  *
5124  * mas->index and mas->last will be set to the range if there is a value.  If
5125  * mas->node is MAS_NONE, reset to MAS_START.
5126  *
5127  * Return: the entry at the location or %NULL.
5128  */
5129 void *mas_walk(struct ma_state *mas)
5130 {
5131         void *entry;
5132
5133 retry:
5134         entry = mas_state_walk(mas);
5135         if (mas_is_start(mas))
5136                 goto retry;
5137
5138         if (mas_is_ptr(mas)) {
5139                 if (!mas->index) {
5140                         mas->last = 0;
5141                 } else {
5142                         mas->index = 1;
5143                         mas->last = ULONG_MAX;
5144                 }
5145                 return entry;
5146         }
5147
5148         if (mas_is_none(mas)) {
5149                 mas->index = 0;
5150                 mas->last = ULONG_MAX;
5151         }
5152
5153         return entry;
5154 }
5155 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_walk);
5156
5157 static inline bool mas_rewind_node(struct ma_state *mas)
5158 {
5159         unsigned char slot;
5160
5161         do {
5162                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5163                         slot = mas->offset;
5164                         if (!slot)
5165                                 return false;
5166                 } else {
5167                         mas_ascend(mas);
5168                         slot = mas->offset;
5169                 }
5170         } while (!slot);
5171
5172         mas->offset = --slot;
5173         return true;
5174 }
5175
5176 /*
5177  * mas_skip_node() - Internal function.  Skip over a node.
5178  * @mas: The maple state.
5179  *
5180  * Return: true if there is another node, false otherwise.
5181  */
5182 static inline bool mas_skip_node(struct ma_state *mas)
5183 {
5184         if (mas_is_err(mas))
5185                 return false;
5186
5187         do {
5188                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5189                         if (mas->offset >= mas_data_end(mas)) {
5190                                 mas_set_err(mas, -EBUSY);
5191                                 return false;
5192                         }
5193                 } else {
5194                         mas_ascend(mas);
5195                 }
5196         } while (mas->offset >= mas_data_end(mas));
5197
5198         mas->offset++;
5199         return true;
5200 }
5201
5202 /*
5203  * mas_awalk() - Allocation walk.  Search from low address to high, for a gap of
5204  * @size
5205  * @mas: The maple state
5206  * @size: The size of the gap required
5207  *
5208  * Search between @mas->index and @mas->last for a gap of @size.
5209  */
5210 static inline void mas_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
5211 {
5212         struct maple_enode *last = NULL;
5213
5214         /*
5215          * There are 4 options:
5216          * go to child (descend)
5217          * go back to parent (ascend)
5218          * no gap found. (return, slot == MAPLE_NODE_SLOTS)
5219          * found the gap. (return, slot != MAPLE_NODE_SLOTS)
5220          */
5221         while (!mas_is_err(mas) && !mas_anode_descend(mas, size)) {
5222                 if (last == mas->node)
5223                         mas_skip_node(mas);
5224                 else
5225                         last = mas->node;
5226         }
5227 }
5228
5229 /*
5230  * mas_fill_gap() - Fill a located gap with @entry.
5231  * @mas: The maple state
5232  * @entry: The value to store
5233  * @slot: The offset into the node to store the @entry
5234  * @size: The size of the entry
5235  * @index: The start location
5236  */
5237 static inline void mas_fill_gap(struct ma_state *mas, void *entry,
5238                 unsigned char slot, unsigned long size, unsigned long *index)
5239 {
5240         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5241         unsigned char pslot = mte_parent_slot(mas->node);
5242         struct maple_enode *mn = mas->node;
5243         unsigned long *pivots;
5244         enum maple_type ptype;
5245         /*
5246          * mas->index is the start address for the search
5247          *  which may no longer be needed.
5248          * mas->last is the end address for the search
5249          */
5250
5251         *index = mas->index;
5252         mas->last = mas->index + size - 1;
5253
5254         /*
5255          * It is possible that using mas->max and mas->min to correctly
5256          * calculate the index and last will cause an issue in the gap
5257          * calculation, so fix the ma_state here
5258          */
5259         mas_ascend(mas);
5260         ptype = mte_node_type(mas->node);
5261         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), ptype);
5262         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, pslot, ptype);
5263         mas->min = mas_safe_min(mas, pivots, pslot);
5264         mas->node = mn;
5265         mas->offset = slot;
5266         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5267 }
5268
5269 /*
5270  * mas_sparse_area() - Internal function.  Return upper or lower limit when
5271  * searching for a gap in an empty tree.
5272  * @mas: The maple state
5273  * @min: the minimum range
5274  * @max: The maximum range
5275  * @size: The size of the gap
5276  * @fwd: Searching forward or back
5277  */
5278 static inline void mas_sparse_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5279                                 unsigned long max, unsigned long size, bool fwd)
5280 {
5281         unsigned long start = 0;
5282
5283         if (!unlikely(mas_is_none(mas)))
5284                 start++;
5285         /* mas_is_ptr */
5286
5287         if (start < min)
5288                 start = min;
5289
5290         if (fwd) {
5291                 mas->index = start;
5292                 mas->last = start + size - 1;
5293                 return;
5294         }
5295
5296         mas->index = max;
5297 }
5298
5299 /*
5300  * mas_empty_area() - Get the lowest address within the range that is
5301  * sufficient for the size requested.
5302  * @mas: The maple state
5303  * @min: The lowest value of the range
5304  * @max: The highest value of the range
5305  * @size: The size needed
5306  */
5307 int mas_empty_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5308                 unsigned long max, unsigned long size)
5309 {
5310         unsigned char offset;
5311         unsigned long *pivots;
5312         enum maple_type mt;
5313
5314         if (min >= max)
5315                 return -EINVAL;
5316
5317         if (mas_is_start(mas))
5318                 mas_start(mas);
5319         else if (mas->offset >= 2)
5320                 mas->offset -= 2;
5321         else if (!mas_skip_node(mas))
5322                 return -EBUSY;
5323
5324         /* Empty set */
5325         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5326                 mas_sparse_area(mas, min, max, size, true);
5327                 return 0;
5328         }
5329
5330         /* The start of the window can only be within these values */
5331         mas->index = min;
5332         mas->last = max;
5333         mas_awalk(mas, size);
5334
5335         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5336                 return xa_err(mas->node);
5337
5338         offset = mas->offset;
5339         if (unlikely(offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5340                 return -EBUSY;
5341
5342         mt = mte_node_type(mas->node);
5343         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), mt);
5344         if (offset)
5345                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
5346
5347         if (offset < mt_pivots[mt])
5348                 mas->max = pivots[offset];
5349
5350         if (mas->index < mas->min)
5351                 mas->index = mas->min;
5352
5353         mas->last = mas->index + size - 1;
5354         return 0;
5355 }
5356 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area);
5357
5358 /*
5359  * mas_empty_area_rev() - Get the highest address within the range that is
5360  * sufficient for the size requested.
