lib/test_meminit: fix off-by-one error in test_pages()
[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 - node->node_count;
1297                 slots = (void **)&node->slot[node->node_count];
1298                 max_req = min(requested, max_req);
1299                 count = mt_alloc_bulk(gfp, max_req, slots);
1300                 if (!count)
1301                         goto nomem_bulk;
1302
1303                 if (node->node_count == 0) {
1304                         node->slot[0]->node_count = 0;
1305                         node->slot[0]->request_count = 0;
1306                 }
1307
1308                 node->node_count += count;
1309                 allocated += count;
1310                 node = node->slot[0];
1311                 requested -= count;
1312         }
1313         mas->alloc->total = allocated;
1314         return;
1315
1316 nomem_bulk:
1317         /* Clean up potential freed allocations on bulk failure */
1318         memset(slots, 0, max_req * sizeof(unsigned long));
1319 nomem_one:
1320         mas_set_alloc_req(mas, requested);
1321         if (mas->alloc && !(((unsigned long)mas->alloc & 0x1)))
1322                 mas->alloc->total = allocated;
1323         mas_set_err(mas, -ENOMEM);
1324         return;
1325
1326 }
1327
1328 /*
1329  * mas_free() - Free an encoded maple node
1330  * @mas: The maple state
1331  * @used: The encoded maple node to free.
1332  *
1333  * Uses rcu free if necessary, pushes @used back on the maple state allocations
1334  * otherwise.
1335  */
1336 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used)
1337 {
1338         struct maple_node *tmp = mte_to_node(used);
1339
1340         if (mt_in_rcu(mas->tree))
1341                 ma_free_rcu(tmp);
1342         else
1343                 mas_push_node(mas, tmp);
1344 }
1345
1346 /*
1347  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1348  * there is not enough nodes.
1349  * @mas: The maple state
1350  * @count: The number of nodes needed
1351  * @gfp: the gfp flags
1352  */
1353 static void mas_node_count_gfp(struct ma_state *mas, int count, gfp_t gfp)
1354 {
1355         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1356
1357         if (allocated < count) {
1358                 mas_set_alloc_req(mas, count - allocated);
1359                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
1360         }
1361 }
1362
1363 /*
1364  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1365  * there is not enough nodes.
1366  * @mas: The maple state
1367  * @count: The number of nodes needed
1368  *
1369  * Note: Uses GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN for gfp flags.
1370  */
1371 static void mas_node_count(struct ma_state *mas, int count)
1372 {
1373         return mas_node_count_gfp(mas, count, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1374 }
1375
1376 /*
1377  * mas_start() - Sets up maple state for operations.
1378  * @mas: The maple state.
1379  *
1380  * If mas->node == MAS_START, then set the min, max and depth to
1381  * defaults.
1382  *
1383  * Return:
1384  * - If mas->node is an error or not MAS_START, return NULL.
1385  * - If it's an empty tree:     NULL & mas->node == MAS_NONE
1386  * - If it's a single entry:    The entry & mas->node == MAS_ROOT
1387  * - If it's a tree:            NULL & mas->node == safe root node.
1388  */
1389 static inline struct maple_enode *mas_start(struct ma_state *mas)
1390 {
1391         if (likely(mas_is_start(mas))) {
1392                 struct maple_enode *root;
1393
1394                 mas->min = 0;
1395                 mas->max = ULONG_MAX;
1396                 mas->depth = 0;
1397
1398 retry:
1399                 root = mas_root(mas);
1400                 /* Tree with nodes */
1401                 if (likely(xa_is_node(root))) {
1402                         mas->depth = 1;
1403                         mas->node = mte_safe_root(root);
1404                         mas->offset = 0;
1405                         if (mte_dead_node(mas->node))
1406                                 goto retry;
1407
1408                         return NULL;
1409                 }
1410
1411                 /* empty tree */
1412                 if (unlikely(!root)) {
1413                         mas->node = MAS_NONE;
1414                         mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1415                         return NULL;
1416                 }
1417
1418                 /* Single entry tree */
1419                 mas->node = MAS_ROOT;
1420                 mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1421
1422                 /* Single entry tree. */
1423                 if (mas->index > 0)
1424                         return NULL;
1425
1426                 return root;
1427         }
1428
1429         return NULL;
1430 }
1431
1432 /*
1433  * ma_data_end() - Find the end of the data in a node.
1434  * @node: The maple node
1435  * @type: The maple node type
1436  * @pivots: The array of pivots in the node
1437  * @max: The maximum value in the node
1438  *
1439  * Uses metadata to find the end of the data when possible.
1440  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1441  */
1442 static inline unsigned char ma_data_end(struct maple_node *node,
1443                                         enum maple_type type,
1444                                         unsigned long *pivots,
1445                                         unsigned long max)
1446 {
1447         unsigned char offset;
1448
1449         if (!pivots)
1450                 return 0;
1451
1452         if (type == maple_arange_64)
1453                 return ma_meta_end(node, type);
1454
1455         offset = mt_pivots[type] - 1;
1456         if (likely(!pivots[offset]))
1457                 return ma_meta_end(node, type);
1458
1459         if (likely(pivots[offset] == max))
1460                 return offset;
1461
1462         return mt_pivots[type];
1463 }
1464
1465 /*
1466  * mas_data_end() - Find the end of the data (slot).
1467  * @mas: the maple state
1468  *
1469  * This method is optimized to check the metadata of a node if the node type
1470  * supports data end metadata.
1471  *
1472  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1473  */
1474 static inline unsigned char mas_data_end(struct ma_state *mas)
1475 {
1476         enum maple_type type;
1477         struct maple_node *node;
1478         unsigned char offset;
1479         unsigned long *pivots;
1480
1481         type = mte_node_type(mas->node);
1482         node = mas_mn(mas);
1483         if (type == maple_arange_64)
1484                 return ma_meta_end(node, type);
1485
1486         pivots = ma_pivots(node, type);
1487         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
1488                 return 0;
1489
1490         offset = mt_pivots[type] - 1;
1491         if (likely(!pivots[offset]))
1492                 return ma_meta_end(node, type);
1493
1494         if (likely(pivots[offset] == mas->max))
1495                 return offset;
1496
1497         return mt_pivots[type];
1498 }
1499
1500 /*
1501  * mas_leaf_max_gap() - Returns the largest gap in a leaf node
1502  * @mas - the maple state
1503  *
1504  * Return: The maximum gap in the leaf.
1505  */
1506 static unsigned long mas_leaf_max_gap(struct ma_state *mas)
1507 {
1508         enum maple_type mt;
1509         unsigned long pstart, gap, max_gap;
1510         struct maple_node *mn;
1511         unsigned long *pivots;
1512         void __rcu **slots;
1513         unsigned char i;
1514         unsigned char max_piv;
1515
1516         mt = mte_node_type(mas->node);
1517         mn = mas_mn(mas);
1518         slots = ma_slots(mn, mt);
1519         max_gap = 0;
1520         if (unlikely(ma_is_dense(mt))) {
1521                 gap = 0;
1522                 for (i = 0; i < mt_slots[mt]; i++) {
1523                         if (slots[i]) {
1524                                 if (gap > max_gap)
1525                                         max_gap = gap;
1526                                 gap = 0;
1527                         } else {
1528                                 gap++;
1529                         }
1530                 }
1531                 if (gap > max_gap)
1532                         max_gap = gap;
1533                 return max_gap;
1534         }
1535
1536         /*
1537          * Check the first implied pivot optimizes the loop below and slot 1 may
1538          * be skipped if there is a gap in slot 0.
1539          */
1540         pivots = ma_pivots(mn, mt);
1541         if (likely(!slots[0])) {
1542                 max_gap = pivots[0] - mas->min + 1;
1543                 i = 2;
1544         } else {
1545                 i = 1;
1546         }
1547
1548         /* reduce max_piv as the special case is checked before the loop */
1549         max_piv = ma_data_end(mn, mt, pivots, mas->max) - 1;
1550         /*
1551          * Check end implied pivot which can only be a gap on the right most
1552          * node.
1553          */
1554         if (unlikely(mas->max == ULONG_MAX) && !slots[max_piv + 1]) {
1555                 gap = ULONG_MAX - pivots[max_piv];
1556                 if (gap > max_gap)
1557                         max_gap = gap;
1558         }
1559
1560         for (; i <= max_piv; i++) {
1561                 /* data == no gap. */
1562                 if (likely(slots[i]))
1563                         continue;
1564
1565                 pstart = pivots[i - 1];
1566                 gap = pivots[i] - pstart;
1567                 if (gap > max_gap)
1568                         max_gap = gap;
1569
1570                 /* There cannot be two gaps in a row. */
1571                 i++;
1572         }
1573         return max_gap;
1574 }
1575
1576 /*
1577  * ma_max_gap() - Get the maximum gap in a maple node (non-leaf)
1578  * @node: The maple node
1579  * @gaps: The pointer to the gaps
1580  * @mt: The maple node type
1581  * @*off: Pointer to store the offset location of the gap.
1582  *
1583  * Uses the metadata data end to scan backwards across set gaps.
1584  *
1585  * Return: The maximum gap value
1586  */
1587 static inline unsigned long
1588 ma_max_gap(struct maple_node *node, unsigned long *gaps, enum maple_type mt,
1589             unsigned char *off)
1590 {
1591         unsigned char offset, i;
1592         unsigned long max_gap = 0;
1593
1594         i = offset = ma_meta_end(node, mt);
1595         do {
1596                 if (gaps[i] > max_gap) {
1597                         max_gap = gaps[i];
1598                         offset = i;
1599                 }
1600         } while (i--);
1601
1602         *off = offset;
1603         return max_gap;
1604 }
1605
1606 /*
1607  * mas_max_gap() - find the largest gap in a non-leaf node and set the slot.
1608  * @mas: The maple state.
1609  *
1610  * If the metadata gap is set to MAPLE_ARANGE64_META_MAX, there is no gap.
1611  *
1612  * Return: The gap value.
1613  */
1614 static inline unsigned long mas_max_gap(struct ma_state *mas)
1615 {
1616         unsigned long *gaps;
1617         unsigned char offset;
1618         enum maple_type mt;
1619         struct maple_node *node;
1620
1621         mt = mte_node_type(mas->node);
1622         if (ma_is_leaf(mt))
1623                 return mas_leaf_max_gap(mas);
1624
1625         node = mas_mn(mas);
1626         offset = ma_meta_gap(node, mt);
1627         if (offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1628                 return 0;
1629
1630         gaps = ma_gaps(node, mt);
1631         return gaps[offset];
1632 }
1633
1634 /*
1635  * mas_parent_gap() - Set the parent gap and any gaps above, as needed
1636  * @mas: The maple state
1637  * @offset: The gap offset in the parent to set
1638  * @new: The new gap value.
1639  *
1640  * Set the parent gap then continue to set the gap upwards, using the metadata
1641  * of the parent to see if it is necessary to check the node above.
1642  */
1643 static inline void mas_parent_gap(struct ma_state *mas, unsigned char offset,
1644                 unsigned long new)
1645 {
1646         unsigned long meta_gap = 0;
1647         struct maple_node *pnode;
1648         struct maple_enode *penode;
1649         unsigned long *pgaps;
1650         unsigned char meta_offset;
1651         enum maple_type pmt;
1652
1653         pnode = mte_parent(mas->node);
1654         pmt = mas_parent_enum(mas, mas->node);
1655         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1656         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1657
1658 ascend:
1659         meta_offset = ma_meta_gap(pnode, pmt);
1660         if (meta_offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1661                 meta_gap = 0;
1662         else
1663                 meta_gap = pgaps[meta_offset];
1664
1665         pgaps[offset] = new;
1666
1667         if (meta_gap == new)
1668                 return;
1669
1670         if (offset != meta_offset) {
1671                 if (meta_gap > new)
1672                         return;
1673
1674                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, offset);
1675         } else if (new < meta_gap) {
1676                 meta_offset = 15;
1677                 new = ma_max_gap(pnode, pgaps, pmt, &meta_offset);
1678                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, meta_offset);
1679         }
1680
1681         if (ma_is_root(pnode))
1682                 return;
1683
1684         /* Go to the parent node. */
1685         pnode = mte_parent(penode);
1686         pmt = mas_parent_enum(mas, penode);
1687         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1688         offset = mte_parent_slot(penode);
1689         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1690         goto ascend;
1691 }
1692
1693 /*
1694  * mas_update_gap() - Update a nodes gaps and propagate up if necessary.
1695  * @mas - the maple state.
1696  */
1697 static inline void mas_update_gap(struct ma_state *mas)
1698 {
1699         unsigned char pslot;
1700         unsigned long p_gap;
1701         unsigned long max_gap;
1702
1703         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
1704                 return;
1705
1706         if (mte_is_root(mas->node))
1707                 return;
1708
1709         max_gap = mas_max_gap(mas);
1710
1711         pslot = mte_parent_slot(mas->node);
1712         p_gap = ma_gaps(mte_parent(mas->node),
1713                         mas_parent_enum(mas, mas->node))[pslot];
1714
1715         if (p_gap != max_gap)
1716                 mas_parent_gap(mas, pslot, max_gap);
1717 }
1718
1719 /*
1720  * mas_adopt_children() - Set the parent pointer of all nodes in @parent to
1721  * @parent with the slot encoded.
1722  * @mas - the maple state (for the tree)
1723  * @parent - the maple encoded node containing the children.
1724  */
1725 static inline void mas_adopt_children(struct ma_state *mas,
1726                 struct maple_enode *parent)
1727 {
1728         enum maple_type type = mte_node_type(parent);
1729         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
1730         void __rcu **slots = ma_slots(node, type);
1731         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, type);
1732         struct maple_enode *child;
1733         unsigned char offset;
1734
1735         offset = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
1736         do {
1737                 child = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1738                 mte_set_parent(child, parent, offset);
1739         } while (offset--);
1740 }
1741
1742 /*
1743  * mas_replace() - Replace a maple node in the tree with mas->node.  Uses the
1744  * parent encoding to locate the maple node in the tree.
1745  * @mas - the ma_state to use for operations.
1746  * @advanced - boolean to adopt the child nodes and free the old node (false) or
1747  * leave the node (true) and handle the adoption and free elsewhere.