5361  * @mas: The maple state
5362  * @min: The lowest value of the range
5363  * @max: The highest value of the range
5364  * @size: The size needed
5365  */
5366 int mas_empty_area_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5367                 unsigned long max, unsigned long size)
5368 {
5369         struct maple_enode *last = mas->node;
5370
5371         if (min >= max)
5372                 return -EINVAL;
5373
5374         if (mas_is_start(mas)) {
5375                 mas_start(mas);
5376                 mas->offset = mas_data_end(mas);
5377         } else if (mas->offset >= 2) {
5378                 mas->offset -= 2;
5379         } else if (!mas_rewind_node(mas)) {
5380                 return -EBUSY;
5381         }
5382
5383         /* Empty set. */
5384         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5385                 mas_sparse_area(mas, min, max, size, false);
5386                 return 0;
5387         }
5388
5389         /* The start of the window can only be within these values. */
5390         mas->index = min;
5391         mas->last = max;
5392
5393         while (!mas_rev_awalk(mas, size, &min, &max)) {
5394                 if (last == mas->node) {
5395                         if (!mas_rewind_node(mas))
5396                                 return -EBUSY;
5397                 } else {
5398                         last = mas->node;
5399                 }
5400         }
5401
5402         if (mas_is_err(mas))
5403                 return xa_err(mas->node);
5404
5405         if (unlikely(mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5406                 return -EBUSY;
5407
5408         /* Trim the upper limit to the max. */
5409         if (max <= mas->last)
5410                 mas->last = max;
5411
5412         mas->index = mas->last - size + 1;
5413         return 0;
5414 }
5415 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area_rev);
5416
5417 static inline int mas_alloc(struct ma_state *mas, void *entry,
5418                 unsigned long size, unsigned long *index)
5419 {
5420         unsigned long min;
5421
5422         mas_start(mas);
5423         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5424                 mas_root_expand(mas, entry);
5425                 if (mas_is_err(mas))
5426                         return xa_err(mas->node);
5427
5428                 if (!mas->index)
5429                         return mte_pivot(mas->node, 0);
5430                 return mte_pivot(mas->node, 1);
5431         }
5432
5433         /* Must be walking a tree. */
5434         mas_awalk(mas, size);
5435         if (mas_is_err(mas))
5436                 return xa_err(mas->node);
5437
5438         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5439                 goto no_gap;
5440
5441         /*
5442          * At this point, mas->node points to the right node and we have an
5443          * offset that has a sufficient gap.
5444          */
5445         min = mas->min;
5446         if (mas->offset)
5447                 min = mte_pivot(mas->node, mas->offset - 1) + 1;
5448
5449         if (mas->index < min)
5450                 mas->index = min;
5451
5452         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5453         return 0;
5454
5455 no_gap:
5456         return -EBUSY;
5457 }
5458
5459 static inline int mas_rev_alloc(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5460                                 unsigned long max, void *entry,
5461                                 unsigned long size, unsigned long *index)
5462 {
5463         int ret = 0;
5464
5465         ret = mas_empty_area_rev(mas, min, max, size);
5466         if (ret)
5467                 return ret;
5468
5469         if (mas_is_err(mas))
5470                 return xa_err(mas->node);
5471
5472         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5473                 goto no_gap;
5474
5475         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5476         return 0;
5477
5478 no_gap:
5479         return -EBUSY;
5480 }
5481
5482 /*
5483  * mte_dead_leaves() - Mark all leaves of a node as dead.
5484  * @mas: The maple state
5485  * @slots: Pointer to the slot array
5486  * @type: The maple node type
5487  *
5488  * Must hold the write lock.
5489  *
5490  * Return: The number of leaves marked as dead.
5491  */
5492 static inline
5493 unsigned char mte_dead_leaves(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5494                               void __rcu **slots)
5495 {
5496         struct maple_node *node;
5497         enum maple_type type;
5498         void *entry;
5499         int offset;
5500
5501         for (offset = 0; offset < mt_slot_count(enode); offset++) {
5502                 entry = mt_slot(mt, slots, offset);
5503                 type = mte_node_type(entry);
5504                 node = mte_to_node(entry);
5505                 /* Use both node and type to catch LE & BE metadata */
5506                 if (!node || !type)
5507                         break;
5508
5509                 mte_set_node_dead(entry);
5510                 node->type = type;
5511                 rcu_assign_pointer(slots[offset], node);
5512         }
5513
5514         return offset;
5515 }
5516
5517 /**
5518  * mte_dead_walk() - Walk down a dead tree to just before the leaves
5519  * @enode: The maple encoded node
5520  * @offset: The starting offset
5521  *
5522  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5523  */
5524 static void __rcu **mte_dead_walk(struct maple_enode **enode, unsigned char offset)
5525 {
5526         struct maple_node *node, *next;
5527         void __rcu **slots = NULL;
5528
5529         next = mte_to_node(*enode);
5530         do {
5531                 *enode = ma_enode_ptr(next);
5532                 node = mte_to_node(*enode);
5533                 slots = ma_slots(node, node->type);
5534                 next = rcu_dereference_protected(slots[offset],
5535                                         lock_is_held(&rcu_callback_map));
5536                 offset = 0;
5537         } while (!ma_is_leaf(next->type));
5538
5539         return slots;
5540 }
5541
5542 /**
5543  * mt_free_walk() - Walk & free a tree in the RCU callback context
5544  * @head: The RCU head that's within the node.
5545  *
5546  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5547  */
5548 static void mt_free_walk(struct rcu_head *head)
5549 {
5550         void __rcu **slots;
5551         struct maple_node *node, *start;
5552         struct maple_enode *enode;
5553         unsigned char offset;
5554         enum maple_type type;
5555
5556         node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
5557
5558         if (ma_is_leaf(node->type))
5559                 goto free_leaf;
5560
5561         start = node;
5562         enode = mt_mk_node(node, node->type);
5563         slots = mte_dead_walk(&enode, 0);
5564         node = mte_to_node(enode);
5565         do {
5566                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5567                 offset = node->parent_slot + 1;
5568                 enode = node->piv_parent;
5569                 if (mte_to_node(enode) == node)
5570                         goto free_leaf;
5571
5572                 type = mte_node_type(enode);
5573                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5574                 if ((offset < mt_slots[type]) &&
5575                     rcu_dereference_protected(slots[offset],
5576                                               lock_is_held(&rcu_callback_map)))
5577                         slots = mte_dead_walk(&enode, offset);
5578                 node = mte_to_node(enode);
5579         } while ((node != start) || (node->slot_len < offset));
5580
5581         slots = ma_slots(node, node->type);
5582         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5583
5584 free_leaf:
5585         mt_free_rcu(&node->rcu);
5586 }
5587
5588 static inline void __rcu **mte_destroy_descend(struct maple_enode **enode,
5589         struct maple_tree *mt, struct maple_enode *prev, unsigned char offset)
5590 {
5591         struct maple_node *node;
5592         struct maple_enode *next = *enode;
5593         void __rcu **slots = NULL;
5594         enum maple_type type;
5595         unsigned char next_offset = 0;
5596
5597         do {
5598                 *enode = next;
5599                 node = mte_to_node(*enode);
5600                 type = mte_node_type(*enode);
5601                 slots = ma_slots(node, type);
5602                 next = mt_slot_locked(mt, slots, next_offset);
5603                 if ((mte_dead_node(next)))
5604                         next = mt_slot_locked(mt, slots, ++next_offset);
5605
5606                 mte_set_node_dead(*enode);
5607                 node->type = type;
5608                 node->piv_parent = prev;
5609                 node->parent_slot = offset;
5610                 offset = next_offset;
5611                 next_offset = 0;
5612                 prev = *enode;
5613         } while (!mte_is_leaf(next));
5614
5615         return slots;
5616 }
5617
5618 static void mt_destroy_walk(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5619                             bool free)
5620 {
5621         void __rcu **slots;
5622         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5623         struct maple_enode *start;
5624
5625         if (mte_is_leaf(enode)) {
5626                 node->type = mte_node_type(enode);
5627                 goto free_leaf;
5628         }
5629
5630         start = enode;
5631         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, start, 0);
5632         node = mte_to_node(enode); // Updated in the above call.
5633         do {
5634                 enum maple_type type;
5635                 unsigned char offset;
5636                 struct maple_enode *parent, *tmp;
5637
5638                 node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5639                 if (free)
5640                         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5641                 offset = node->parent_slot + 1;
5642                 enode = node->piv_parent;
5643                 if (mte_to_node(enode) == node)
5644                         goto free_leaf;
5645
5646                 type = mte_node_type(enode);
5647                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5648                 if (offset >= mt_slots[type])
5649                         goto next;
5650
5651                 tmp = mt_slot_locked(mt, slots, offset);
5652                 if (mte_node_type(tmp) && mte_to_node(tmp)) {
5653                         parent = enode;
5654                         enode = tmp;
5655                         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, parent, offset);
5656                 }
5657 next:
5658                 node = mte_to_node(enode);
5659         } while (start != enode);
5660
5661         node = mte_to_node(enode);
5662         node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5663         if (free)
5664                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5665
5666 free_leaf:
5667         if (free)
5668                 mt_free_rcu(&node->rcu);
5669         else
5670                 mt_clear_meta(mt, node, node->type);
5671 }
5672
5673 /*
5674  * mte_destroy_walk() - Free a tree or sub-tree.
5675  * @enode - the encoded maple node (maple_enode) to start
5676  * @mn - the tree to free - needed for node types.
5677  *
5678  * Must hold the write lock.
5679  */
5680 static inline void mte_destroy_walk(struct maple_enode *enode,
5681                                     struct maple_tree *mt)
5682 {
5683         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5684
5685         if (mt_in_rcu(mt)) {
5686                 mt_destroy_walk(enode, mt, false);
5687                 call_rcu(&node->rcu, mt_free_walk);
5688         } else {
5689                 mt_destroy_walk(enode, mt, true);
5690         }
5691 }
5692
5693 static void mas_wr_store_setup(struct ma_wr_state *wr_mas)
5694 {
5695         if (unlikely(mas_is_paused(wr_mas->mas)))
5696                 mas_reset(wr_mas->mas);
5697
5698         if (!mas_is_start(wr_mas->mas)) {
5699                 if (mas_is_none(wr_mas->mas)) {
5700                         mas_reset(wr_mas->mas);
5701                 } else {
5702                         wr_mas->r_max = wr_mas->mas->max;
5703                         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
5704                         if (mas_is_span_wr(wr_mas))
5705                                 mas_reset(wr_mas->mas);
5706                 }
5707         }
5708
5709 }
5710
5711 /* Interface */
5712
5713 /**
5714  * mas_store() - Store an @entry.
5715  * @mas: The maple state.
5716  * @entry: The entry to store.
5717  *
5718  * The @mas->index and @mas->last is used to set the range for the @entry.
5719  * Note: The @mas should have pre-allocated entries to ensure there is memory to
5720  * store the entry.  Please see mas_expected_entries()/mas_destroy() for more details.
5721  *
5722  * Return: the first entry between mas->index and mas->last or %NULL.
5723  */
5724 void *mas_store(struct ma_state *mas, void *entry)
5725 {
5726         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5727
5728         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5729 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
5730         if (mas->index > mas->last)
5731                 pr_err("Error %lu > %lu %p\n", mas->index, mas->last, entry);
5732         MT_BUG_ON(mas->tree, mas->index > mas->last);
5733         if (mas->index > mas->last) {
5734                 mas_set_err(mas, -EINVAL);
5735                 return NULL;
5736         }
5737
5738 #endif
5739
5740         /*
5741          * Storing is the same operation as insert with the added caveat that it
5742          * can overwrite entries.  Although this seems simple enough, one may
5743          * want to examine what happens if a single store operation was to
5744          * overwrite multiple entries within a self-balancing B-Tree.
5745          */
5746         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5747         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5748         return wr_mas.content;
5749 }
5750 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store);
5751
5752 /**
5753  * mas_store_gfp() - Store a value into the tree.
5754  * @mas: The maple state
5755  * @entry: The entry to store
5756  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations if necessary.
5757  *
5758  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
5759  * be allocated.
5760  */
5761 int mas_store_gfp(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5762 {
5763         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5764
5765         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5766         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5767 retry:
5768         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5769         if (unlikely(mas_nomem(mas, gfp)))
5770                 goto retry;
5771
5772         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5773                 return xa_err(mas->node);
5774
5775         return 0;
5776 }
5777 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_gfp);
5778
5779 /**
5780  * mas_store_prealloc() - Store a value into the tree using memory
5781  * preallocated in the maple state.
5782  * @mas: The maple state
5783  * @entry: The entry to store.
5784  */
5785 void mas_store_prealloc(struct ma_state *mas, void *entry)
5786 {
5787         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5788
5789         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5790         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5791         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5792         BUG_ON(mas_is_err(mas));
5793         mas_destroy(mas);
5794 }
5795 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_prealloc);
5796
5797 /**
5798  * mas_preallocate() - Preallocate enough nodes for a store operation
5799  * @mas: The maple state
5800  * @entry: The entry that will be stored
5801  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
5802  *
5803  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5804  */
5805 int mas_preallocate(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5806 {
5807         int ret;
5808
5809         mas_node_count_gfp(mas, 1 + mas_mt_height(mas) * 3, gfp);
5810         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5811         if (likely(!mas_is_err(mas)))
5812                 return 0;
5813
5814         mas_set_alloc_req(mas, 0);
5815         ret = xa_err(mas->node);
5816         mas_reset(mas);
5817         mas_destroy(mas);
5818         mas_reset(mas);
5819         return ret;
5820 }
5821
5822 /*
5823  * mas_destroy() - destroy a maple state.
5824  * @mas: The maple state
5825  *
5826  * Upon completion, check the left-most node and rebalance against the node to
5827  * the right if necessary.  Frees any allocated nodes associated with this maple
5828  * state.
5829  */
5830 void mas_destroy(struct ma_state *mas)
5831 {
5832         struct maple_alloc *node;
5833         unsigned long total;
5834
5835         /*
5836          * When using mas_for_each() to insert an expected number of elements,
5837          * it is possible that the number inserted is less than the expected
5838          * number.  To fix an invalid final node, a check is performed here to
5839          * rebalance the previous node with the final node.
5840          */
5841         if (mas->mas_flags & MA_STATE_REBALANCE) {
5842                 unsigned char end;
5843
5844                 if (mas_is_start(mas))
5845                         mas_start(mas);
5846
5847                 mtree_range_walk(mas);
5848                 end = mas_data_end(mas) + 1;
5849                 if (end < mt_min_slot_count(mas->node) - 1)
5850                         mas_destroy_rebalance(mas, end);
5851
5852                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
5853         }
5854         mas->mas_flags &= ~(MA_STATE_BULK|MA_STATE_PREALLOC);
5855
5856         total = mas_allocated(mas);
5857         while (total) {
5858                 node = mas->alloc;
5859                 mas->alloc = node->slot[0];
5860                 if (node->node_count > 1) {
5861                         size_t count = node->node_count - 1;
5862
5863                         mt_free_bulk(count, (void __rcu **)&node->slot[1]);
5864                         total -= count;
5865                 }
5866                 kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
5867                 total--;
5868         }
5869
5870         mas->alloc = NULL;
5871 }
5872 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_destroy);
5873
5874 /*
5875  * mas_expected_entries() - Set the expected number of entries that will be inserted.
5876  * @mas: The maple state
5877  * @nr_entries: The number of expected entries.
5878  *
5879  * This will attempt to pre-allocate enough nodes to store the expected number
5880  * of entries.  The allocations will occur using the bulk allocator interface
5881  * for speed.  Please call mas_destroy() on the @mas after inserting the entries
5882  * to ensure any unused nodes are freed.
5883  *
5884  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5885  */
5886 int mas_expected_entries(struct ma_state *mas, unsigned long nr_entries)
5887 {
5888         int nonleaf_cap = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 2;
5889         struct maple_enode *enode = mas->node;
5890         int nr_nodes;
5891         int ret;
5892
5893         /*
5894          * Sometimes it is necessary to duplicate a tree to a new tree, such as
5895          * forking a process and duplicating the VMAs from one tree to a new
5896          * tree.  When such a situation arises, it is known that the new tree is
5897          * not going to be used until the entire tree is populated.  For
5898          * performance reasons, it is best to use a bulk load with RCU disabled.
5899          * This allows for optimistic splitting that favours the left and reuse
5900          * of nodes during the operation.
5901          */
5902
5903         /* Optimize splitting for bulk insert in-order */
5904         mas->mas_flags |= MA_STATE_BULK;
5905
5906         /*
5907          * Avoid overflow, assume a gap between each entry and a trailing null.
5908          * If this is wrong, it just means allocation can happen during
5909          * insertion of entries.