1748  */
1749 static inline void mas_replace(struct ma_state *mas, bool advanced)
1750         __must_hold(mas->tree->lock)
1751 {
1752         struct maple_node *mn = mas_mn(mas);
1753         struct maple_enode *old_enode;
1754         unsigned char offset = 0;
1755         void __rcu **slots = NULL;
1756
1757         if (ma_is_root(mn)) {
1758                 old_enode = mas_root_locked(mas);
1759         } else {
1760                 offset = mte_parent_slot(mas->node);
1761                 slots = ma_slots(mte_parent(mas->node),
1762                                  mas_parent_enum(mas, mas->node));
1763                 old_enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1764         }
1765
1766         if (!advanced && !mte_is_leaf(mas->node))
1767                 mas_adopt_children(mas, mas->node);
1768
1769         if (mte_is_root(mas->node)) {
1770                 mn->parent = ma_parent_ptr(
1771                               ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
1772                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
1773                 mas_set_height(mas);
1774         } else {
1775                 rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
1776         }
1777
1778         if (!advanced) {
1779                 mte_set_node_dead(old_enode);
1780                 mas_free(mas, old_enode);
1781         }
1782 }
1783
1784 /*
1785  * mas_new_child() - Find the new child of a node.
1786  * @mas: the maple state
1787  * @child: the maple state to store the child.
1788  */
1789 static inline bool mas_new_child(struct ma_state *mas, struct ma_state *child)
1790         __must_hold(mas->tree->lock)
1791 {
1792         enum maple_type mt;
1793         unsigned char offset;
1794         unsigned char end;
1795         unsigned long *pivots;
1796         struct maple_enode *entry;
1797         struct maple_node *node;
1798         void __rcu **slots;
1799
1800         mt = mte_node_type(mas->node);
1801         node = mas_mn(mas);
1802         slots = ma_slots(node, mt);
1803         pivots = ma_pivots(node, mt);
1804         end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
1805         for (offset = mas->offset; offset <= end; offset++) {
1806                 entry = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1807                 if (mte_parent(entry) == node) {
1808                         *child = *mas;
1809                         mas->offset = offset + 1;
1810                         child->offset = offset;
1811                         mas_descend(child);
1812                         child->offset = 0;
1813                         return true;
1814                 }
1815         }
1816         return false;
1817 }
1818
1819 /*
1820  * mab_shift_right() - Shift the data in mab right. Note, does not clean out the
1821  * old data or set b_node->b_end.
1822  * @b_node: the maple_big_node
1823  * @shift: the shift count
1824  */
1825 static inline void mab_shift_right(struct maple_big_node *b_node,
1826                                  unsigned char shift)
1827 {
1828         unsigned long size = b_node->b_end * sizeof(unsigned long);
1829
1830         memmove(b_node->pivot + shift, b_node->pivot, size);
1831         memmove(b_node->slot + shift, b_node->slot, size);
1832         if (b_node->type == maple_arange_64)
1833                 memmove(b_node->gap + shift, b_node->gap, size);
1834 }
1835
1836 /*
1837  * mab_middle_node() - Check if a middle node is needed (unlikely)
1838  * @b_node: the maple_big_node that contains the data.
1839  * @size: the amount of data in the b_node
1840  * @split: the potential split location
1841  * @slot_count: the size that can be stored in a single node being considered.
1842  *
1843  * Return: true if a middle node is required.
1844  */
1845 static inline bool mab_middle_node(struct maple_big_node *b_node, int split,
1846                                    unsigned char slot_count)
1847 {
1848         unsigned char size = b_node->b_end;
1849
1850         if (size >= 2 * slot_count)
1851                 return true;
1852
1853         if (!b_node->slot[split] && (size >= 2 * slot_count - 1))
1854                 return true;
1855
1856         return false;
1857 }
1858
1859 /*
1860  * mab_no_null_split() - ensure the split doesn't fall on a NULL
1861  * @b_node: the maple_big_node with the data
1862  * @split: the suggested split location
1863  * @slot_count: the number of slots in the node being considered.
1864  *
1865  * Return: the split location.
1866  */
1867 static inline int mab_no_null_split(struct maple_big_node *b_node,
1868                                     unsigned char split, unsigned char slot_count)
1869 {
1870         if (!b_node->slot[split]) {
1871                 /*
1872                  * If the split is less than the max slot && the right side will
1873                  * still be sufficient, then increment the split on NULL.
1874                  */
1875                 if ((split < slot_count - 1) &&
1876                     (b_node->b_end - split) > (mt_min_slots[b_node->type]))
1877                         split++;
1878                 else
1879                         split--;
1880         }
1881         return split;
1882 }
1883
1884 /*
1885  * mab_calc_split() - Calculate the split location and if there needs to be two
1886  * splits.
1887  * @bn: The maple_big_node with the data
1888  * @mid_split: The second split, if required.  0 otherwise.
1889  *
1890  * Return: The first split location.  The middle split is set in @mid_split.
1891  */
1892 static inline int mab_calc_split(struct ma_state *mas,
1893          struct maple_big_node *bn, unsigned char *mid_split, unsigned long min)
1894 {
1895         unsigned char b_end = bn->b_end;
1896         int split = b_end / 2; /* Assume equal split. */
1897         unsigned char slot_min, slot_count = mt_slots[bn->type];
1898
1899         /*
1900          * To support gap tracking, all NULL entries are kept together and a node cannot
1901          * end on a NULL entry, with the exception of the left-most leaf.  The
1902          * limitation means that the split of a node must be checked for this condition
1903          * and be able to put more data in one direction or the other.
1904          */
1905         if (unlikely((mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))) {
1906                 *mid_split = 0;
1907                 split = b_end - mt_min_slots[bn->type];
1908
1909                 if (!ma_is_leaf(bn->type))
1910                         return split;
1911
1912                 mas->mas_flags |= MA_STATE_REBALANCE;
1913                 if (!bn->slot[split])
1914                         split--;
1915                 return split;
1916         }
1917
1918         /*
1919          * Although extremely rare, it is possible to enter what is known as the 3-way
1920          * split scenario.  The 3-way split comes about by means of a store of a range
1921          * that overwrites the end and beginning of two full nodes.  The result is a set
1922          * of entries that cannot be stored in 2 nodes.  Sometimes, these two nodes can
1923          * also be located in different parent nodes which are also full.  This can
1924          * carry upwards all the way to the root in the worst case.
1925          */
1926         if (unlikely(mab_middle_node(bn, split, slot_count))) {
1927                 split = b_end / 3;
1928                 *mid_split = split * 2;
1929         } else {
1930                 slot_min = mt_min_slots[bn->type];
1931
1932                 *mid_split = 0;
1933                 /*
1934                  * Avoid having a range less than the slot count unless it
1935                  * causes one node to be deficient.
1936                  * NOTE: mt_min_slots is 1 based, b_end and split are zero.
1937                  */
1938                 while (((bn->pivot[split] - min) < slot_count - 1) &&
1939                        (split < slot_count - 1) && (b_end - split > slot_min))
1940                         split++;
1941         }
1942
1943         /* Avoid ending a node on a NULL entry */
1944         split = mab_no_null_split(bn, split, slot_count);
1945         if (!(*mid_split))
1946                 return split;
1947
1948         *mid_split = mab_no_null_split(bn, *mid_split, slot_count);
1949
1950         return split;
1951 }
1952
1953 /*
1954  * mas_mab_cp() - Copy data from a maple state inclusively to a maple_big_node
1955  * and set @b_node->b_end to the next free slot.
1956  * @mas: The maple state
1957  * @mas_start: The starting slot to copy
1958  * @mas_end: The end slot to copy (inclusively)
1959  * @b_node: The maple_big_node to place the data
1960  * @mab_start: The starting location in maple_big_node to store the data.
1961  */
1962 static inline void mas_mab_cp(struct ma_state *mas, unsigned char mas_start,
1963                         unsigned char mas_end, struct maple_big_node *b_node,
1964                         unsigned char mab_start)
1965 {
1966         enum maple_type mt;
1967         struct maple_node *node;
1968         void __rcu **slots;
1969         unsigned long *pivots, *gaps;
1970         int i = mas_start, j = mab_start;
1971         unsigned char piv_end;
1972
1973         node = mas_mn(mas);
1974         mt = mte_node_type(mas->node);
1975         pivots = ma_pivots(node, mt);
1976         if (!i) {
1977                 b_node->pivot[j] = pivots[i++];
1978                 if (unlikely(i > mas_end))
1979                         goto complete;
1980                 j++;
1981         }
1982
1983         piv_end = min(mas_end, mt_pivots[mt]);
1984         for (; i < piv_end; i++, j++) {
1985                 b_node->pivot[j] = pivots[i];
1986                 if (unlikely(!b_node->pivot[j]))
1987                         break;
1988
1989                 if (unlikely(mas->max == b_node->pivot[j]))
1990                         goto complete;
1991         }
1992
1993         if (likely(i <= mas_end))
1994                 b_node->pivot[j] = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, mt);
1995
1996 complete:
1997         b_node->b_end = ++j;
1998         j -= mab_start;
1999         slots = ma_slots(node, mt);
2000         memcpy(b_node->slot + mab_start, slots + mas_start, sizeof(void *) * j);
2001         if (!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree)) {
2002                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2003                 memcpy(b_node->gap + mab_start, gaps + mas_start,
2004                        sizeof(unsigned long) * j);
2005         }
2006 }
2007
2008 /*
2009  * mas_leaf_set_meta() - Set the metadata of a leaf if possible.
2010  * @mas: The maple state
2011  * @node: The maple node
2012  * @pivots: pointer to the maple node pivots
2013  * @mt: The maple type
2014  * @end: The assumed end
2015  *
2016  * Note, end may be incremented within this function but not modified at the
2017  * source.  This is fine since the metadata is the last thing to be stored in a
2018  * node during a write.
2019  */
2020 static inline void mas_leaf_set_meta(struct ma_state *mas,
2021                 struct maple_node *node, unsigned long *pivots,
2022                 enum maple_type mt, unsigned char end)
2023 {
2024         /* There is no room for metadata already */
2025         if (mt_pivots[mt] <= end)
2026                 return;
2027
2028         if (pivots[end] && pivots[end] < mas->max)
2029                 end++;
2030
2031         if (end < mt_slots[mt] - 1)
2032                 ma_set_meta(node, mt, 0, end);
2033 }
2034
2035 /*
2036  * mab_mas_cp() - Copy data from maple_big_node to a maple encoded node.
2037  * @b_node: the maple_big_node that has the data
2038  * @mab_start: the start location in @b_node.
2039  * @mab_end: The end location in @b_node (inclusively)
2040  * @mas: The maple state with the maple encoded node.
2041  */
2042 static inline void mab_mas_cp(struct maple_big_node *b_node,
2043                               unsigned char mab_start, unsigned char mab_end,
2044                               struct ma_state *mas, bool new_max)
2045 {
2046         int i, j = 0;
2047         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
2048         struct maple_node *node = mte_to_node(mas->node);
2049         void __rcu **slots = ma_slots(node, mt);
2050         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, mt);
2051         unsigned long *gaps = NULL;
2052         unsigned char end;
2053
2054         if (mab_end - mab_start > mt_pivots[mt])
2055                 mab_end--;
2056
2057         if (!pivots[mt_pivots[mt] - 1])
2058                 slots[mt_pivots[mt]] = NULL;
2059
2060         i = mab_start;
2061         do {
2062                 pivots[j++] = b_node->pivot[i++];
2063         } while (i <= mab_end && likely(b_node->pivot[i]));
2064
2065         memcpy(slots, b_node->slot + mab_start,
2066                sizeof(void *) * (i - mab_start));
2067
2068         if (new_max)
2069                 mas->max = b_node->pivot[i - 1];
2070
2071         end = j - 1;
2072         if (likely(!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree))) {
2073                 unsigned long max_gap = 0;
2074                 unsigned char offset = 15;
2075
2076                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2077                 do {
2078                         gaps[--j] = b_node->gap[--i];
2079                         if (gaps[j] > max_gap) {
2080                                 offset = j;
2081                                 max_gap = gaps[j];
2082                         }
2083                 } while (j);
2084
2085                 ma_set_meta(node, mt, offset, end);
2086         } else {
2087                 mas_leaf_set_meta(mas, node, pivots, mt, end);
2088         }
2089 }
2090
2091 /*
2092  * mas_descend_adopt() - Descend through a sub-tree and adopt children.
2093  * @mas: the maple state with the maple encoded node of the sub-tree.
2094  *
2095  * Descend through a sub-tree and adopt children who do not have the correct
2096  * parents set.  Follow the parents which have the correct parents as they are
2097  * the new entries which need to be followed to find other incorrectly set
2098  * parents.
2099  */
2100 static inline void mas_descend_adopt(struct ma_state *mas)
2101 {
2102         struct ma_state list[3], next[3];
2103         int i, n;
2104
2105         /*
2106          * At each level there may be up to 3 correct parent pointers which indicates
2107          * the new nodes which need to be walked to find any new nodes at a lower level.
2108          */
2109
2110         for (i = 0; i < 3; i++) {
2111                 list[i] = *mas;
2112                 list[i].offset = 0;
2113                 next[i].offset = 0;
2114         }
2115         next[0] = *mas;
2116
2117         while (!mte_is_leaf(list[0].node)) {
2118                 n = 0;
2119                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2120                         if (mas_is_none(&list[i]))
2121                                 continue;
2122
2123                         if (i && list[i-1].node == list[i].node)
2124                                 continue;
2125
2126                         while ((n < 3) && (mas_new_child(&list[i], &next[n])))
2127                                 n++;
2128
2129                         mas_adopt_children(&list[i], list[i].node);
2130                 }
2131
2132                 while (n < 3)
2133                         next[n++].node = MAS_NONE;
2134
2135                 /* descend by setting the list to the children */
2136                 for (i = 0; i < 3; i++)
2137                         list[i] = next[i];
2138         }
2139 }
2140
2141 /*
2142  * mas_bulk_rebalance() - Rebalance the end of a tree after a bulk insert.
2143  * @mas: The maple state
2144  * @end: The maple node end
2145  * @mt: The maple node type
2146  */
2147 static inline void mas_bulk_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end,
2148                                       enum maple_type mt)
2149 {
2150         if (!(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
2151                 return;
2152
2153         if (mte_is_root(mas->node))
2154                 return;
2155
2156         if (end > mt_min_slots[mt]) {
2157                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
2158                 return;
2159         }
2160 }
2161
2162 /*
2163  * mas_store_b_node() - Store an @entry into the b_node while also copying the
2164  * data from a maple encoded node.