5910          */
5911         nr_nodes = max(nr_entries, nr_entries * 2 + 1);
5912         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
5913                 nonleaf_cap = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2;
5914
5915         /* Leaves; reduce slots to keep space for expansion */
5916         nr_nodes = DIV_ROUND_UP(nr_nodes, MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2);
5917         /* Internal nodes */
5918         nr_nodes += DIV_ROUND_UP(nr_nodes, nonleaf_cap);
5919         /* Add working room for split (2 nodes) + new parents */
5920         mas_node_count(mas, nr_nodes + 3);
5921
5922         /* Detect if allocations run out */
5923         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5924
5925         if (!mas_is_err(mas))
5926                 return 0;
5927
5928         ret = xa_err(mas->node);
5929         mas->node = enode;
5930         mas_destroy(mas);
5931         return ret;
5932
5933 }
5934 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_expected_entries);
5935
5936 /**
5937  * mas_next() - Get the next entry.
5938  * @mas: The maple state
5939  * @max: The maximum index to check.
5940  *
5941  * Returns the next entry after @mas->index.
5942  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5943  * Can return the zero entry.
5944  *
5945  * Return: The next entry or %NULL
5946  */
5947 void *mas_next(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5948 {
5949         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5950                 mas->node = MAS_START;
5951
5952         if (mas_is_start(mas))
5953                 mas_walk(mas); /* Retries on dead nodes handled by mas_walk */
5954
5955         if (mas_is_ptr(mas)) {
5956                 if (!mas->index) {
5957                         mas->index = 1;
5958                         mas->last = ULONG_MAX;
5959                 }
5960                 return NULL;
5961         }
5962
5963         if (mas->last == ULONG_MAX)
5964                 return NULL;
5965
5966         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
5967         return mas_next_entry(mas, max);
5968 }
5969 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next);
5970
5971 /**
5972  * mt_next() - get the next value in the maple tree
5973  * @mt: The maple tree
5974  * @index: The start index
5975  * @max: The maximum index to check
5976  *
5977  * Return: The entry at @index or higher, or %NULL if nothing is found.
5978  */
5979 void *mt_next(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long max)
5980 {
5981         void *entry = NULL;
5982         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5983
5984         rcu_read_lock();
5985         entry = mas_next(&mas, max);
5986         rcu_read_unlock();
5987         return entry;
5988 }
5989 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_next);
5990
5991 /**
5992  * mas_prev() - Get the previous entry
5993  * @mas: The maple state
5994  * @min: The minimum value to check.
5995  *
5996  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5997  * Will reset mas to MAS_START if the node is MAS_NONE.  Will stop on not
5998  * searchable nodes.
5999  *
6000  * Return: the previous value or %NULL.
6001  */
6002 void *mas_prev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6003 {
6004         if (!mas->index) {
6005                 /* Nothing comes before 0 */
6006                 mas->last = 0;
6007                 mas->node = MAS_NONE;
6008                 return NULL;
6009         }
6010
6011         if (unlikely(mas_is_ptr(mas)))
6012                 return NULL;
6013
6014         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
6015                 mas->node = MAS_START;
6016
6017         if (mas_is_start(mas)) {
6018                 mas_walk(mas);
6019                 if (!mas->index)
6020                         return NULL;
6021         }
6022
6023         if (mas_is_ptr(mas)) {
6024                 if (!mas->index) {
6025                         mas->last = 0;
6026                         return NULL;
6027                 }
6028
6029                 mas->index = mas->last = 0;
6030                 return mas_root_locked(mas);
6031         }
6032         return mas_prev_entry(mas, min);
6033 }
6034 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev);
6035
6036 /**
6037  * mt_prev() - get the previous value in the maple tree
6038  * @mt: The maple tree
6039  * @index: The start index
6040  * @min: The minimum index to check
6041  *
6042  * Return: The entry at @index or lower, or %NULL if nothing is found.
6043  */
6044 void *mt_prev(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long min)
6045 {
6046         void *entry = NULL;
6047         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6048
6049         rcu_read_lock();
6050         entry = mas_prev(&mas, min);
6051         rcu_read_unlock();
6052         return entry;
6053 }
6054 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_prev);
6055
6056 /**
6057  * mas_pause() - Pause a mas_find/mas_for_each to drop the lock.
6058  * @mas: The maple state to pause
6059  *
6060  * Some users need to pause a walk and drop the lock they're holding in
6061  * order to yield to a higher priority thread or carry out an operation
6062  * on an entry.  Those users should call this function before they drop
6063  * the lock.  It resets the @mas to be suitable for the next iteration
6064  * of the loop after the user has reacquired the lock.  If most entries
6065  * found during a walk require you to call mas_pause(), the mt_for_each()
6066  * iterator may be more appropriate.
6067  *
6068  */
6069 void mas_pause(struct ma_state *mas)
6070 {
6071         mas->node = MAS_PAUSE;
6072 }
6073 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_pause);
6074
6075 /**
6076  * mas_find() - On the first call, find the entry at or after mas->index up to
6077  * %max.  Otherwise, find the entry after mas->index.
6078  * @mas: The maple state
6079  * @max: The maximum value to check.
6080  *
6081  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6082  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6083  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6084  *
6085  * Return: The entry or %NULL.
6086  */
6087 void *mas_find(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6088 {
6089         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
6090                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
6091                         mas->node = MAS_NONE;
6092                         return NULL;
6093                 }
6094                 mas->node = MAS_START;
6095                 mas->index = ++mas->last;
6096         }
6097
6098         if (unlikely(mas_is_none(mas)))
6099                 mas->node = MAS_START;
6100
6101         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6102                 /* First run or continue */
6103                 void *entry;
6104
6105                 if (mas->index > max)
6106                         return NULL;
6107
6108                 entry = mas_walk(mas);
6109                 if (entry)
6110                         return entry;
6111         }
6112
6113         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6114                 return NULL;
6115
6116         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
6117         return mas_next_entry(mas, max);
6118 }
6119 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find);
6120
6121 /**
6122  * mas_find_rev: On the first call, find the first non-null entry at or below
6123  * mas->index down to %min.  Otherwise find the first non-null entry below
6124  * mas->index down to %min.
6125  * @mas: The maple state
6126  * @min: The minimum value to check.
6127  *
6128  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6129  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6130  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6131  *
6132  * Return: The entry or %NULL.
6133  */
6134 void *mas_find_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6135 {
6136         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
6137                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
6138                         mas->node = MAS_NONE;
6139                         return NULL;
6140                 }
6141                 mas->node = MAS_START;
6142                 mas->last = --mas->index;
6143         }
6144
6145         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6146                 /* First run or continue */
6147                 void *entry;
6148
6149                 if (mas->index < min)
6150                         return NULL;
6151
6152                 entry = mas_walk(mas);
6153                 if (entry)
6154                         return entry;
6155         }
6156
6157         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6158                 return NULL;
6159
6160         if (mas->index < min)
6161                 return NULL;
6162
6163         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
6164         return mas_prev_entry(mas, min);
6165 }
6166 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_rev);
6167
6168 /**
6169  * mas_erase() - Find the range in which index resides and erase the entire
6170  * range.
6171  * @mas: The maple state
6172  *
6173  * Must hold the write lock.
6174  * Searches for @mas->index, sets @mas->index and @mas->last to the range and
6175  * erases that range.
6176  *
6177  * Return: the entry that was erased or %NULL, @mas->index and @mas->last are updated.
6178  */
6179 void *mas_erase(struct ma_state *mas)
6180 {
6181         void *entry;
6182         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, NULL);
6183
6184         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
6185                 mas->node = MAS_START;
6186
6187         /* Retry unnecessary when holding the write lock. */
6188         entry = mas_state_walk(mas);
6189         if (!entry)
6190                 return NULL;
6191
6192 write_retry:
6193         /* Must reset to ensure spanning writes of last slot are detected */
6194         mas_reset(mas);
6195         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
6196         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6197         if (mas_nomem(mas, GFP_KERNEL))
6198                 goto write_retry;
6199
6200         return entry;
6201 }
6202 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_erase);
6203
6204 /**
6205  * mas_nomem() - Check if there was an error allocating and do the allocation
6206  * if necessary If there are allocations, then free them.