2165  * @wr_mas: the maple write state
2166  * @b_node: the maple_big_node to fill with data
2167  * @offset_end: the offset to end copying
2168  *
2169  * Return: The actual end of the data stored in @b_node
2170  */
2171 static inline void mas_store_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
2172                 struct maple_big_node *b_node, unsigned char offset_end)
2173 {
2174         unsigned char slot;
2175         unsigned char b_end;
2176         /* Possible underflow of piv will wrap back to 0 before use. */
2177         unsigned long piv;
2178         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2179
2180         b_node->type = wr_mas->type;
2181         b_end = 0;
2182         slot = mas->offset;
2183         if (slot) {
2184                 /* Copy start data up to insert. */
2185                 mas_mab_cp(mas, 0, slot - 1, b_node, 0);
2186                 b_end = b_node->b_end;
2187                 piv = b_node->pivot[b_end - 1];
2188         } else
2189                 piv = mas->min - 1;
2190
2191         if (piv + 1 < mas->index) {
2192                 /* Handle range starting after old range */
2193                 b_node->slot[b_end] = wr_mas->content;
2194                 if (!wr_mas->content)
2195                         b_node->gap[b_end] = mas->index - 1 - piv;
2196                 b_node->pivot[b_end++] = mas->index - 1;
2197         }
2198
2199         /* Store the new entry. */
2200         mas->offset = b_end;
2201         b_node->slot[b_end] = wr_mas->entry;
2202         b_node->pivot[b_end] = mas->last;
2203
2204         /* Appended. */
2205         if (mas->last >= mas->max)
2206                 goto b_end;
2207
2208         /* Handle new range ending before old range ends */
2209         piv = mas_logical_pivot(mas, wr_mas->pivots, offset_end, wr_mas->type);
2210         if (piv > mas->last) {
2211                 if (piv == ULONG_MAX)
2212                         mas_bulk_rebalance(mas, b_node->b_end, wr_mas->type);
2213
2214                 if (offset_end != slot)
2215                         wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
2216                                                           offset_end);
2217
2218                 b_node->slot[++b_end] = wr_mas->content;
2219                 if (!wr_mas->content)
2220                         b_node->gap[b_end] = piv - mas->last + 1;
2221                 b_node->pivot[b_end] = piv;
2222         }
2223
2224         slot = offset_end + 1;
2225         if (slot > wr_mas->node_end)
2226                 goto b_end;
2227
2228         /* Copy end data to the end of the node. */
2229         mas_mab_cp(mas, slot, wr_mas->node_end + 1, b_node, ++b_end);
2230         b_node->b_end--;
2231         return;
2232
2233 b_end:
2234         b_node->b_end = b_end;
2235 }
2236
2237 /*
2238  * mas_prev_sibling() - Find the previous node with the same parent.
2239  * @mas: the maple state
2240  *
2241  * Return: True if there is a previous sibling, false otherwise.
2242  */
2243 static inline bool mas_prev_sibling(struct ma_state *mas)
2244 {
2245         unsigned int p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
2246
2247         if (mte_is_root(mas->node))
2248                 return false;
2249
2250         if (!p_slot)
2251                 return false;
2252
2253         mas_ascend(mas);
2254         mas->offset = p_slot - 1;
2255         mas_descend(mas);
2256         return true;
2257 }
2258
2259 /*
2260  * mas_next_sibling() - Find the next node with the same parent.
2261  * @mas: the maple state
2262  *
2263  * Return: true if there is a next sibling, false otherwise.
2264  */
2265 static inline bool mas_next_sibling(struct ma_state *mas)
2266 {
2267         MA_STATE(parent, mas->tree, mas->index, mas->last);
2268
2269         if (mte_is_root(mas->node))
2270                 return false;
2271
2272         parent = *mas;
2273         mas_ascend(&parent);
2274         parent.offset = mte_parent_slot(mas->node) + 1;
2275         if (parent.offset > mas_data_end(&parent))
2276                 return false;
2277
2278         *mas = parent;
2279         mas_descend(mas);
2280         return true;
2281 }
2282
2283 /*
2284  * mte_node_or_node() - Return the encoded node or MAS_NONE.
2285  * @enode: The encoded maple node.
2286  *
2287  * Shorthand to avoid setting %NULLs in the tree or maple_subtree_state.
2288  *
2289  * Return: @enode or MAS_NONE
2290  */
2291 static inline struct maple_enode *mte_node_or_none(struct maple_enode *enode)
2292 {
2293         if (enode)
2294                 return enode;
2295
2296         return ma_enode_ptr(MAS_NONE);
2297 }
2298
2299 /*
2300  * mas_wr_node_walk() - Find the correct offset for the index in the @mas.
2301  * @wr_mas: The maple write state
2302  *
2303  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
2304  */
2305 static inline void mas_wr_node_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
2306 {
2307         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2308         unsigned char count;
2309         unsigned char offset;
2310         unsigned long index, min, max;
2311
2312         if (unlikely(ma_is_dense(wr_mas->type))) {
2313                 wr_mas->r_max = wr_mas->r_min = mas->index;
2314                 mas->offset = mas->index = mas->min;
2315                 return;
2316         }
2317
2318         wr_mas->node = mas_mn(wr_mas->mas);
2319         wr_mas->pivots = ma_pivots(wr_mas->node, wr_mas->type);
2320         count = wr_mas->node_end = ma_data_end(wr_mas->node, wr_mas->type,
2321                                                wr_mas->pivots, mas->max);
2322         offset = mas->offset;
2323         min = mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, offset);
2324         if (unlikely(offset == count))
2325                 goto max;
2326
2327         max = wr_mas->pivots[offset];
2328         index = mas->index;
2329         if (unlikely(index <= max))
2330                 goto done;
2331
2332         if (unlikely(!max && offset))
2333                 goto max;
2334
2335         min = max + 1;
2336         while (++offset < count) {
2337                 max = wr_mas->pivots[offset];
2338                 if (index <= max)
2339                         goto done;
2340                 else if (unlikely(!max))
2341                         break;
2342
2343                 min = max + 1;
2344         }
2345
2346 max:
2347         max = mas->max;
2348 done:
2349         wr_mas->r_max = max;
2350         wr_mas->r_min = min;
2351         wr_mas->offset_end = mas->offset = offset;
2352 }
2353
2354 /*
2355  * mas_topiary_range() - Add a range of slots to the topiary.
2356  * @mas: The maple state
2357  * @destroy: The topiary to add the slots (usually destroy)
2358  * @start: The starting slot inclusively
2359  * @end: The end slot inclusively
2360  */
2361 static inline void mas_topiary_range(struct ma_state *mas,
2362         struct ma_topiary *destroy, unsigned char start, unsigned char end)
2363 {
2364         void __rcu **slots;
2365         unsigned char offset;
2366
2367         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_is_leaf(mas->node));
2368         slots = ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node));
2369         for (offset = start; offset <= end; offset++) {
2370                 struct maple_enode *enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
2371
2372                 if (mte_dead_node(enode))
2373                         continue;
2374
2375                 mat_add(destroy, enode);
2376         }
2377 }
2378
2379 /*
2380  * mast_topiary() - Add the portions of the tree to the removal list; either to
2381  * be freed or discarded (destroy walk).
2382  * @mast: The maple_subtree_state.
2383  */
2384 static inline void mast_topiary(struct maple_subtree_state *mast)
2385 {
2386         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_l, NULL);
2387         unsigned char r_start, r_end;
2388         unsigned char l_start, l_end;
2389         void __rcu **l_slots, **r_slots;
2390
2391         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2392         mast->orig_l->index = mast->orig_l->last;
2393         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2394         l_start = mast->orig_l->offset + 1;
2395         l_end = mas_data_end(mast->orig_l);
2396         r_start = 0;
2397         r_end = mast->orig_r->offset;
2398
2399         if (r_end)
2400                 r_end--;
2401
2402         l_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_l),
2403                            mte_node_type(mast->orig_l->node));
2404
2405         r_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_r),
2406                            mte_node_type(mast->orig_r->node));
2407
2408         if ((l_start < l_end) &&
2409             mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_start))) {
2410                 l_start++;
2411         }
2412
2413         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_end))) {
2414                 if (r_end)
2415                         r_end--;
2416         }
2417
2418         if ((l_start > r_end) && (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node))
2419                 return;
2420
2421         /* At the node where left and right sides meet, add the parts between */
2422         if (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node) {
2423                 return mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy,
2424                                              l_start, r_end);
2425         }
2426
2427         /* mast->orig_r is different and consumed. */
2428         if (mte_is_leaf(mast->orig_r->node))
2429                 return;
2430
2431         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_end)))
2432                 l_end--;
2433
2434
2435         if (l_start <= l_end)
2436                 mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy, l_start, l_end);
2437
2438         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_start)))
2439                 r_start++;
2440
2441         if (r_start <= r_end)
2442                 mas_topiary_range(mast->orig_r, mast->destroy, 0, r_end);
2443 }
2444
2445 /*
2446  * mast_rebalance_next() - Rebalance against the next node
2447  * @mast: The maple subtree state
2448  * @old_r: The encoded maple node to the right (next node).
2449  */
2450 static inline void mast_rebalance_next(struct maple_subtree_state *mast)
2451 {
2452         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2453
2454         mas_mab_cp(mast->orig_r, 0, mt_slot_count(mast->orig_r->node),
2455                    mast->bn, b_end);
2456         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2457 }
2458
2459 /*
2460  * mast_rebalance_prev() - Rebalance against the previous node
2461  * @mast: The maple subtree state
2462  * @old_l: The encoded maple node to the left (previous node)
2463  */
2464 static inline void mast_rebalance_prev(struct maple_subtree_state *mast)
2465 {
2466         unsigned char end = mas_data_end(mast->orig_l) + 1;
2467         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2468
2469         mab_shift_right(mast->bn, end);
2470         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, end - 1, mast->bn, 0);
2471         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2472         mast->orig_l->index = mast->orig_l->min;
2473         mast->bn->b_end = end + b_end;
2474         mast->l->offset += end;
2475 }
2476
2477 /*
2478  * mast_spanning_rebalance() - Rebalance nodes with nearest neighbour favouring
2479  * the node to the right.  Checking the nodes to the right then the left at each
2480  * level upwards until root is reached.  Free and destroy as needed.
2481  * Data is copied into the @mast->bn.
2482  * @mast: The maple_subtree_state.
2483  */
2484 static inline
2485 bool mast_spanning_rebalance(struct maple_subtree_state *mast)
2486 {
2487         struct ma_state r_tmp = *mast->orig_r;
2488         struct ma_state l_tmp = *mast->orig_l;
2489         struct maple_enode *ancestor = NULL;
2490         unsigned char start, end;
2491         unsigned char depth = 0;
2492
2493         r_tmp = *mast->orig_r;
2494         l_tmp = *mast->orig_l;
2495         do {
2496                 mas_ascend(mast->orig_r);
2497                 mas_ascend(mast->orig_l);
2498                 depth++;
2499                 if (!ancestor &&
2500                     (mast->orig_r->node == mast->orig_l->node)) {
2501                         ancestor = mast->orig_r->node;
2502                         end = mast->orig_r->offset - 1;
2503                         start = mast->orig_l->offset + 1;
2504                 }
2505
2506                 if (mast->orig_r->offset < mas_data_end(mast->orig_r)) {
2507                         if (!ancestor) {
2508                                 ancestor = mast->orig_r->node;
2509                                 start = 0;
2510                         }
2511
2512                         mast->orig_r->offset++;
2513                         do {
2514                                 mas_descend(mast->orig_r);
2515                                 mast->orig_r->offset = 0;
2516                                 depth--;
2517                         } while (depth);
2518
2519                         mast_rebalance_next(mast);
2520                         do {
2521                                 unsigned char l_off = 0;
2522                                 struct maple_enode *child = r_tmp.node;
2523
2524                                 mas_ascend(&r_tmp);
2525                                 if (ancestor == r_tmp.node)
2526                                         l_off = start;
2527
2528                                 if (r_tmp.offset)
2529                                         r_tmp.offset--;
2530
2531                                 if (l_off < r_tmp.offset)
2532                                         mas_topiary_range(&r_tmp, mast->destroy,
2533                                                           l_off, r_tmp.offset);
2534
2535                                 if (l_tmp.node != child)
2536                                         mat_add(mast->free, child);
2537
2538                         } while (r_tmp.node != ancestor);
2539
2540                         *mast->orig_l = l_tmp;
2541                         return true;
2542
2543                 } else if (mast->orig_l->offset != 0) {
2544                         if (!ancestor) {
2545                                 ancestor = mast->orig_l->node;
2546                                 end = mas_data_end(mast->orig_l);
2547                         }
2548
2549                         mast->orig_l->offset--;
2550                         do {
2551                                 mas_descend(mast->orig_l);
2552                                 mast->orig_l->offset =
2553                                         mas_data_end(mast->orig_l);
2554                                 depth--;
2555                         } while (depth);
2556
2557                         mast_rebalance_prev(mast);
2558                         do {
2559                                 unsigned char r_off;
2560                                 struct maple_enode *child = l_tmp.node;
2561
2562                                 mas_ascend(&l_tmp);
2563                                 if (ancestor == l_tmp.node)
2564                                         r_off = end;
2565                                 else
2566                                         r_off = mas_data_end(&l_tmp);
2567
2568                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2569                                         l_tmp.offset++;
2570
2571                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2572                                         mas_topiary_range(&l_tmp, mast->destroy,
2573                                                           l_tmp.offset, r_off);
2574
2575                                 if (r_tmp.node != child)
2576                                         mat_add(mast->free, child);
2577
2578                         } while (l_tmp.node != ancestor);
2579
2580                         *mast->orig_r = r_tmp;
2581                         return true;
2582                 }
2583         } while (!mte_is_root(mast->orig_r->node));
2584
2585         *mast->orig_r = r_tmp;
2586         *mast->orig_l = l_tmp;
2587         return false;
2588 }
2589
2590 /*
2591  * mast_ascend_free() - Add current original maple state nodes to the free list
2592  * and ascend.
2593  * @mast: the maple subtree state.
2594  *
2595  * Ascend the original left and right sides and add the previous nodes to the
2596  * free list.  Set the slots to point to the correct location in the new nodes.
2597  */
2598 static inline void
2599 mast_ascend_free(struct maple_subtree_state *mast)
2600 {
2601         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_r,  NULL);
2602         struct maple_enode *left = mast->orig_l->node;
2603         struct maple_enode *right = mast->orig_r->node;
2604
2605         mas_ascend(mast->orig_l);
2606         mas_ascend(mast->orig_r);
2607         mat_add(mast->free, left);
2608
2609         if (left != right)
2610                 mat_add(mast->free, right);
2611
2612         mast->orig_r->offset = 0;
2613         mast->orig_r->index = mast->r->max;
2614         /* last should be larger than or equal to index */
2615         if (mast->orig_r->last < mast->orig_r->index)
2616                 mast->orig_r->last = mast->orig_r->index;
2617         /*
2618          * The node may not contain the value so set slot to ensure all
2619          * of the nodes contents are freed or destroyed.
2620          */
2621         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_r->node);
2622         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2623         /* Set up the left side of things */
2624         mast->orig_l->offset = 0;
2625         mast->orig_l->index = mast->l->min;
2626         wr_mas.mas = mast->orig_l;
2627         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2628         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2629
2630         mast->bn->type = wr_mas.type;
2631 }
2632
2633 /*
2634  * mas_new_ma_node() - Create and return a new maple node.  Helper function.
2635  * @mas: the maple state with the allocations.
2636  * @b_node: the maple_big_node with the type encoding.
2637  *
2638  * Use the node type from the maple_big_node to allocate a new node from the
2639  * ma_state.  This function exists mainly for code readability.
2640  *
2641  * Return: A new maple encoded node
2642  */
2643 static inline struct maple_enode
2644 *mas_new_ma_node(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
2645 {
2646         return mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)), b_node->type);
2647 }
2648
2649 /*
2650  * mas_mab_to_node() - Set up right and middle nodes
2651  *
2652  * @mas: the maple state that contains the allocations.
2653  * @b_node: the node which contains the data.
2654  * @left: The pointer which will have the left node
2655  * @right: The pointer which may have the right node
2656  * @middle: the pointer which may have the middle node (rare)
2657  * @mid_split: the split location for the middle node
2658  *
2659  * Return: the split of left.
2660  */
2661 static inline unsigned char mas_mab_to_node(struct ma_state *mas,
2662         struct maple_big_node *b_node, struct maple_enode **left,
2663         struct maple_enode **right, struct maple_enode **middle,
2664         unsigned char *mid_split, unsigned long min)
2665 {
2666         unsigned char split = 0;
2667         unsigned char slot_count = mt_slots[b_node->type];
2668
2669         *left = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2670         *right = NULL;
2671         *middle = NULL;
2672         *mid_split = 0;
2673
2674         if (b_node->b_end < slot_count) {
2675                 split = b_node->b_end;
2676         } else {
2677                 split = mab_calc_split(mas, b_node, mid_split, min);
2678                 *right = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2679         }
2680
2681         if (*mid_split)
2682                 *middle = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2683
2684         return split;
2685
2686 }
2687
2688 /*
2689  * mab_set_b_end() - Add entry to b_node at b_node->b_end and increment the end
2690  * pointer.
2691  * @b_node - the big node to add the entry
2692  * @mas - the maple state to get the pivot (mas->max)
2693  * @entry - the entry to add, if NULL nothing happens.
2694  */
2695 static inline void mab_set_b_end(struct maple_big_node *b_node,
2696                                  struct ma_state *mas,
2697                                  void *entry)
2698 {
2699         if (!entry)
2700                 return;
2701
2702         b_node->slot[b_node->b_end] = entry;
2703         if (mt_is_alloc(mas->tree))
2704                 b_node->gap[b_node->b_end] = mas_max_gap(mas);
2705         b_node->pivot[b_node->b_end++] = mas->max;
2706 }
2707
2708 /*
2709  * mas_set_split_parent() - combine_then_separate helper function.  Sets the parent
2710  * of @mas->node to either @left or @right, depending on @slot and @split
2711  *
2712  * @mas - the maple state with the node that needs a parent
2713  * @left - possible parent 1
2714  * @right - possible parent 2
2715  * @slot - the slot the mas->node was placed
2716  * @split - the split location between @left and @right
2717  */
2718 static inline void mas_set_split_parent(struct ma_state *mas,
2719                                         struct maple_enode *left,
2720                                         struct maple_enode *right,
2721                                         unsigned char *slot, unsigned char split)
2722 {
2723         if (mas_is_none(mas))
2724                 return;
2725
2726         if ((*slot) <= split)
2727                 mte_set_parent(mas->node, left, *slot);
2728         else if (right)
2729                 mte_set_parent(mas->node, right, (*slot) - split - 1);
2730
2731         (*slot)++;
2732 }
2733
2734 /*
2735  * mte_mid_split_check() - Check if the next node passes the mid-split
2736  * @**l: Pointer to left encoded maple node.
2737  * @**m: Pointer to middle encoded maple node.
2738  * @**r: Pointer to right encoded maple node.
2739  * @slot: The offset
2740  * @*split: The split location.
2741  * @mid_split: The middle split.
2742  */
2743 static inline void mte_mid_split_check(struct maple_enode **l,
2744                                        struct maple_enode **r,
2745                                        struct maple_enode *right,
2746                                        unsigned char slot,
2747                                        unsigned char *split,
2748                                        unsigned char mid_split)
2749 {
2750         if (*r == right)
2751                 return;
2752
2753         if (slot < mid_split)
2754                 return;
2755
2756         *l = *r;
2757         *r = right;
2758         *split = mid_split;
2759 }
2760
2761 /*
2762  * mast_set_split_parents() - Helper function to set three nodes parents.  Slot
2763  * is taken from @mast->l.
2764  * @mast - the maple subtree state
2765  * @left - the left node
2766  * @right - the right node
2767  * @split - the split location.
2768  */
2769 static inline void mast_set_split_parents(struct maple_subtree_state *mast,
2770                                           struct maple_enode *left,
2771                                           struct maple_enode *middle,
2772                                           struct maple_enode *right,
2773                                           unsigned char split,
2774                                           unsigned char mid_split)
2775 {
2776         unsigned char slot;
2777         struct maple_enode *l = left;
2778         struct maple_enode *r = right;
2779
2780         if (mas_is_none(mast->l))
2781                 return;
2782
2783         if (middle)
2784                 r = middle;
2785
2786         slot = mast->l->offset;
2787
2788         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2789         mas_set_split_parent(mast->l, l, r, &slot, split);
2790
2791         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2792         mas_set_split_parent(mast->m, l, r, &slot, split);
2793
2794         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2795         mas_set_split_parent(mast->r, l, r, &slot, split);
2796 }
2797
2798 /*
2799  * mas_wmb_replace() - Write memory barrier and replace
2800  * @mas: The maple state
2801  * @free: the maple topiary list of nodes to free
2802  * @destroy: The maple topiary list of nodes to destroy (walk and free)
2803  *
2804  * Updates gap as necessary.
2805  */
2806 static inline void mas_wmb_replace(struct ma_state *mas,
2807                                    struct ma_topiary *free,
2808                                    struct ma_topiary *destroy)
2809 {
2810         /* All nodes must see old data as dead prior to replacing that data */
2811         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
2812
2813         /* Insert the new data in the tree */
2814         mas_replace(mas, true);
2815
2816         if (!mte_is_leaf(mas->node))
2817                 mas_descend_adopt(mas);
2818
2819         mas_mat_free(mas, free);
2820
2821         if (destroy)
2822                 mas_mat_destroy(mas, destroy);
2823
2824         if (mte_is_leaf(mas->node))
2825                 return;
2826
2827         mas_update_gap(mas);
2828 }
2829
2830 /*
2831  * mast_new_root() - Set a new tree root during subtree creation
2832  * @mast: The maple subtree state
2833  * @mas: The maple state
2834  */
2835 static inline void mast_new_root(struct maple_subtree_state *mast,
2836                                  struct ma_state *mas)
2837 {
2838         mas_mn(mast->l)->parent =
2839                 ma_parent_ptr(((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
2840         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node) &&
2841             !mte_is_root(mast->orig_l->node)) {
2842                 do {
2843                         mast_ascend_free(mast);
2844                         mast_topiary(mast);
2845                 } while (!mte_is_root(mast->orig_l->node));
2846         }
2847         if ((mast->orig_l->node != mas->node) &&
2848                    (mast->l->depth > mas_mt_height(mas))) {
2849                 mat_add(mast->free, mas->node);
2850         }
2851 }
2852
2853 /*
2854  * mast_cp_to_nodes() - Copy data out to nodes.
2855  * @mast: The maple subtree state
2856  * @left: The left encoded maple node
2857  * @middle: The middle encoded maple node
2858  * @right: The right encoded maple node
2859  * @split: The location to split between left and (middle ? middle : right)
2860  * @mid_split: The location to split between middle and right.
2861  */
2862 static inline void mast_cp_to_nodes(struct maple_subtree_state *mast,
2863         struct maple_enode *left, struct maple_enode *middle,
2864         struct maple_enode *right, unsigned char split, unsigned char mid_split)
2865 {
2866         bool new_lmax = true;
2867
2868         mast->l->node = mte_node_or_none(left);
2869         mast->m->node = mte_node_or_none(middle);
2870         mast->r->node = mte_node_or_none(right);
2871
2872         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2873         if (split == mast->bn->b_end) {
2874                 mast->l->max = mast->orig_r->max;
2875                 new_lmax = false;
2876         }
2877
2878         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, new_lmax);
2879
2880         if (middle) {
2881                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mid_split, mast->m, true);
2882                 mast->m->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2883                 split = mid_split;
2884         }
2885
2886         mast->r->max = mast->orig_r->max;
2887         if (right) {
2888                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mast->bn->b_end, mast->r, false);
2889                 mast->r->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2890         }
2891 }
2892
2893 /*
2894  * mast_combine_cp_left - Copy in the original left side of the tree into the
2895  * combined data set in the maple subtree state big node.
2896  * @mast: The maple subtree state
2897  */
2898 static inline void mast_combine_cp_left(struct maple_subtree_state *mast)
2899 {
2900         unsigned char l_slot = mast->orig_l->offset;
2901
2902         if (!l_slot)
2903                 return;
2904
2905         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, l_slot - 1, mast->bn, 0);
2906 }
2907
2908 /*
2909  * mast_combine_cp_right: Copy in the original right side of the tree into the
2910  * combined data set in the maple subtree state big node.
2911  * @mast: The maple subtree state
2912  */
2913 static inline void mast_combine_cp_right(struct maple_subtree_state *mast)
2914 {
2915         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] >= mast->orig_r->max)
2916                 return;
2917
2918         mas_mab_cp(mast->orig_r, mast->orig_r->offset + 1,
2919                    mt_slot_count(mast->orig_r->node), mast->bn,
2920                    mast->bn->b_end);
2921         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2922 }
2923
2924 /*
2925  * mast_sufficient: Check if the maple subtree state has enough data in the big
2926  * node to create at least one sufficient node
2927  * @mast: the maple subtree state
2928  */
2929 static inline bool mast_sufficient(struct maple_subtree_state *mast)
2930 {
2931         if (mast->bn->b_end > mt_min_slot_count(mast->orig_l->node))
2932                 return true;
2933
2934         return false;
2935 }
2936
2937 /*
2938  * mast_overflow: Check if there is too much data in the subtree state for a
2939  * single node.
2940  * @mast: The maple subtree state
2941  */
2942 static inline bool mast_overflow(struct maple_subtree_state *mast)
2943 {
2944         if (mast->bn->b_end >= mt_slot_count(mast->orig_l->node))
2945                 return true;
2946
2947         return false;
2948 }
2949
2950 static inline void *mtree_range_walk(struct ma_state *mas)
2951 {
2952         unsigned long *pivots;
2953         unsigned char offset;
2954         struct maple_node *node;
2955         struct maple_enode *next, *last;
2956         enum maple_type type;
2957         void __rcu **slots;
2958         unsigned char end;
2959         unsigned long max, min;
2960         unsigned long prev_max, prev_min;
2961
2962         next = mas->node;
2963         min = mas->min;
2964         max = mas->max;
2965         do {
2966                 offset = 0;
2967                 last = next;
2968                 node = mte_to_node(next);
2969                 type = mte_node_type(next);
2970                 pivots = ma_pivots(node, type);
2971                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
2972                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2973                         goto dead_node;
2974
2975                 if (pivots[offset] >= mas->index) {
2976                         prev_max = max;
2977                         prev_min = min;
2978                         max = pivots[offset];
2979                         goto next;
2980                 }
2981
2982                 do {
2983                         offset++;
2984                 } while ((offset < end) && (pivots[offset] < mas->index));
2985
2986                 prev_min = min;
2987                 min = pivots[offset - 1] + 1;
2988                 prev_max = max;
2989                 if (likely(offset < end && pivots[offset]))
2990                         max = pivots[offset];
2991
2992 next:
2993                 slots = ma_slots(node, type);
2994                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
2995                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2996                         goto dead_node;
2997         } while (!ma_is_leaf(type));
2998
2999         mas->offset = offset;
3000         mas->index = min;
3001         mas->last = max;
3002         mas->min = prev_min;
3003         mas->max = prev_max;
3004         mas->node = last;
3005         return (void *) next;
3006
3007 dead_node:
3008         mas_reset(mas);
3009         return NULL;
3010 }
3011
3012 /*
3013  * mas_spanning_rebalance() - Rebalance across two nodes which may not be peers.
3014  * @mas: The starting maple state
3015  * @mast: The maple_subtree_state, keeps track of 4 maple states.
3016  * @count: The estimated count of iterations needed.
3017  *
3018  * Follow the tree upwards from @l_mas and @r_mas for @count, or until the root
3019  * is hit.  First @b_node is split into two entries which are inserted into the
3020  * next iteration of the loop.  @b_node is returned populated with the final
3021  * iteration. @mas is used to obtain allocations.  orig_l_mas keeps track of the
3022  * nodes that will remain active by using orig_l_mas->index and orig_l_mas->last
3023  * to account of what has been copied into the new sub-tree.  The update of
3024  * orig_l_mas->last is used in mas_consume to find the slots that will need to
3025  * be either freed or destroyed.  orig_l_mas->depth keeps track of the height of
3026  * the new sub-tree in case the sub-tree becomes the full tree.
3027  *
3028  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3029  */
3030 static int mas_spanning_rebalance(struct ma_state *mas,
3031                 struct maple_subtree_state *mast, unsigned char count)
3032 {
3033         unsigned char split, mid_split;
3034         unsigned char slot = 0;
3035         struct maple_enode *left = NULL, *middle = NULL, *right = NULL;
3036
3037         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
3038         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3039         MA_STATE(m_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
3040         MA_TOPIARY(free, mas->tree);
3041         MA_TOPIARY(destroy, mas->tree);
3042
3043         /*
3044          * The tree needs to be rebalanced and leaves need to be kept at the same level.
3045          * Rebalancing is done by use of the ``struct maple_topiary``.