6207  * @mas: The maple state
6208  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6209  * Return: true on allocation, false otherwise.
6210  */
6211 bool mas_nomem(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
6212         __must_hold(mas->tree->lock)
6213 {
6214         if (likely(mas->node != MA_ERROR(-ENOMEM))) {
6215                 mas_destroy(mas);
6216                 return false;
6217         }
6218
6219         if (gfpflags_allow_blocking(gfp) && !mt_external_lock(mas->tree)) {
6220                 mtree_unlock(mas->tree);
6221                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6222                 mtree_lock(mas->tree);
6223         } else {
6224                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6225         }
6226
6227         if (!mas_allocated(mas))
6228                 return false;
6229
6230         mas->node = MAS_START;
6231         return true;
6232 }
6233
6234 void __init maple_tree_init(void)
6235 {
6236         maple_node_cache = kmem_cache_create("maple_node",
6237                         sizeof(struct maple_node), sizeof(struct maple_node),
6238                         SLAB_PANIC, NULL);
6239 }
6240
6241 /**
6242  * mtree_load() - Load a value stored in a maple tree
6243  * @mt: The maple tree
6244  * @index: The index to load
6245  *
6246  * Return: the entry or %NULL
6247  */
6248 void *mtree_load(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6249 {
6250         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6251         void *entry;
6252
6253         trace_ma_read(__func__, &mas);
6254         rcu_read_lock();
6255 retry:
6256         entry = mas_start(&mas);
6257         if (unlikely(mas_is_none(&mas)))
6258                 goto unlock;
6259
6260         if (unlikely(mas_is_ptr(&mas))) {
6261                 if (index)
6262                         entry = NULL;
6263
6264                 goto unlock;
6265         }
6266
6267         entry = mtree_lookup_walk(&mas);
6268         if (!entry && unlikely(mas_is_start(&mas)))
6269                 goto retry;
6270 unlock:
6271         rcu_read_unlock();
6272         if (xa_is_zero(entry))
6273                 return NULL;
6274
6275         return entry;
6276 }
6277 EXPORT_SYMBOL(mtree_load);
6278
6279 /**
6280  * mtree_store_range() - Store an entry at a given range.
6281  * @mt: The maple tree
6282  * @index: The start of the range
6283  * @last: The end of the range
6284  * @entry: The entry to store
6285  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6286  *
6287  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6288  * be allocated.
6289  */
6290 int mtree_store_range(struct maple_tree *mt, unsigned long index,
6291                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6292 {
6293         MA_STATE(mas, mt, index, last);
6294         MA_WR_STATE(wr_mas, &mas, entry);
6295
6296         trace_ma_write(__func__, &mas, 0, entry);
6297         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6298                 return -EINVAL;
6299
6300         if (index > last)
6301                 return -EINVAL;
6302
6303         mtree_lock(mt);
6304 retry:
6305         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6306         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6307                 goto retry;
6308
6309         mtree_unlock(mt);
6310         if (mas_is_err(&mas))
6311                 return xa_err(mas.node);
6312
6313         return 0;
6314 }
6315 EXPORT_SYMBOL(mtree_store_range);
6316
6317 /**
6318  * mtree_store() - Store an entry at a given index.
6319  * @mt: The maple tree
6320  * @index: The index to store the value
6321  * @entry: The entry to store
6322  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6323  *
6324  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6325  * be allocated.
6326  */
6327 int mtree_store(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6328                  gfp_t gfp)
6329 {
6330         return mtree_store_range(mt, index, index, entry, gfp);
6331 }
6332 EXPORT_SYMBOL(mtree_store);
6333
6334 /**
6335  * mtree_insert_range() - Insert an entry at a give range if there is no value.
6336  * @mt: The maple tree
6337  * @first: The start of the range
6338  * @last: The end of the range
6339  * @entry: The entry to store
6340  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6341  *
6342  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6343  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6344  */
6345 int mtree_insert_range(struct maple_tree *mt, unsigned long first,
6346                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6347 {
6348         MA_STATE(ms, mt, first, last);
6349
6350         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6351                 return -EINVAL;
6352
6353         if (first > last)
6354                 return -EINVAL;
6355
6356         mtree_lock(mt);
6357 retry:
6358         mas_insert(&ms, entry);
6359         if (mas_nomem(&ms, gfp))
6360                 goto retry;
6361
6362         mtree_unlock(mt);
6363         if (mas_is_err(&ms))
6364                 return xa_err(ms.node);
6365
6366         return 0;
6367 }
6368 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert_range);
6369
6370 /**
6371  * mtree_insert() - Insert an entry at a give index if there is no value.
6372  * @mt: The maple tree
6373  * @index : The index to store the value
6374  * @entry: The entry to store
6375  * @gfp: The FGP_FLAGS to use for allocations.
6376  *
6377  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6378  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6379  */
6380 int mtree_insert(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6381                  gfp_t gfp)
6382 {
6383         return mtree_insert_range(mt, index, index, entry, gfp);
6384 }
6385 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert);
6386
6387 int mtree_alloc_range(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6388                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6389                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6390 {
6391         int ret = 0;
6392
6393         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6394         if (!mt_is_alloc(mt))
6395                 return -EINVAL;
6396
6397         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6398                 return -EINVAL;
6399
6400         if (min > max)
6401                 return -EINVAL;
6402
6403         if (max < size)
6404                 return -EINVAL;
6405
6406         if (!size)
6407                 return -EINVAL;
6408
6409         mtree_lock(mt);
6410 retry:
6411         mas.offset = 0;
6412         mas.index = min;
6413         mas.last = max - size;
6414         ret = mas_alloc(&mas, entry, size, startp);
6415         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6416                 goto retry;
6417
6418         mtree_unlock(mt);
6419         return ret;
6420 }
6421 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_range);
6422
6423 int mtree_alloc_rrange(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6424                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6425                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6426 {
6427         int ret = 0;
6428
6429         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6430         if (!mt_is_alloc(mt))
6431                 return -EINVAL;
6432
6433         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6434                 return -EINVAL;
6435
6436         if (min >= max)
6437                 return -EINVAL;
6438
6439         if (max < size - 1)
6440                 return -EINVAL;
6441
6442         if (!size)
6443                 return -EINVAL;
6444
6445         mtree_lock(mt);
6446 retry:
6447         ret = mas_rev_alloc(&mas, min, max, entry, size, startp);
6448         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6449                 goto retry;
6450
6451         mtree_unlock(mt);
6452         return ret;
6453 }
6454 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_rrange);
6455
6456 /**
6457  * mtree_erase() - Find an index and erase the entire range.
6458  * @mt: The maple tree
6459  * @index: The index to erase
6460  *
6461  * Erasing is the same as a walk to an entry then a store of a NULL to that
6462  * ENTIRE range.  In fact, it is implemented as such using the advanced API.
6463  *
6464  * Return: The entry stored at the @index or %NULL
6465  */
6466 void *mtree_erase(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6467 {
6468         void *entry = NULL;
6469
6470         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6471         trace_ma_op(__func__, &mas);
6472
6473         mtree_lock(mt);
6474         entry = mas_erase(&mas);
6475         mtree_unlock(mt);
6476
6477         return entry;
6478 }
6479 EXPORT_SYMBOL(mtree_erase);
6480
6481 /**
6482  * __mt_destroy() - Walk and free all nodes of a locked maple tree.
6483  * @mt: The maple tree
6484  *
6485  * Note: Does not handle locking.
6486  */
6487 void __mt_destroy(struct maple_tree *mt)
6488 {
6489         void *root = mt_root_locked(mt);
6490
6491         rcu_assign_pointer(mt->ma_root, NULL);
6492         if (xa_is_node(root))
6493                 mte_destroy_walk(root, mt);
6494
6495         mt->ma_flags = 0;
6496 }
6497 EXPORT_SYMBOL_GPL(__mt_destroy);
6498
6499 /**
6500  * mtree_destroy() - Destroy a maple tree
6501  * @mt: The maple tree
6502  *
6503  * Frees all resources used by the tree.  Handles locking.