3046          */
3047         mast->l = &l_mas;
3048         mast->m = &m_mas;
3049         mast->r = &r_mas;
3050         mast->free = &free;
3051         mast->destroy = &destroy;
3052         l_mas.node = r_mas.node = m_mas.node = MAS_NONE;
3053
3054         /* Check if this is not root and has sufficient data.  */
3055         if (((mast->orig_l->min != 0) || (mast->orig_r->max != ULONG_MAX)) &&
3056             unlikely(mast->bn->b_end <= mt_min_slots[mast->bn->type]))
3057                 mast_spanning_rebalance(mast);
3058
3059         mast->orig_l->depth = 0;
3060
3061         /*
3062          * Each level of the tree is examined and balanced, pushing data to the left or
3063          * right, or rebalancing against left or right nodes is employed to avoid
3064          * rippling up the tree to limit the amount of churn.  Once a new sub-section of
3065          * the tree is created, there may be a mix of new and old nodes.  The old nodes
3066          * will have the incorrect parent pointers and currently be in two trees: the
3067          * original tree and the partially new tree.  To remedy the parent pointers in
3068          * the old tree, the new data is swapped into the active tree and a walk down
3069          * the tree is performed and the parent pointers are updated.
3070          * See mas_descend_adopt() for more information..
3071          */
3072         while (count--) {
3073                 mast->bn->b_end--;
3074                 mast->bn->type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
3075                 split = mas_mab_to_node(mas, mast->bn, &left, &right, &middle,
3076                                         &mid_split, mast->orig_l->min);
3077                 mast_set_split_parents(mast, left, middle, right, split,
3078                                        mid_split);
3079                 mast_cp_to_nodes(mast, left, middle, right, split, mid_split);
3080
3081                 /*
3082                  * Copy data from next level in the tree to mast->bn from next
3083                  * iteration
3084                  */
3085                 memset(mast->bn, 0, sizeof(struct maple_big_node));
3086                 mast->bn->type = mte_node_type(left);
3087                 mast->orig_l->depth++;
3088
3089                 /* Root already stored in l->node. */
3090                 if (mas_is_root_limits(mast->l))
3091                         goto new_root;
3092
3093                 mast_ascend_free(mast);
3094                 mast_combine_cp_left(mast);
3095                 l_mas.offset = mast->bn->b_end;
3096                 mab_set_b_end(mast->bn, &l_mas, left);
3097                 mab_set_b_end(mast->bn, &m_mas, middle);
3098                 mab_set_b_end(mast->bn, &r_mas, right);
3099
3100                 /* Copy anything necessary out of the right node. */
3101                 mast_combine_cp_right(mast);
3102                 mast_topiary(mast);
3103                 mast->orig_l->last = mast->orig_l->max;
3104
3105                 if (mast_sufficient(mast))
3106                         continue;
3107
3108                 if (mast_overflow(mast))
3109                         continue;
3110
3111                 /* May be a new root stored in mast->bn */
3112                 if (mas_is_root_limits(mast->orig_l))
3113                         break;
3114
3115                 mast_spanning_rebalance(mast);
3116
3117                 /* rebalancing from other nodes may require another loop. */
3118                 if (!count)
3119                         count++;
3120         }
3121
3122         l_mas.node = mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)),
3123                                 mte_node_type(mast->orig_l->node));
3124         mast->orig_l->depth++;
3125         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, &l_mas, true);
3126         mte_set_parent(left, l_mas.node, slot);
3127         if (middle)
3128                 mte_set_parent(middle, l_mas.node, ++slot);
3129
3130         if (right)
3131                 mte_set_parent(right, l_mas.node, ++slot);
3132
3133         if (mas_is_root_limits(mast->l)) {
3134 new_root:
3135                 mast_new_root(mast, mas);
3136         } else {
3137                 mas_mn(&l_mas)->parent = mas_mn(mast->orig_l)->parent;
3138         }
3139
3140         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node))
3141                 mat_add(&free, mast->orig_l->node);
3142
3143         mas->depth = mast->orig_l->depth;
3144         *mast->orig_l = l_mas;
3145         mte_set_node_dead(mas->node);
3146
3147         /* Set up mas for insertion. */
3148         mast->orig_l->depth = mas->depth;
3149         mast->orig_l->alloc = mas->alloc;
3150         *mas = *mast->orig_l;
3151         mas_wmb_replace(mas, &free, &destroy);
3152         mtree_range_walk(mas);
3153         return mast->bn->b_end;
3154 }
3155
3156 /*
3157  * mas_rebalance() - Rebalance a given node.
3158  * @mas: The maple state
3159  * @b_node: The big maple node.
3160  *
3161  * Rebalance two nodes into a single node or two new nodes that are sufficient.
3162  * Continue upwards until tree is sufficient.
3163  *
3164  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3165  */
3166 static inline int mas_rebalance(struct ma_state *mas,
3167                                 struct maple_big_node *b_node)
3168 {
3169         char empty_count = mas_mt_height(mas);
3170         struct maple_subtree_state mast;
3171         unsigned char shift, b_end = ++b_node->b_end;
3172
3173         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3174         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3175
3176         trace_ma_op(__func__, mas);
3177
3178         /*
3179          * Rebalancing occurs if a node is insufficient.  Data is rebalanced
3180          * against the node to the right if it exists, otherwise the node to the
3181          * left of this node is rebalanced against this node.  If rebalancing
3182          * causes just one node to be produced instead of two, then the parent
3183          * is also examined and rebalanced if it is insufficient.  Every level
3184          * tries to combine the data in the same way.  If one node contains the
3185          * entire range of the tree, then that node is used as a new root node.
3186          */
3187         mas_node_count(mas, 1 + empty_count * 3);
3188         if (mas_is_err(mas))
3189                 return 0;
3190
3191         mast.orig_l = &l_mas;
3192         mast.orig_r = &r_mas;
3193         mast.bn = b_node;
3194         mast.bn->type = mte_node_type(mas->node);
3195
3196         l_mas = r_mas = *mas;
3197
3198         if (mas_next_sibling(&r_mas)) {
3199                 mas_mab_cp(&r_mas, 0, mt_slot_count(r_mas.node), b_node, b_end);
3200                 r_mas.last = r_mas.index = r_mas.max;
3201         } else {
3202                 mas_prev_sibling(&l_mas);
3203                 shift = mas_data_end(&l_mas) + 1;
3204                 mab_shift_right(b_node, shift);
3205                 mas->offset += shift;
3206                 mas_mab_cp(&l_mas, 0, shift - 1, b_node, 0);
3207                 b_node->b_end = shift + b_end;
3208                 l_mas.index = l_mas.last = l_mas.min;
3209         }
3210
3211         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, empty_count);
3212 }
3213
3214 /*
3215  * mas_destroy_rebalance() - Rebalance left-most node while destroying the maple
3216  * state.
3217  * @mas: The maple state
3218  * @end: The end of the left-most node.
3219  *
3220  * During a mass-insert event (such as forking), it may be necessary to
3221  * rebalance the left-most node when it is not sufficient.
3222  */
3223 static inline void mas_destroy_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end)
3224 {
3225         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
3226         struct maple_node reuse, *newnode, *parent, *new_left, *left, *node;
3227         struct maple_enode *eparent;
3228         unsigned char offset, tmp, split = mt_slots[mt] / 2;
3229         void __rcu **l_slots, **slots;
3230         unsigned long *l_pivs, *pivs, gap;
3231         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
3232
3233         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3234
3235         l_mas = *mas;
3236         mas_prev_sibling(&l_mas);
3237
3238         /* set up node. */
3239         if (in_rcu) {
3240                 /* Allocate for both left and right as well as parent. */
3241                 mas_node_count(mas, 3);
3242                 if (mas_is_err(mas))
3243                         return;
3244
3245                 newnode = mas_pop_node(mas);
3246         } else {
3247                 newnode = &reuse;
3248         }
3249
3250         node = mas_mn(mas);
3251         newnode->parent = node->parent;
3252         slots = ma_slots(newnode, mt);
3253         pivs = ma_pivots(newnode, mt);
3254         left = mas_mn(&l_mas);
3255         l_slots = ma_slots(left, mt);
3256         l_pivs = ma_pivots(left, mt);
3257         if (!l_slots[split])
3258                 split++;
3259         tmp = mas_data_end(&l_mas) - split;
3260
3261         memcpy(slots, l_slots + split + 1, sizeof(void *) * tmp);
3262         memcpy(pivs, l_pivs + split + 1, sizeof(unsigned long) * tmp);
3263         pivs[tmp] = l_mas.max;
3264         memcpy(slots + tmp, ma_slots(node, mt), sizeof(void *) * end);
3265         memcpy(pivs + tmp, ma_pivots(node, mt), sizeof(unsigned long) * end);
3266
3267         l_mas.max = l_pivs[split];
3268         mas->min = l_mas.max + 1;
3269         eparent = mt_mk_node(mte_parent(l_mas.node),
3270                              mas_parent_enum(&l_mas, l_mas.node));
3271         tmp += end;
3272         if (!in_rcu) {
3273                 unsigned char max_p = mt_pivots[mt];
3274                 unsigned char max_s = mt_slots[mt];
3275
3276                 if (tmp < max_p)
3277                         memset(pivs + tmp, 0,
3278                                sizeof(unsigned long *) * (max_p - tmp));
3279
3280                 if (tmp < mt_slots[mt])
3281                         memset(slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3282
3283                 memcpy(node, newnode, sizeof(struct maple_node));
3284                 ma_set_meta(node, mt, 0, tmp - 1);
3285                 mte_set_pivot(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node),
3286                               l_pivs[split]);
3287
3288                 /* Remove data from l_pivs. */
3289                 tmp = split + 1;
3290                 memset(l_pivs + tmp, 0, sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3291                 memset(l_slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3292                 ma_set_meta(left, mt, 0, split);
3293
3294                 goto done;
3295         }
3296
3297         /* RCU requires replacing both l_mas, mas, and parent. */
3298         mas->node = mt_mk_node(newnode, mt);
3299         ma_set_meta(newnode, mt, 0, tmp);
3300
3301         new_left = mas_pop_node(mas);
3302         new_left->parent = left->parent;
3303         mt = mte_node_type(l_mas.node);
3304         slots = ma_slots(new_left, mt);
3305         pivs = ma_pivots(new_left, mt);
3306         memcpy(slots, l_slots, sizeof(void *) * split);
3307         memcpy(pivs, l_pivs, sizeof(unsigned long) * split);
3308         ma_set_meta(new_left, mt, 0, split);
3309         l_mas.node = mt_mk_node(new_left, mt);
3310
3311         /* replace parent. */
3312         offset = mte_parent_slot(mas->node);
3313         mt = mas_parent_enum(&l_mas, l_mas.node);
3314         parent = mas_pop_node(mas);
3315         slots = ma_slots(parent, mt);
3316         pivs = ma_pivots(parent, mt);
3317         memcpy(parent, mte_to_node(eparent), sizeof(struct maple_node));
3318         rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
3319         rcu_assign_pointer(slots[offset - 1], l_mas.node);
3320         pivs[offset - 1] = l_mas.max;
3321         eparent = mt_mk_node(parent, mt);
3322 done:
3323         gap = mas_leaf_max_gap(mas);
3324         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(mas->node), gap);
3325         gap = mas_leaf_max_gap(&l_mas);
3326         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node), gap);
3327         mas_ascend(mas);
3328
3329         if (in_rcu)
3330                 mas_replace(mas, false);
3331
3332         mas_update_gap(mas);
3333 }
3334
3335 /*
3336  * mas_split_final_node() - Split the final node in a subtree operation.
3337  * @mast: the maple subtree state
3338  * @mas: The maple state
3339  * @height: The height of the tree in case it's a new root.
3340  */
3341 static inline bool mas_split_final_node(struct maple_subtree_state *mast,
3342                                         struct ma_state *mas, int height)
3343 {
3344         struct maple_enode *ancestor;
3345
3346         if (mte_is_root(mas->node)) {
3347                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
3348                         mast->bn->type = maple_arange_64;
3349                 else
3350                         mast->bn->type = maple_range_64;
3351                 mas->depth = height;
3352         }
3353         /*
3354          * Only a single node is used here, could be root.
3355          * The Big_node data should just fit in a single node.
3356          */
3357         ancestor = mas_new_ma_node(mas, mast->bn);
3358         mte_set_parent(mast->l->node, ancestor, mast->l->offset);
3359         mte_set_parent(mast->r->node, ancestor, mast->r->offset);
3360         mte_to_node(ancestor)->parent = mas_mn(mas)->parent;
3361
3362         mast->l->node = ancestor;
3363         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, mast->l, true);
3364         mas->offset = mast->bn->b_end - 1;
3365         return true;
3366 }
3367
3368 /*
3369  * mast_fill_bnode() - Copy data into the big node in the subtree state
3370  * @mast: The maple subtree state
3371  * @mas: the maple state
3372  * @skip: The number of entries to skip for new nodes insertion.
3373  */
3374 static inline void mast_fill_bnode(struct maple_subtree_state *mast,
3375                                          struct ma_state *mas,
3376                                          unsigned char skip)
3377 {
3378         bool cp = true;
3379         struct maple_enode *old = mas->node;
3380         unsigned char split;
3381
3382         memset(mast->bn->gap, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->gap));
3383         memset(mast->bn->slot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->slot));
3384         memset(mast->bn->pivot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->pivot));
3385         mast->bn->b_end = 0;
3386
3387         if (mte_is_root(mas->node)) {
3388                 cp = false;
3389         } else {
3390                 mas_ascend(mas);
3391                 mat_add(mast->free, old);
3392                 mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3393         }
3394
3395         if (cp && mast->l->offset)
3396                 mas_mab_cp(mas, 0, mast->l->offset - 1, mast->bn, 0);
3397
3398         split = mast->bn->b_end;
3399         mab_set_b_end(mast->bn, mast->l, mast->l->node);
3400         mast->r->offset = mast->bn->b_end;
3401         mab_set_b_end(mast->bn, mast->r, mast->r->node);
3402         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] == mas->max)
3403                 cp = false;
3404
3405         if (cp)
3406                 mas_mab_cp(mas, split + skip, mt_slot_count(mas->node) - 1,
3407                            mast->bn, mast->bn->b_end);
3408
3409         mast->bn->b_end--;
3410         mast->bn->type = mte_node_type(mas->node);
3411 }
3412
3413 /*
3414  * mast_split_data() - Split the data in the subtree state big node into regular
3415  * nodes.
3416  * @mast: The maple subtree state
3417  * @mas: The maple state
3418  * @split: The location to split the big node
3419  */
3420 static inline void mast_split_data(struct maple_subtree_state *mast,
3421            struct ma_state *mas, unsigned char split)
3422 {
3423         unsigned char p_slot;
3424
3425         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, true);
3426         mte_set_pivot(mast->r->node, 0, mast->r->max);
3427         mab_mas_cp(mast->bn, split + 1, mast->bn->b_end, mast->r, false);
3428         mast->l->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3429         mast->l->max = mast->bn->pivot[split];
3430         mast->r->min = mast->l->max + 1;
3431         if (mte_is_leaf(mas->node))
3432                 return;
3433
3434         p_slot = mast->orig_l->offset;
3435         mas_set_split_parent(mast->orig_l, mast->l->node, mast->r->node,
3436                              &p_slot, split);
3437         mas_set_split_parent(mast->orig_r, mast->l->node, mast->r->node,
3438                              &p_slot, split);
3439 }
3440
3441 /*
3442  * mas_push_data() - Instead of splitting a node, it is beneficial to push the
3443  * data to the right or left node if there is room.
3444  * @mas: The maple state
3445  * @height: The current height of the maple state
3446  * @mast: The maple subtree state
3447  * @left: Push left or not.
3448  *
3449  * Keeping the height of the tree low means faster lookups.
3450  *
3451  * Return: True if pushed, false otherwise.
3452  */
3453 static inline bool mas_push_data(struct ma_state *mas, int height,
3454                                  struct maple_subtree_state *mast, bool left)
3455 {
3456         unsigned char slot_total = mast->bn->b_end;
3457         unsigned char end, space, split;
3458
3459         MA_STATE(tmp_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3460         tmp_mas = *mas;
3461         tmp_mas.depth = mast->l->depth;
3462
3463         if (left && !mas_prev_sibling(&tmp_mas))
3464                 return false;
3465         else if (!left && !mas_next_sibling(&tmp_mas))
3466                 return false;
3467
3468         end = mas_data_end(&tmp_mas);
3469         slot_total += end;
3470         space = 2 * mt_slot_count(mas->node) - 2;
3471         /* -2 instead of -1 to ensure there isn't a triple split */
3472         if (ma_is_leaf(mast->bn->type))
3473                 space--;
3474
3475         if (mas->max == ULONG_MAX)
3476                 space--;
3477
3478         if (slot_total >= space)
3479                 return false;
3480
3481         /* Get the data; Fill mast->bn */
3482         mast->bn->b_end++;
3483         if (left) {
3484                 mab_shift_right(mast->bn, end + 1);
3485                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, 0);
3486                 mast->bn->b_end = slot_total + 1;
3487         } else {
3488                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, mast->bn->b_end);
3489         }
3490
3491         /* Configure mast for splitting of mast->bn */
3492         split = mt_slots[mast->bn->type] - 2;
3493         if (left) {
3494                 /*  Switch mas to prev node  */
3495                 mat_add(mast->free, mas->node);
3496                 *mas = tmp_mas;
3497                 /* Start using mast->l for the left side. */
3498                 tmp_mas.node = mast->l->node;
3499                 *mast->l = tmp_mas;
3500         } else {
3501                 mat_add(mast->free, tmp_mas.node);
3502                 tmp_mas.node = mast->r->node;
3503                 *mast->r = tmp_mas;
3504                 split = slot_total - split;
3505         }
3506         split = mab_no_null_split(mast->bn, split, mt_slots[mast->bn->type]);
3507         /* Update parent slot for split calculation. */
3508         if (left)
3509                 mast->orig_l->offset += end + 1;
3510
3511         mast_split_data(mast, mas, split);
3512         mast_fill_bnode(mast, mas, 2);
3513         mas_split_final_node(mast, mas, height + 1);
3514         return true;
3515 }
3516
3517 /*
3518  * mas_split() - Split data that is too big for one node into two.
3519  * @mas: The maple state
3520  * @b_node: The maple big node
3521  * Return: 1 on success, 0 on failure.
3522  */
3523 static int mas_split(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
3524 {
3525
3526         struct maple_subtree_state mast;
3527         int height = 0;
3528         unsigned char mid_split, split = 0;
3529
3530         /*
3531          * Splitting is handled differently from any other B-tree; the Maple
3532          * Tree splits upwards.  Splitting up means that the split operation
3533          * occurs when the walk of the tree hits the leaves and not on the way
3534          * down.  The reason for splitting up is that it is impossible to know
3535          * how much space will be needed until the leaf is (or leaves are)
3536          * reached.  Since overwriting data is allowed and a range could
3537          * overwrite more than one range or result in changing one entry into 3
3538          * entries, it is impossible to know if a split is required until the
3539          * data is examined.
3540          *
3541          * Splitting is a balancing act between keeping allocations to a minimum
3542          * and avoiding a 'jitter' event where a tree is expanded to make room
3543          * for an entry followed by a contraction when the entry is removed.  To
3544          * accomplish the balance, there are empty slots remaining in both left
3545          * and right nodes after a split.
3546          */
3547         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3548         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3549         MA_STATE(prev_l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3550         MA_STATE(prev_r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3551         MA_TOPIARY(mat, mas->tree);
3552
3553         trace_ma_op(__func__, mas);
3554         mas->depth = mas_mt_height(mas);
3555         /* Allocation failures will happen early. */
3556         mas_node_count(mas, 1 + mas->depth * 2);
3557         if (mas_is_err(mas))
3558                 return 0;
3559
3560         mast.l = &l_mas;
3561         mast.r = &r_mas;
3562         mast.orig_l = &prev_l_mas;
3563         mast.orig_r = &prev_r_mas;
3564         mast.free = &mat;
3565         mast.bn = b_node;
3566
3567         while (height++ <= mas->depth) {
3568                 if (mt_slots[b_node->type] > b_node->b_end) {
3569                         mas_split_final_node(&mast, mas, height);
3570                         break;
3571                 }
3572
3573                 l_mas = r_mas = *mas;
3574                 l_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3575                 r_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3576                 /*
3577                  * Another way that 'jitter' is avoided is to terminate a split up early if the
3578                  * left or right node has space to spare.  This is referred to as "pushing left"
3579                  * or "pushing right" and is similar to the B* tree, except the nodes left or
3580                  * right can rarely be reused due to RCU, but the ripple upwards is halted which
3581                  * is a significant savings.
3582                  */
3583                 /* Try to push left. */
3584                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, true))
3585                         break;
3586
3587                 /* Try to push right. */
3588                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, false))
3589                         break;
3590
3591                 split = mab_calc_split(mas, b_node, &mid_split, prev_l_mas.min);
3592                 mast_split_data(&mast, mas, split);
3593                 /*
3594                  * Usually correct, mab_mas_cp in the above call overwrites
3595                  * r->max.
3596                  */
3597                 mast.r->max = mas->max;
3598                 mast_fill_bnode(&mast, mas, 1);
3599                 prev_l_mas = *mast.l;
3600                 prev_r_mas = *mast.r;
3601         }
3602
3603         /* Set the original node as dead */
3604         mat_add(mast.free, mas->node);
3605         mas->node = l_mas.node;
3606         mas_wmb_replace(mas, mast.free, NULL);
3607         mtree_range_walk(mas);
3608         return 1;
3609 }
3610
3611 /*
3612  * mas_reuse_node() - Reuse the node to store the data.
3613  * @wr_mas: The maple write state
3614  * @bn: The maple big node
3615  * @end: The end of the data.
3616  *
3617  * Will always return false in RCU mode.
3618  *
3619  * Return: True if node was reused, false otherwise.
3620  */
3621 static inline bool mas_reuse_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3622                           struct maple_big_node *bn, unsigned char end)
3623 {
3624         /* Need to be rcu safe. */
3625         if (mt_in_rcu(wr_mas->mas->tree))
3626                 return false;
3627
3628         if (end > bn->b_end) {
3629                 int clear = mt_slots[wr_mas->type] - bn->b_end;
3630
3631                 memset(wr_mas->slots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear--);
3632                 memset(wr_mas->pivots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear);
3633         }
3634         mab_mas_cp(bn, 0, bn->b_end, wr_mas->mas, false);
3635         return true;
3636 }
3637
3638 /*
3639  * mas_commit_b_node() - Commit the big node into the tree.
3640  * @wr_mas: The maple write state
3641  * @b_node: The maple big node
3642  * @end: The end of the data.
3643  */
3644 static inline int mas_commit_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3645                             struct maple_big_node *b_node, unsigned char end)
3646 {
3647         struct maple_node *node;
3648         unsigned char b_end = b_node->b_end;
3649         enum maple_type b_type = b_node->type;
3650
3651         if ((b_end < mt_min_slots[b_type]) &&
3652             (!mte_is_root(wr_mas->mas->node)) &&
3653             (mas_mt_height(wr_mas->mas) > 1))
3654                 return mas_rebalance(wr_mas->mas, b_node);
3655
3656         if (b_end >= mt_slots[b_type])
3657                 return mas_split(wr_mas->mas, b_node);
3658
3659         if (mas_reuse_node(wr_mas, b_node, end))
3660                 goto reuse_node;
3661
3662         mas_node_count(wr_mas->mas, 1);
3663         if (mas_is_err(wr_mas->mas))
3664                 return 0;
3665
3666         node = mas_pop_node(wr_mas->mas);
3667         node->parent = mas_mn(wr_mas->mas)->parent;
3668         wr_mas->mas->node = mt_mk_node(node, b_type);
3669         mab_mas_cp(b_node, 0, b_end, wr_mas->mas, false);
3670         mas_replace(wr_mas->mas, false);
3671 reuse_node:
3672         mas_update_gap(wr_mas->mas);
3673         return 1;
3674 }
3675
3676 /*
3677  * mas_root_expand() - Expand a root to a node
3678  * @mas: The maple state
3679  * @entry: The entry to store into the tree
3680  */
3681 static inline int mas_root_expand(struct ma_state *mas, void *entry)
3682 {
3683         void *contents = mas_root_locked(mas);
3684         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3685         struct maple_node *node;
3686         void __rcu **slots;
3687         unsigned long *pivots;
3688         int slot = 0;
3689
3690         mas_node_count(mas, 1);
3691         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
3692                 return 0;
3693
3694         node = mas_pop_node(mas);
3695         pivots = ma_pivots(node, type);
3696         slots = ma_slots(node, type);
3697         node->parent = ma_parent_ptr(
3698                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3699         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3700
3701         if (mas->index) {
3702                 if (contents) {
3703                         rcu_assign_pointer(slots[slot], contents);
3704                         if (likely(mas->index > 1))
3705                                 slot++;
3706                 }
3707                 pivots[slot++] = mas->index - 1;
3708         }
3709
3710         rcu_assign_pointer(slots[slot], entry);
3711         mas->offset = slot;
3712         pivots[slot] = mas->last;
3713         if (mas->last != ULONG_MAX)
3714                 pivots[++slot] = ULONG_MAX;
3715
3716         mas->depth = 1;
3717         mas_set_height(mas);
3718         ma_set_meta(node, maple_leaf_64, 0, slot);
3719         /* swap the new root into the tree */
3720         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3721         return slot;
3722 }
3723
3724 static inline void mas_store_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3725 {
3726         if (likely((mas->last != 0) || (mas->index != 0)))
3727                 mas_root_expand(mas, entry);
3728         else if (((unsigned long) (entry) & 3) == 2)
3729                 mas_root_expand(mas, entry);
3730         else {
3731                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3732                 mas->node = MAS_START;
3733         }
3734 }
3735
3736 /*
3737  * mas_is_span_wr() - Check if the write needs to be treated as a write that
3738  * spans the node.
3739  * @mas: The maple state
3740  * @piv: The pivot value being written
3741  * @type: The maple node type
3742  * @entry: The data to write
3743  *
3744  * Spanning writes are writes that start in one node and end in another OR if
3745  * the write of a %NULL will cause the node to end with a %NULL.
3746  *
3747  * Return: True if this is a spanning write, false otherwise.
3748  */
3749 static bool mas_is_span_wr(struct ma_wr_state *wr_mas)
3750 {
3751         unsigned long max;
3752         unsigned long last = wr_mas->mas->last;
3753         unsigned long piv = wr_mas->r_max;
3754         enum maple_type type = wr_mas->type;
3755         void *entry = wr_mas->entry;
3756
3757         /* Contained in this pivot */
3758         if (piv > last)
3759                 return false;
3760
3761         max = wr_mas->mas->max;
3762         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
3763                 /* Fits in the node, but may span slots. */
3764                 if (last < max)
3765                         return false;
3766
3767                 /* Writes to the end of the node but not null. */
3768                 if ((last == max) && entry)
3769                         return false;
3770
3771                 /*
3772                  * Writing ULONG_MAX is not a spanning write regardless of the
3773                  * value being written as long as the range fits in the node.
3774                  */
3775                 if ((last == ULONG_MAX) && (last == max))
3776                         return false;
3777         } else if (piv == last) {
3778                 if (entry)
3779                         return false;
3780
3781                 /* Detect spanning store wr walk */
3782                 if (last == ULONG_MAX)
3783                         return false;
3784         }
3785
3786         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, piv, entry);
3787
3788         return true;
3789 }
3790
3791 static inline void mas_wr_walk_descend(struct ma_wr_state *wr_mas)
3792 {
3793         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
3794         mas_wr_node_walk(wr_mas);
3795         wr_mas->slots = ma_slots(wr_mas->node, wr_mas->type);
3796 }
3797
3798 static inline void mas_wr_walk_traverse(struct ma_wr_state *wr_mas)
3799 {
3800         wr_mas->mas->max = wr_mas->r_max;
3801         wr_mas->mas->min = wr_mas->r_min;
3802         wr_mas->mas->node = wr_mas->content;
3803         wr_mas->mas->offset = 0;
3804         wr_mas->mas->depth++;
3805 }
3806 /*
3807  * mas_wr_walk() - Walk the tree for a write.
3808  * @wr_mas: The maple write state
3809  *
3810  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
3811  *
3812  * Return: True if it's contained in a node, false on spanning write.
3813  */
3814 static bool mas_wr_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
3815 {
3816         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3817
3818         while (true) {
3819                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3820                 if (unlikely(mas_is_span_wr(wr_mas)))
3821                         return false;
3822
3823                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3824                                                   mas->offset);
3825                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3826                         return true;
3827
3828                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3829         }
3830
3831         return true;
3832 }
3833
3834 static bool mas_wr_walk_index(struct ma_wr_state *wr_mas)
3835 {
3836         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3837
3838         while (true) {
3839                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3840                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3841                                                   mas->offset);
3842                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3843                         return true;
3844                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3845
3846         }
3847         return true;
3848 }
3849 /*
3850  * mas_extend_spanning_null() - Extend a store of a %NULL to include surrounding %NULLs.