6504  */
6505 void mtree_destroy(struct maple_tree *mt)
6506 {
6507         mtree_lock(mt);
6508         __mt_destroy(mt);
6509         mtree_unlock(mt);
6510 }
6511 EXPORT_SYMBOL(mtree_destroy);
6512
6513 /**
6514  * mt_find() - Search from the start up until an entry is found.
6515  * @mt: The maple tree
6516  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6517  * @max: The maximum value to check
6518  *
6519  * Handles locking.  @index will be incremented to one beyond the range.
6520  *
6521  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6522  */
6523 void *mt_find(struct maple_tree *mt, unsigned long *index, unsigned long max)
6524 {
6525         MA_STATE(mas, mt, *index, *index);
6526         void *entry;
6527 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6528         unsigned long copy = *index;
6529 #endif
6530
6531         trace_ma_read(__func__, &mas);
6532
6533         if ((*index) > max)
6534                 return NULL;
6535
6536         rcu_read_lock();
6537 retry:
6538         entry = mas_state_walk(&mas);
6539         if (mas_is_start(&mas))
6540                 goto retry;
6541
6542         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6543                 entry = NULL;
6544
6545         if (entry)
6546                 goto unlock;
6547
6548         while (mas_searchable(&mas) && (mas.index < max)) {
6549                 entry = mas_next_entry(&mas, max);
6550                 if (likely(entry && !xa_is_zero(entry)))
6551                         break;
6552         }
6553
6554         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6555                 entry = NULL;
6556 unlock:
6557         rcu_read_unlock();
6558         if (likely(entry)) {
6559                 *index = mas.last + 1;
6560 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6561                 if ((*index) && (*index) <= copy)
6562                         pr_err("index not increased! %lx <= %lx\n",
6563                                *index, copy);
6564                 MT_BUG_ON(mt, (*index) && ((*index) <= copy));
6565 #endif
6566         }
6567
6568         return entry;
6569 }
6570 EXPORT_SYMBOL(mt_find);
6571
6572 /**
6573  * mt_find_after() - Search from the start up until an entry is found.
6574  * @mt: The maple tree
6575  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6576  * @max: The maximum value to check
6577  *
6578  * Handles locking, detects wrapping on index == 0
6579  *
6580  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6581  */
6582 void *mt_find_after(struct maple_tree *mt, unsigned long *index,
6583                     unsigned long max)
6584 {
6585         if (!(*index))
6586                 return NULL;
6587
6588         return mt_find(mt, index, max);
6589 }
6590 EXPORT_SYMBOL(mt_find_after);
6591
6592 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6593 atomic_t maple_tree_tests_run;
6594 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_run);
6595 atomic_t maple_tree_tests_passed;
6596 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_passed);
6597
6598 #ifndef __KERNEL__
6599 extern void kmem_cache_set_non_kernel(struct kmem_cache *, unsigned int);
6600 void mt_set_non_kernel(unsigned int val)
6601 {
6602         kmem_cache_set_non_kernel(maple_node_cache, val);
6603 }
6604
6605 extern unsigned long kmem_cache_get_alloc(struct kmem_cache *);
6606 unsigned long mt_get_alloc_size(void)
6607 {
6608         return kmem_cache_get_alloc(maple_node_cache);
6609 }
6610
6611 extern void kmem_cache_zero_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6612 void mt_zero_nr_tallocated(void)
6613 {
6614         kmem_cache_zero_nr_tallocated(maple_node_cache);
6615 }
6616
6617 extern unsigned int kmem_cache_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6618 unsigned int mt_nr_tallocated(void)
6619 {
6620         return kmem_cache_nr_tallocated(maple_node_cache);
6621 }
6622
6623 extern unsigned int kmem_cache_nr_allocated(struct kmem_cache *);
6624 unsigned int mt_nr_allocated(void)
6625 {
6626         return kmem_cache_nr_allocated(maple_node_cache);
6627 }
6628
6629 /*
6630  * mas_dead_node() - Check if the maple state is pointing to a dead node.
6631  * @mas: The maple state
6632  * @index: The index to restore in @mas.
6633  *
6634  * Used in test code.
6635  * Return: 1 if @mas has been reset to MAS_START, 0 otherwise.
6636  */
6637 static inline int mas_dead_node(struct ma_state *mas, unsigned long index)
6638 {
6639         if (unlikely(!mas_searchable(mas) || mas_is_start(mas)))
6640                 return 0;
6641
6642         if (likely(!mte_dead_node(mas->node)))
6643                 return 0;
6644
6645         mas_rewalk(mas, index);
6646         return 1;
6647 }
6648
6649 void mt_cache_shrink(void)
6650 {
6651 }
6652 #else
6653 /*
6654  * mt_cache_shrink() - For testing, don't use this.
6655  *
6656  * Certain testcases can trigger an OOM when combined with other memory
6657  * debugging configuration options.  This function is used to reduce the
6658  * possibility of an out of memory even due to kmem_cache objects remaining
6659  * around for longer than usual.
6660  */
6661 void mt_cache_shrink(void)
6662 {
6663         kmem_cache_shrink(maple_node_cache);
6664
6665 }
6666 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_cache_shrink);
6667
6668 #endif /* not defined __KERNEL__ */
6669 /*
6670  * mas_get_slot() - Get the entry in the maple state node stored at @offset.
6671  * @mas: The maple state
6672  * @offset: The offset into the slot array to fetch.
6673  *
6674  * Return: The entry stored at @offset.
6675  */
6676 static inline struct maple_enode *mas_get_slot(struct ma_state *mas,
6677                 unsigned char offset)
6678 {
6679         return mas_slot(mas, ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node)),
6680                         offset);
6681 }
6682
6683
6684 /*
6685  * mas_first_entry() - Go the first leaf and find the first entry.
6686  * @mas: the maple state.
6687  * @limit: the maximum index to check.
6688  * @*r_start: Pointer to set to the range start.
6689  *
6690  * Sets mas->offset to the offset of the entry, r_start to the range minimum.
6691  *
6692  * Return: The first entry or MAS_NONE.