3851  * @l_wr_mas: The left maple write state
3852  * @r_wr_mas: The right maple write state
3853  */
3854 static inline void mas_extend_spanning_null(struct ma_wr_state *l_wr_mas,
3855                                             struct ma_wr_state *r_wr_mas)
3856 {
3857         struct ma_state *r_mas = r_wr_mas->mas;
3858         struct ma_state *l_mas = l_wr_mas->mas;
3859         unsigned char l_slot;
3860
3861         l_slot = l_mas->offset;
3862         if (!l_wr_mas->content)
3863                 l_mas->index = l_wr_mas->r_min;
3864
3865         if ((l_mas->index == l_wr_mas->r_min) &&
3866                  (l_slot &&
3867                   !mas_slot_locked(l_mas, l_wr_mas->slots, l_slot - 1))) {
3868                 if (l_slot > 1)
3869                         l_mas->index = l_wr_mas->pivots[l_slot - 2] + 1;
3870                 else
3871                         l_mas->index = l_mas->min;
3872
3873                 l_mas->offset = l_slot - 1;
3874         }
3875
3876         if (!r_wr_mas->content) {
3877                 if (r_mas->last < r_wr_mas->r_max)
3878                         r_mas->last = r_wr_mas->r_max;
3879                 r_mas->offset++;
3880         } else if ((r_mas->last == r_wr_mas->r_max) &&
3881             (r_mas->last < r_mas->max) &&
3882             !mas_slot_locked(r_mas, r_wr_mas->slots, r_mas->offset + 1)) {
3883                 r_mas->last = mas_safe_pivot(r_mas, r_wr_mas->pivots,
3884                                              r_wr_mas->type, r_mas->offset + 1);
3885                 r_mas->offset++;
3886         }
3887 }
3888
3889 static inline void *mas_state_walk(struct ma_state *mas)
3890 {
3891         void *entry;
3892
3893         entry = mas_start(mas);
3894         if (mas_is_none(mas))
3895                 return NULL;
3896
3897         if (mas_is_ptr(mas))
3898                 return entry;
3899
3900         return mtree_range_walk(mas);
3901 }
3902
3903 /*
3904  * mtree_lookup_walk() - Internal quick lookup that does not keep maple state up
3905  * to date.
3906  *
3907  * @mas: The maple state.
3908  *
3909  * Note: Leaves mas in undesirable state.
3910  * Return: The entry for @mas->index or %NULL on dead node.
3911  */
3912 static inline void *mtree_lookup_walk(struct ma_state *mas)
3913 {
3914         unsigned long *pivots;
3915         unsigned char offset;
3916         struct maple_node *node;
3917         struct maple_enode *next;
3918         enum maple_type type;
3919         void __rcu **slots;
3920         unsigned char end;
3921         unsigned long max;
3922
3923         next = mas->node;
3924         max = ULONG_MAX;
3925         do {
3926                 offset = 0;
3927                 node = mte_to_node(next);
3928                 type = mte_node_type(next);
3929                 pivots = ma_pivots(node, type);
3930                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
3931                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3932                         goto dead_node;
3933                 do {
3934                         if (pivots[offset] >= mas->index) {
3935                                 max = pivots[offset];
3936                                 break;
3937                         }
3938                 } while (++offset < end);
3939
3940                 slots = ma_slots(node, type);
3941                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
3942                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3943                         goto dead_node;
3944         } while (!ma_is_leaf(type));
3945
3946         return (void *) next;
3947
3948 dead_node:
3949         mas_reset(mas);
3950         return NULL;
3951 }
3952
3953 /*
3954  * mas_new_root() - Create a new root node that only contains the entry passed
3955  * in.
3956  * @mas: The maple state
3957  * @entry: The entry to store.
3958  *
3959  * Only valid when the index == 0 and the last == ULONG_MAX
3960  *
3961  * Return 0 on error, 1 on success.
3962  */
3963 static inline int mas_new_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3964 {
3965         struct maple_enode *root = mas_root_locked(mas);
3966         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3967         struct maple_node *node;
3968         void __rcu **slots;
3969         unsigned long *pivots;
3970
3971         if (!entry && !mas->index && mas->last == ULONG_MAX) {
3972                 mas->depth = 0;
3973                 mas_set_height(mas);
3974                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3975                 mas->node = MAS_START;
3976                 goto done;
3977         }
3978
3979         mas_node_count(mas, 1);
3980         if (mas_is_err(mas))
3981                 return 0;
3982
3983         node = mas_pop_node(mas);
3984         pivots = ma_pivots(node, type);
3985         slots = ma_slots(node, type);
3986         node->parent = ma_parent_ptr(
3987                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3988         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3989         rcu_assign_pointer(slots[0], entry);
3990         pivots[0] = mas->last;
3991         mas->depth = 1;
3992         mas_set_height(mas);
3993         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3994
3995 done:
3996         if (xa_is_node(root))
3997                 mte_destroy_walk(root, mas->tree);
3998
3999         return 1;
4000 }
4001 /*
4002  * mas_wr_spanning_store() - Create a subtree with the store operation completed
4003  * and new nodes where necessary, then place the sub-tree in the actual tree.
4004  * Note that mas is expected to point to the node which caused the store to
4005  * span.
4006  * @wr_mas: The maple write state
4007  *
4008  * Return: 0 on error, positive on success.
4009  */
4010 static inline int mas_wr_spanning_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4011 {
4012         struct maple_subtree_state mast;
4013         struct maple_big_node b_node;
4014         struct ma_state *mas;
4015         unsigned char height;
4016
4017         /* Left and Right side of spanning store */
4018         MA_STATE(l_mas, NULL, 0, 0);
4019         MA_STATE(r_mas, NULL, 0, 0);
4020
4021         MA_WR_STATE(r_wr_mas, &r_mas, wr_mas->entry);
4022         MA_WR_STATE(l_wr_mas, &l_mas, wr_mas->entry);
4023
4024         /*
4025          * A store operation that spans multiple nodes is called a spanning
4026          * store and is handled early in the store call stack by the function
4027          * mas_is_span_wr().  When a spanning store is identified, the maple
4028          * state is duplicated.  The first maple state walks the left tree path
4029          * to ``index``, the duplicate walks the right tree path to ``last``.
4030          * The data in the two nodes are combined into a single node, two nodes,
4031          * or possibly three nodes (see the 3-way split above).  A ``NULL``
4032          * written to the last entry of a node is considered a spanning store as
4033          * a rebalance is required for the operation to complete and an overflow
4034          * of data may happen.
4035          */
4036         mas = wr_mas->mas;
4037         trace_ma_op(__func__, mas);
4038
4039         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX))
4040                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4041         /*
4042          * Node rebalancing may occur due to this store, so there may be three new
4043          * entries per level plus a new root.
4044          */
4045         height = mas_mt_height(mas);
4046         mas_node_count(mas, 1 + height * 3);
4047         if (mas_is_err(mas))
4048                 return 0;
4049
4050         /*
4051          * Set up right side.  Need to get to the next offset after the spanning
4052          * store to ensure it's not NULL and to combine both the next node and
4053          * the node with the start together.
4054          */
4055         r_mas = *mas;
4056         /* Avoid overflow, walk to next slot in the tree. */
4057         if (r_mas.last + 1)
4058                 r_mas.last++;
4059
4060         r_mas.index = r_mas.last;
4061         mas_wr_walk_index(&r_wr_mas);
4062         r_mas.last = r_mas.index = mas->last;
4063
4064         /* Set up left side. */
4065         l_mas = *mas;
4066         mas_wr_walk_index(&l_wr_mas);
4067
4068         if (!wr_mas->entry) {
4069                 mas_extend_spanning_null(&l_wr_mas, &r_wr_mas);
4070                 mas->offset = l_mas.offset;
4071                 mas->index = l_mas.index;
4072                 mas->last = l_mas.last = r_mas.last;
4073         }
4074
4075         /* expanding NULLs may make this cover the entire range */
4076         if (!l_mas.index && r_mas.last == ULONG_MAX) {
4077                 mas_set_range(mas, 0, ULONG_MAX);
4078                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4079         }
4080
4081         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4082         /* Copy l_mas and store the value in b_node. */
4083         mas_store_b_node(&l_wr_mas, &b_node, l_wr_mas.node_end);
4084         /* Copy r_mas into b_node. */
4085         if (r_mas.offset <= r_wr_mas.node_end)
4086                 mas_mab_cp(&r_mas, r_mas.offset, r_wr_mas.node_end,
4087                            &b_node, b_node.b_end + 1);
4088         else
4089                 b_node.b_end++;
4090
4091         /* Stop spanning searches by searching for just index. */
4092         l_mas.index = l_mas.last = mas->index;
4093
4094         mast.bn = &b_node;
4095         mast.orig_l = &l_mas;
4096         mast.orig_r = &r_mas;
4097         /* Combine l_mas and r_mas and split them up evenly again. */
4098         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, height + 1);
4099 }
4100
4101 /*
4102  * mas_wr_node_store() - Attempt to store the value in a node
4103  * @wr_mas: The maple write state
4104  *
4105  * Attempts to reuse the node, but may allocate.
4106  *
4107  * Return: True if stored, false otherwise
4108  */
4109 static inline bool mas_wr_node_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4110 {
4111         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4112         void __rcu **dst_slots;
4113         unsigned long *dst_pivots;
4114         unsigned char dst_offset;
4115         unsigned char new_end = wr_mas->node_end;
4116         unsigned char offset;
4117         unsigned char node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4118         struct maple_node reuse, *newnode;
4119         unsigned char copy_size, max_piv = mt_pivots[wr_mas->type];
4120         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
4121
4122         offset = mas->offset;
4123         if (mas->last == wr_mas->r_max) {
4124                 /* runs right to the end of the node */
4125                 if (mas->last == mas->max)
4126                         new_end = offset;
4127                 /* don't copy this offset */
4128                 wr_mas->offset_end++;
4129         } else if (mas->last < wr_mas->r_max) {
4130                 /* new range ends in this range */
4131                 if (unlikely(wr_mas->r_max == ULONG_MAX))
4132                         mas_bulk_rebalance(mas, wr_mas->node_end, wr_mas->type);
4133
4134                 new_end++;
4135         } else {
4136                 if (wr_mas->end_piv == mas->last)
4137                         wr_mas->offset_end++;
4138
4139                 new_end -= wr_mas->offset_end - offset - 1;
4140         }
4141
4142         /* new range starts within a range */
4143         if (wr_mas->r_min < mas->index)
4144                 new_end++;
4145
4146         /* Not enough room */
4147         if (new_end >= node_slots)
4148                 return false;
4149
4150         /* Not enough data. */
4151         if (!mte_is_root(mas->node) && (new_end <= mt_min_slots[wr_mas->type]) &&
4152             !(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
4153                 return false;
4154
4155         /* set up node. */
4156         if (in_rcu) {
4157                 mas_node_count(mas, 1);
4158                 if (mas_is_err(mas))
4159                         return false;
4160
4161                 newnode = mas_pop_node(mas);
4162         } else {
4163                 memset(&reuse, 0, sizeof(struct maple_node));
4164                 newnode = &reuse;
4165         }
4166
4167         newnode->parent = mas_mn(mas)->parent;
4168         dst_pivots = ma_pivots(newnode, wr_mas->type);
4169         dst_slots = ma_slots(newnode, wr_mas->type);
4170         /* Copy from start to insert point */
4171         memcpy(dst_pivots, wr_mas->pivots, sizeof(unsigned long) * (offset + 1));
4172         memcpy(dst_slots, wr_mas->slots, sizeof(void *) * (offset + 1));
4173         dst_offset = offset;
4174
4175         /* Handle insert of new range starting after old range */
4176         if (wr_mas->r_min < mas->index) {
4177                 mas->offset++;
4178                 rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->content);
4179                 dst_pivots[dst_offset++] = mas->index - 1;
4180         }
4181
4182         /* Store the new entry and range end. */
4183         if (dst_offset < max_piv)
4184                 dst_pivots[dst_offset] = mas->last;
4185         mas->offset = dst_offset;
4186         rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->entry);
4187
4188         /*
4189          * this range wrote to the end of the node or it overwrote the rest of
4190          * the data
4191          */
4192         if (wr_mas->offset_end > wr_mas->node_end || mas->last >= mas->max) {
4193                 new_end = dst_offset;
4194                 goto done;
4195         }
4196
4197         dst_offset++;
4198         /* Copy to the end of node if necessary. */
4199         copy_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + 1;
4200         memcpy(dst_slots + dst_offset, wr_mas->slots + wr_mas->offset_end,
4201                sizeof(void *) * copy_size);
4202         if (dst_offset < max_piv) {
4203                 if (copy_size > max_piv - dst_offset)
4204                         copy_size = max_piv - dst_offset;
4205
4206                 memcpy(dst_pivots + dst_offset,
4207                        wr_mas->pivots + wr_mas->offset_end,
4208                        sizeof(unsigned long) * copy_size);
4209         }
4210
4211         if ((wr_mas->node_end == node_slots - 1) && (new_end < node_slots - 1))
4212                 dst_pivots[new_end] = mas->max;
4213
4214 done:
4215         mas_leaf_set_meta(mas, newnode, dst_pivots, maple_leaf_64, new_end);
4216         if (in_rcu) {
4217                 mte_set_node_dead(mas->node);
4218                 mas->node = mt_mk_node(newnode, wr_mas->type);
4219                 mas_replace(mas, false);
4220         } else {
4221                 memcpy(wr_mas->node, newnode, sizeof(struct maple_node));
4222         }
4223         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4224         mas_update_gap(mas);
4225         return true;
4226 }
4227
4228 /*
4229  * mas_wr_slot_store: Attempt to store a value in a slot.
4230  * @wr_mas: the maple write state
4231  *
4232  * Return: True if stored, false otherwise
4233  */
4234 static inline bool mas_wr_slot_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4235 {
4236         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4237         unsigned long lmax; /* Logical max. */
4238         unsigned char offset = mas->offset;
4239
4240         if ((wr_mas->r_max > mas->last) && ((wr_mas->r_min != mas->index) ||
4241                                   (offset != wr_mas->node_end)))
4242                 return false;
4243
4244         if (offset == wr_mas->node_end - 1)
4245                 lmax = mas->max;
4246         else
4247                 lmax = wr_mas->pivots[offset + 1];
4248
4249         /* going to overwrite too many slots. */
4250         if (lmax < mas->last)
4251                 return false;
4252
4253         if (wr_mas->r_min == mas->index) {
4254                 /* overwriting two or more ranges with one. */
4255                 if (lmax == mas->last)
4256                         return false;
4257
4258                 /* Overwriting all of offset and a portion of offset + 1. */
4259                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset], wr_mas->entry);
4260                 wr_mas->pivots[offset] = mas->last;
4261                 goto done;
4262         }
4263
4264         /* Doesn't end on the next range end. */
4265         if (lmax != mas->last)
4266                 return false;
4267
4268         /* Overwriting a portion of offset and all of offset + 1 */
4269         if ((offset + 1 < mt_pivots[wr_mas->type]) &&
4270             (wr_mas->entry || wr_mas->pivots[offset + 1]))
4271                 wr_mas->pivots[offset + 1] = mas->last;
4272
4273         rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset + 1], wr_mas->entry);
4274         wr_mas->pivots[offset] = mas->index - 1;
4275         mas->offset++; /* Keep mas accurate. */
4276
4277 done:
4278         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4279         mas_update_gap(mas);
4280         return true;
4281 }
4282
4283 static inline void mas_wr_end_piv(struct ma_wr_state *wr_mas)
4284 {
4285         while ((wr_mas->offset_end < wr_mas->node_end) &&
4286                (wr_mas->mas->last > wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end]))
4287                 wr_mas->offset_end++;
4288
4289         if (wr_mas->offset_end < wr_mas->node_end)
4290                 wr_mas->end_piv = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4291         else
4292                 wr_mas->end_piv = wr_mas->mas->max;
4293 }
4294
4295 static inline void mas_wr_extend_null(struct ma_wr_state *wr_mas)
4296 {
4297         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4298
4299         if (mas->last < wr_mas->end_piv && !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end])
4300                 mas->last = wr_mas->end_piv;
4301
4302         /* Check next slot(s) if we are overwriting the end */
4303         if ((mas->last == wr_mas->end_piv) &&
4304             (wr_mas->node_end != wr_mas->offset_end) &&
4305             !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end + 1]) {
4306                 wr_mas->offset_end++;
4307                 if (wr_mas->offset_end == wr_mas->node_end)
4308                         mas->last = mas->max;
4309                 else
4310                         mas->last = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4311                 wr_mas->end_piv = mas->last;
4312         }
4313
4314         if (!wr_mas->content) {
4315                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4316                 mas->index = wr_mas->r_min;
4317         } else {
4318                 /* Check prev slot if we are overwriting the start */
4319                 if (mas->index == wr_mas->r_min && mas->offset &&
4320                     !wr_mas->slots[mas->offset - 1]) {
4321                         mas->offset--;
4322                         wr_mas->r_min = mas->index =
4323                                 mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, mas->offset);
4324                         wr_mas->r_max = wr_mas->pivots[mas->offset];
4325                 }
4326         }
4327 }
4328
4329 static inline bool mas_wr_append(struct ma_wr_state *wr_mas)
4330 {
4331         unsigned char end = wr_mas->node_end;
4332         unsigned char new_end = end + 1;
4333         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4334         unsigned char node_pivots = mt_pivots[wr_mas->type];
4335
4336         if (mt_in_rcu(mas->tree))
4337                 return false;
4338
4339         if ((mas->index != wr_mas->r_min) && (mas->last == wr_mas->r_max)) {
4340                 if (new_end < node_pivots)
4341                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4342
4343                 if (new_end < node_pivots)
4344                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4345
4346                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->entry);
4347                 mas->offset = new_end;
4348                 wr_mas->pivots[end] = mas->index - 1;
4349
4350                 return true;
4351         }
4352
4353         if ((mas->index == wr_mas->r_min) && (mas->last < wr_mas->r_max)) {
4354                 if (new_end < node_pivots)
4355                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4356
4357                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->content);
4358                 if (new_end < node_pivots)
4359                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4360
4361                 wr_mas->pivots[end] = mas->last;
4362                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[end], wr_mas->entry);
4363                 return true;
4364         }
4365
4366         return false;
4367 }
4368
4369 /*
4370  * mas_wr_bnode() - Slow path for a modification.
4371  * @wr_mas: The write maple state
4372  *
4373  * This is where split, rebalance end up.
4374  */
4375 static void mas_wr_bnode(struct ma_wr_state *wr_mas)
4376 {
4377         struct maple_big_node b_node;
4378
4379         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, 0, wr_mas->entry);
4380         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4381         mas_store_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->offset_end);
4382         mas_commit_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->node_end);
4383 }
4384
4385 static inline void mas_wr_modify(struct ma_wr_state *wr_mas)
4386 {
4387         unsigned char node_slots;
4388         unsigned char node_size;
4389         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4390
4391         /* Direct replacement */
4392         if (wr_mas->r_min == mas->index && wr_mas->r_max == mas->last) {
4393                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[mas->offset], wr_mas->entry);
4394                 if (!!wr_mas->entry ^ !!wr_mas->content)
4395                         mas_update_gap(mas);
4396                 return;
4397         }
4398
4399         /* Attempt to append */
4400         node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4401         node_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + mas->offset + 2;
4402         if (mas->max == ULONG_MAX)
4403                 node_size++;
4404
4405         /* slot and node store will not fit, go to the slow path */
4406         if (unlikely(node_size >= node_slots))
4407                 goto slow_path;
4408
4409         if (wr_mas->entry && (wr_mas->node_end < node_slots - 1) &&
4410             (mas->offset == wr_mas->node_end) && mas_wr_append(wr_mas)) {
4411                 if (!wr_mas->content || !wr_mas->entry)
4412                         mas_update_gap(mas);
4413                 return;
4414         }
4415
4416         if ((wr_mas->offset_end - mas->offset <= 1) && mas_wr_slot_store(wr_mas))
4417                 return;
4418         else if (mas_wr_node_store(wr_mas))
4419                 return;
4420
4421         if (mas_is_err(mas))
4422                 return;
4423
4424 slow_path:
4425         mas_wr_bnode(wr_mas);
4426 }
4427
4428 /*
4429  * mas_wr_store_entry() - Internal call to store a value
4430  * @mas: The maple state
4431  * @entry: The entry to store.
4432  *
4433  * Return: The contents that was stored at the index.
4434  */
4435 static inline void *mas_wr_store_entry(struct ma_wr_state *wr_mas)
4436 {
4437         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4438
4439         wr_mas->content = mas_start(mas);
4440         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4441                 mas_store_root(mas, wr_mas->entry);
4442                 return wr_mas->content;
4443         }
4444
4445         if (unlikely(!mas_wr_walk(wr_mas))) {
4446                 mas_wr_spanning_store(wr_mas);
4447                 return wr_mas->content;
4448         }
4449
4450         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
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, data_end;
5063         unsigned long *gaps, *pivots;
5064         void __rcu **slots;
5065         struct maple_node *node;
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         node = mas_mn(mas);
5074         pivots = ma_pivots(node, type);
5075         slots = ma_slots(node, type);
5076         gaps = ma_gaps(node, type);
5077         offset = mas->offset;
5078         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5079         data_end = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
5080         for (; offset <= data_end; offset++) {
5081                 pivot = mas_logical_pivot(mas, pivots, offset, type);
5082
5083                 /* Not within lower bounds */
5084                 if (mas->index > pivot)
5085                         goto next_slot;
5086
5087                 if (gaps)
5088                         gap = gaps[offset];
5089                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
5090                         gap = min(pivot, mas->last) - max(mas->index, min) + 1;
5091                 else
5092                         goto next_slot;
5093
5094                 if (gap >= size) {
5095                         if (ma_is_leaf(type)) {
5096                                 found = true;
5097                                 goto done;
5098                         }
5099                         if (mas->index <= pivot) {
5100                                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
5101                                 mas->min = min;
5102                                 mas->max = pivot;
5103                                 offset = 0;
5104                                 break;
5105                         }
5106                 }
5107 next_slot:
5108                 min = pivot + 1;
5109                 if (mas->last <= pivot) {
5110                         mas_set_err(mas, -EBUSY);
5111                         return true;
5112                 }
5113         }
5114
5115         if (mte_is_root(mas->node))
5116                 found = true;
5117 done:
5118         mas->offset = offset;
5119         return found;
5120 }
5121
5122 /**
5123  * mas_walk() - Search for @mas->index in the tree.
5124  * @mas: The maple state.
5125  *
5126  * mas->index and mas->last will be set to the range if there is a value.  If
5127  * mas->node is MAS_NONE, reset to MAS_START.
5128  *
5129  * Return: the entry at the location or %NULL.
5130  */
5131 void *mas_walk(struct ma_state *mas)
5132 {
5133         void *entry;
5134
5135 retry:
5136         entry = mas_state_walk(mas);
5137         if (mas_is_start(mas))
5138                 goto retry;
5139
5140         if (mas_is_ptr(mas)) {
5141                 if (!mas->index) {
5142                         mas->last = 0;
5143                 } else {
5144                         mas->index = 1;
5145                         mas->last = ULONG_MAX;
5146                 }
5147                 return entry;
5148         }
5149
5150         if (mas_is_none(mas)) {
5151                 mas->index = 0;
5152                 mas->last = ULONG_MAX;
5153         }
5154
5155         return entry;
5156 }
5157 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_walk);
5158
5159 static inline bool mas_rewind_node(struct ma_state *mas)
5160 {
5161         unsigned char slot;
5162
5163         do {
5164                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5165                         slot = mas->offset;
5166                         if (!slot)
5167                                 return false;
5168                 } else {
5169                         mas_ascend(mas);
5170                         slot = mas->offset;
5171                 }
5172         } while (!slot);
5173
5174         mas->offset = --slot;
5175         return true;
5176 }
5177
5178 /*
5179  * mas_skip_node() - Internal function.  Skip over a node.
5180  * @mas: The maple state.
5181  *
5182  * Return: true if there is another node, false otherwise.
5183  */
5184 static inline bool mas_skip_node(struct ma_state *mas)
5185 {
5186         if (mas_is_err(mas))
5187                 return false;
5188
5189         do {
5190                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5191                         if (mas->offset >= mas_data_end(mas)) {
5192                                 mas_set_err(mas, -EBUSY);
5193                                 return false;
5194                         }
5195                 } else {
5196                         mas_ascend(mas);
5197                 }
5198         } while (mas->offset >= mas_data_end(mas));
5199
5200         mas->offset++;
5201         return true;
5202 }
5203
5204 /*
5205  * mas_awalk() - Allocation walk.  Search from low address to high, for a gap of
5206  * @size
5207  * @mas: The maple state
5208  * @size: The size of the gap required
5209  *
5210  * Search between @mas->index and @mas->last for a gap of @size.
5211  */
5212 static inline void mas_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
5213 {
5214         struct maple_enode *last = NULL;
5215
5216         /*
5217          * There are 4 options:
5218          * go to child (descend)
5219          * go back to parent (ascend)
5220          * no gap found. (return, slot == MAPLE_NODE_SLOTS)
5221          * found the gap. (return, slot != MAPLE_NODE_SLOTS)
5222          */
5223         while (!mas_is_err(mas) && !mas_anode_descend(mas, size)) {
5224                 if (last == mas->node)
5225                         mas_skip_node(mas);
5226                 else
5227                         last = mas->node;
5228         }
5229 }
5230
5231 /*
5232  * mas_fill_gap() - Fill a located gap with @entry.
5233  * @mas: The maple state
5234  * @entry: The value to store
5235  * @slot: The offset into the node to store the @entry
5236  * @size: The size of the entry
5237  * @index: The start location
5238  */
5239 static inline void mas_fill_gap(struct ma_state *mas, void *entry,
5240                 unsigned char slot, unsigned long size, unsigned long *index)
5241 {
5242         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5243         unsigned char pslot = mte_parent_slot(mas->node);
5244         struct maple_enode *mn = mas->node;
5245         unsigned long *pivots;
5246         enum maple_type ptype;
5247         /*
5248          * mas->index is the start address for the search
5249          *  which may no longer be needed.
5250          * mas->last is the end address for the search
5251          */
5252
5253         *index = mas->index;
5254         mas->last = mas->index + size - 1;
5255
5256         /*
5257          * It is possible that using mas->max and mas->min to correctly
5258          * calculate the index and last will cause an issue in the gap
5259          * calculation, so fix the ma_state here
5260          */
5261         mas_ascend(mas);
5262         ptype = mte_node_type(mas->node);
5263         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), ptype);
5264         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, pslot, ptype);
5265         mas->min = mas_safe_min(mas, pivots, pslot);
5266         mas->node = mn;
5267         mas->offset = slot;
5268         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5269 }
5270
5271 /*
5272  * mas_sparse_area() - Internal function.  Return upper or lower limit when
5273  * searching for a gap in an empty tree.
5274  * @mas: The maple state
5275  * @min: the minimum range
5276  * @max: The maximum range
5277  * @size: The size of the gap
5278  * @fwd: Searching forward or back
5279  */
5280 static inline void mas_sparse_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5281                                 unsigned long max, unsigned long size, bool fwd)
5282 {
5283         unsigned long start = 0;
5284
5285         if (!unlikely(mas_is_none(mas)))
5286                 start++;
5287         /* mas_is_ptr */
5288
5289         if (start < min)
5290                 start = min;
5291
5292         if (fwd) {
5293                 mas->index = start;
5294                 mas->last = start + size - 1;
5295                 return;
5296         }
5297
5298         mas->index = max;
5299 }
5300
5301 /*
5302  * mas_empty_area() - Get the lowest address within the range that is
5303  * sufficient for the size requested.
5304  * @mas: The maple state
5305  * @min: The lowest value of the range
5306  * @max: The highest value of the range
5307  * @size: The size needed
5308  */
5309 int mas_empty_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5310                 unsigned long max, unsigned long size)
5311 {
5312         unsigned char offset;
5313         unsigned long *pivots;
5314         enum maple_type mt;
5315
5316         if (min >= max)
5317                 return -EINVAL;
5318
5319         if (mas_is_start(mas))
5320                 mas_start(mas);
5321         else if (mas->offset >= 2)
5322                 mas->offset -= 2;
5323         else if (!mas_skip_node(mas))
5324                 return -EBUSY;
5325
5326         /* Empty set */
5327         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5328                 mas_sparse_area(mas, min, max, size, true);
5329                 return 0;
5330         }
5331
5332         /* The start of the window can only be within these values */
5333         mas->index = min;
5334         mas->last = max;
5335         mas_awalk(mas, size);
5336
5337         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5338                 return xa_err(mas->node);
5339
5340         offset = mas->offset;
5341         if (unlikely(offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5342                 return -EBUSY;
5343
5344         mt = mte_node_type(mas->node);
5345         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), mt);
5346         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5347         if (mas->index < min)
5348                 mas->index = min;
5349         mas->last = mas->index + size - 1;
5350         return 0;
5351 }
5352 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area);
5353
5354 /*
5355  * mas_empty_area_rev() - Get the highest address within the range that is
5356  * sufficient for the size requested.
5357  * @mas: The maple state
5358  * @min: The lowest value of the range
5359  * @max: The highest value of the range
5360  * @size: The size needed
5361  */
5362 int mas_empty_area_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5363                