6693  */
6694 static inline void *mas_first_entry(struct ma_state *mas, struct maple_node *mn,
6695                 unsigned long limit, enum maple_type mt)
6696
6697 {
6698         unsigned long max;
6699         unsigned long *pivots;
6700         void __rcu **slots;
6701         void *entry = NULL;
6702
6703         mas->index = mas->min;
6704         if (mas->index > limit)
6705                 goto none;
6706
6707         max = mas->max;
6708         mas->offset = 0;
6709         while (likely(!ma_is_leaf(mt))) {
6710                 MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6711                 slots = ma_slots(mn, mt);
6712                 entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6713                 pivots = ma_pivots(mn, mt);
6714                 if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6715                         return NULL;
6716                 max = pivots[0];
6717                 mas->node = entry;
6718                 mn = mas_mn(mas);
6719                 mt = mte_node_type(mas->node);
6720         }
6721         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6722
6723         mas->max = max;
6724         slots = ma_slots(mn, mt);
6725         entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6726         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6727                 return NULL;
6728
6729         /* Slot 0 or 1 must be set */
6730         if (mas->index > limit)
6731                 goto none;
6732
6733         if (likely(entry))
6734                 return entry;
6735
6736         mas->offset = 1;
6737         entry = mas_slot(mas, slots, 1);
6738         pivots = ma_pivots(mn, mt);
6739         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6740                 return NULL;
6741
6742         mas->index = pivots[0] + 1;
6743         if (mas->index > limit)
6744                 goto none;
6745
6746         if (likely(entry))
6747                 return entry;
6748
6749 none:
6750         if (likely(!ma_dead_node(mn)))
6751                 mas->node = MAS_NONE;
6752         return NULL;
6753 }
6754
6755 /* Depth first search, post-order */
6756 static void mas_dfs_postorder(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6757 {
6758
6759         struct maple_enode *p = MAS_NONE, *mn = mas->node;
6760         unsigned long p_min, p_max;
6761
6762         mas_next_node(mas, mas_mn(mas), max);
6763         if (!mas_is_none(mas))
6764                 return;
6765
6766         if (mte_is_root(mn))
6767                 return;
6768
6769         mas->node = mn;
6770         mas_ascend(mas);
6771         while (mas->node != MAS_NONE) {
6772                 p = mas->node;
6773                 p_min = mas->min;
6774                 p_max = mas->max;
6775                 mas_prev_node(mas, 0);
6776         }
6777
6778         if (p == MAS_NONE)
6779                 return;
6780
6781         mas->node = p;
6782         mas->max = p_max;
6783         mas->min = p_min;
6784 }
6785
6786 /* Tree validations */
6787 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6788                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth);
6789 static void mt_dump_range(unsigned long min, unsigned long max,
6790                           unsigned int depth)
6791 {
6792         static const char spaces[] = "                                ";
6793
6794         if (min == max)
6795                 pr_info("%.*s%lu: ", depth * 2, spaces, min);
6796         else
6797                 pr_info("%.*s%lu-%lu: ", depth * 2, spaces, min, max);
6798 }
6799
6800 static void mt_dump_entry(void *entry, unsigned long min, unsigned long max,
6801                           unsigned int depth)
6802 {
6803         mt_dump_range(min, max, depth);
6804
6805         if (xa_is_value(entry))
6806                 pr_cont("value %ld (0x%lx) [%p]\n", xa_to_value(entry),
6807                                 xa_to_value(entry), entry);
6808         else if (xa_is_zero(entry))
6809                 pr_cont("zero (%ld)\n", xa_to_internal(entry));
6810         else if (mt_is_reserved(entry))
6811                 pr_cont("UNKNOWN ENTRY (%p)\n", entry);
6812         else
6813                 pr_cont("%p\n", entry);
6814 }
6815
6816 static void mt_dump_range64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6817                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6818 {
6819         struct maple_range_64 *node = &mte_to_node(entry)->mr64;
6820         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6821         unsigned long first = min;
6822         int i;
6823
6824         pr_cont(" contents: ");
6825         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1; i++)
6826                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6827         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6828         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS; i++) {
6829                 unsigned long last = max;
6830
6831                 if (i < (MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1))
6832                         last = node->pivot[i];
6833                 else if (!node->slot[i] && max != mt_max[mte_node_type(entry)])
6834                         break;
6835                 if (last == 0 && i > 0)
6836                         break;
6837                 if (leaf)
6838                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6839                                         first, last, depth + 1);
6840                 else if (node->slot[i])
6841                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6842                                         first, last, depth + 1);
6843
6844                 if (last == max)
6845                         break;
6846                 if (last > max) {
6847                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6848                                         node, last, max, i);
6849                         break;
6850                 }
6851                 first = last + 1;
6852         }
6853 }
6854
6855 static void mt_dump_arange64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6856                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6857 {
6858         struct maple_arange_64 *node = &mte_to_node(entry)->ma64;
6859         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6860         unsigned long first = min;
6861         int i;
6862
6863         pr_cont(" contents: ");
6864         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++)
6865                 pr_cont("%lu ", node->gap[i]);
6866         pr_cont("| %02X %02X| ", node->meta.end, node->meta.gap);
6867         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1; i++)
6868                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6869         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6870         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++) {
6871                 unsigned long last = max;
6872
6873                 if (i < (MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1))
6874                         last = node->pivot[i];
6875                 else if (!node->slot[i])
6876                         break;
6877                 if (last == 0 && i > 0)
6878                         break;
6879                 if (leaf)
6880                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6881                                         first, last, depth + 1);
6882                 else if (node->slot[i])
6883                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6884                                         first, last, depth + 1);
6885
6886                 if (last == max)
6887                         break;
6888                 if (last > max) {
6889                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6890                                         node, last, max, i);
6891                         break;
6892                 }
6893                 first = last + 1;
6894         }
6895 }
6896
6897 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6898                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6899 {
6900         struct maple_node *node = mte_to_node(entry);
6901         unsigned int type = mte_node_type(entry);
6902         unsigned int i;
6903
6904         mt_dump_range(min, max, depth);
6905
6906         pr_cont("node %p depth %d type %d parent %p", node, depth, type,
6907                         node ? node->parent : NULL);
6908         switch (type) {
6909         case maple_dense:
6910                 pr_cont("\n");
6911                 for (i = 0; i < MAPLE_NODE_SLOTS; i++) {
6912                         if (min + i > max)
6913                                 pr_cont("OUT OF RANGE: ");
6914                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6915                                         min + i, min + i, depth);
6916                 }
6917                 break;
6918         case maple_leaf_64:
6919         case maple_range_64:
6920                 mt_dump_range64(mt, entry, min, max, depth);
6921                 break;
6922         case maple_arange_64:
6923                 mt_dump_arange64(mt, entry, min, max, depth);
6924                 break;
6925
6926         default:
6927                 pr_cont(" UNKNOWN TYPE\n");
6928         }
6929 }
6930
6931 void mt_dump(const struct maple_tree *mt)
6932 {
6933         void *entry = rcu_dereference_check(mt->ma_root, mt_locked(mt));
6934
6935         pr_info("maple_tree(%p) flags %X, height %u root %p\n",
6936                  mt, mt->ma_flags, mt_height(mt), entry);
6937         if (!xa_is_node(entry))
6938                 mt_dump_entry(entry, 0, 0, 0);
6939         else if (entry)
6940                 mt_dump_node(mt, entry, 0, mt_max[mte_node_type(entry)], 0);
6941 }
6942 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_dump);
6943
6944 /*
6945  * Calculate the maximum gap in a node and check if that's what is reported in
6946  * the parent (unless root).
6947  */
6948 static void mas_validate_gaps(struct ma_state *mas)
6949 {
6950         struct maple_enode *mte = mas->node;
6951         struct maple_node *p_mn;
6952         unsigned long gap = 0, max_gap = 0;
6953         unsigned long p_end, p_start = mas->min;
6954         unsigned char p_slot;
6955         unsigned long *gaps = NULL;
6956         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6957         int i;
6958
6959         if (ma_is_dense(mte_node_type(mte))) {
6960                 for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6961                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6962                                 if (gap > max_gap)
6963                                         max_gap = gap;
6964                                 gap = 0;
6965                                 continue;
6966                         }
6967                         gap++;
6968                 }
6969                 goto counted;
6970         }
6971
6972         gaps = ma_gaps(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6973         for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6974                 p_end = mas_logical_pivot(mas, pivots, i, mte_node_type(mte));
6975
6976                 if (!gaps) {
6977                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6978                                 gap = 0;
6979                                 goto not_empty;
6980                         }
6981
6982                         gap += p_end - p_start + 1;
6983                 } else {
6984                         void *entry = mas_get_slot(mas, i);
6985
6986                         gap = gaps[i];
6987                         if (!entry) {
6988                                 if (gap != p_end - p_start + 1) {
6989                                         pr_err("%p[%u] -> %p %lu != %lu - %lu + 1\n",
6990                                                 mas_mn(mas), i,
6991                                                 mas_get_slot(mas, i), gap,
6992                                                 p_end, p_start);
6993                                         mt_dump(mas->tree);
6994
6995                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
6996                                                 gap != p_end - p_start + 1);
6997                                 }
6998                         } else {
6999                                 if (gap > p_end - p_start + 1) {
7000                                         pr_err("%p[%u] %lu >= %lu - %lu + 1 (%lu)\n",
7001                                         mas_mn(mas), i, gap, p_end, p_start,
7002                                         p_end - p_start + 1);
7003                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
7004                                                 gap > p_end - p_start + 1);
7005                                 }
7006                         }
7007                 }
7008
7009                 if (gap > max_gap)
7010                         max_gap = gap;
7011 not_empty:
7012                 p_start = p_end + 1;
7013                 if (p_end >= mas->max)
7014                         break;
7015         }
7016
7017 counted:
7018         if (mte_is_root(mte))
7019                 return;
7020
7021         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
7022         p_mn = mte_parent(mte);
7023         MT_BUG_ON(mas->tree, max_gap > mas->max);
7024         if (ma_gaps(p_mn, mas_parent_enum(mas, mte))[p_slot] != max_gap) {
7025                 pr_err("gap %p[%u] != %lu\n", p_mn, p_slot, max_gap);
7026                 mt_dump(mas->tree);
7027         }
7028
7029         MT_BUG_ON(mas->tree,
7030                   ma_gaps(p_mn, mas_parent_enum(mas, mte))[p_slot] != max_gap);
7031 }
7032
7033 static void mas_validate_parent_slot(struct ma_state *mas)
7034 {
7035         struct maple_node *parent;
7036         struct maple_enode *node;
7037         enum maple_type p_type = mas_parent_enum(mas, mas->node);
7038         unsigned char p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
7039         void __rcu **slots;
7040         int i;
7041
7042         if (mte_is_root(mas->node))
7043                 return;
7044
7045         parent = mte_parent(mas->node);
7046         slots = ma_slots(parent, p_type);
7047         MT_BUG_ON(mas->tree, mas_mn(mas) == parent);
7048
7049         /* Check prev/next parent slot for duplicate node entry */
7050
7051         for (i = 0; i < mt_slots[p_type]; i++) {
7052                 node = mas_slot(mas, slots, i);
7053                 if (i == p_slot) {
7054                         if (node != mas->node)
7055                                 pr_err("parent %p[%u] does not have %p\n",
7056                                         parent, i, mas_mn(mas));
7057                         MT_BUG_ON(mas->tree, node != mas->node);
7058                 } else if (node == mas->node) {
7059                         pr_err("Invalid child %p at parent %p[%u] p_slot %u\n",
7060                                mas_mn(mas), parent, i, p_slot);
7061                         MT_BUG_ON(mas->tree, node == mas->node);
7062                 }
7063         }
7064 }
7065
7066 static void mas_validate_child_slot(struct ma_state *mas)
7067 {
7068         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7069         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7070         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mas->node), type);
7071         struct maple_enode *child;
7072         unsigned char i;
7073
7074         if (mte_is_leaf(mas->node))
7075                 return;
7076
7077         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7078                 child = mas_slot(mas, slots, i);
7079                 if (!pivots[i] || pivots[i] == mas->max)
7080                         break;
7081
7082                 if (!child)
7083                         break;
7084
7085                 if (mte_parent_slot(child) != i) {
7086                         pr_err("Slot error at %p[%u]: child %p has pslot %u\n",
7087                                mas_mn(mas), i, mte_to_node(child),
7088                                mte_parent_slot(child));
7089                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7090                 }
7091
7092                 if (mte_parent(child) != mte_to_node(mas->node)) {
7093                         pr_err("child %p has parent %p not %p\n",
7094                                mte_to_node(child), mte_parent(child),
7095                                mte_to_node(mas->node));
7096                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7097                 }
7098         }
7099 }
7100
7101 /*
7102  * Validate all pivots are within mas->min and mas->max.
7103  */
7104 static void mas_validate_limits(struct ma_state *mas)
7105 {
7106         int i;
7107         unsigned long prev_piv = 0;
7108         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7109         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7110         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
7111
7112         /* all limits are fine here. */
7113         if (mte_is_root(mas->node))
7114                 return;
7115
7116         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7117                 unsigned long piv;
7118
7119                 piv = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, type);
7120
7121                 if (!piv && (i != 0))
7122                         break;
7123
7124                 if (!mte_is_leaf(mas->node)) {
7125                         void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7126
7127                         if (!entry)
7128                                 pr_err("%p[%u] cannot be null\n",
7129                                        mas_mn(mas), i);
7130
7131                         MT_BUG_ON(mas->tree, !entry);
7132                 }
7133
7134                 if (prev_piv > piv) {
7135                         pr_err("%p[%u] piv %lu < prev_piv %lu\n",
7136                                 mas_mn(mas), i, piv, prev_piv);
7137                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < prev_piv);
7138                 }
7139
7140                 if (piv < mas->min) {
7141                         pr_err("%p[%u] %lu < %lu\n", mas_mn(mas), i,
7142                                 piv, mas->min);
7143                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < mas->min);
7144                 }
7145                 if (piv > mas->max) {
7146                         pr_err("%p[%u] %lu > %lu\n", mas_mn(mas), i,
7147                                 piv, mas->max);
7148                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv > mas->max);
7149                 }
7150                 prev_piv = piv;
7151                 if (piv == mas->max)
7152                         break;
7153         }
7154         for (i += 1; i < mt_slots[type]; i++) {
7155                 void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7156
7157                 if (entry && (i != mt_slots[type] - 1)) {
7158                         pr_err("%p[%u] should not have entry %p\n", mas_mn(mas),
7159                                i, entry);
7160                         MT_BUG_ON(mas->tree, entry != NULL);
7161                 }
7162
7163                 if (i < mt_pivots[type]) {
7164                         unsigned long piv = pivots[i];
7165
7166                         if (!piv)
7167                                 continue;
7168
7169                         pr_err("%p[%u] should not have piv %lu\n",
7170                                mas_mn(mas), i, piv);
7171                         MT_BUG_ON(mas->tree, i < mt_pivots[type] - 1);
7172                 }
7173         }
7174 }
7175
7176 static void mt_validate_nulls(struct maple_tree *mt)
7177 {
7178         void *entry, *last = (void *)1;
7179         unsigned char offset = 0;
7180         void __rcu **slots;
7181         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7182
7183         mas_start(&mas);
7184         if (mas_is_none(&mas) || (mas.node == MAS_ROOT))
7185                 return;
7186
7187         while (!mte_is_leaf(mas.node))
7188                 mas_descend(&mas);
7189
7190         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), mte_node_type(mas.node));
7191         do {
7192                 entry = mas_slot(&mas, slots, offset);
7193                 if (!last && !entry) {
7194                         pr_err("Sequential nulls end at %p[%u]\n",
7195                                 mas_mn(&mas), offset);
7196                 }
7197                 MT_BUG_ON(mt, !last && !entry);
7198                 last = entry;
7199                 if (offset == mas_data_end(&mas)) {
7200                         mas_next_node(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX);
7201                         if (mas_is_none(&mas))
7202                                 return;
7203                         offset = 0;
7204                         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node),
7205                                          mte_node_type(mas.node));
7206                 } else {
7207                         offset++;
7208                 }
7209
7210         } while (!mas_is_none(&mas));
7211 }
7212
7213 /*
7214  * validate a maple tree by checking:
7215  * 1. The limits (pivots are within mas->min to mas->max)
7216  * 2. The gap is correctly set in the parents
7217  */
7218 void mt_validate(struct maple_tree *mt)
7219 {
7220         unsigned char end;
7221
7222         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7223         rcu_read_lock();
7224         mas_start(&mas);
7225         if (!mas_searchable(&mas))
7226                 goto done;
7227
7228         mas_first_entry(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX, mte_node_type(mas.node));
7229         while (!mas_is_none(&mas)) {
7230                 MT_BUG_ON(mas.tree, mte_dead_node(mas.node));
7231                 if (!mte_is_root(mas.node)) {
7232                         end = mas_data_end(&mas);
7233                         if ((end < mt_min_slot_count(mas.node)) &&
7234                             (mas.max != ULONG_MAX)) {
7235                                 pr_err("Invalid size %u of %p\n", end,
7236                                 mas_mn(&mas));
7237                                 MT_BUG_ON(mas.tree, 1);
7238                         }
7239
7240                 }
7241                 mas_validate_parent_slot(&mas);
7242                 mas_validate_child_slot(&mas);
7243                 mas_validate_limits(&mas);
7244                 if (mt_is_alloc(mt))
7245                         mas_validate_gaps(&mas);
7246                 mas_dfs_postorder(&mas, ULONG_MAX);
7247         }
7248         mt_validate_nulls(mt);
7249 done:
7250         rcu_read_unlock();
7251
7252 }
7253 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_validate);
7254
7255 #endif /* CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE */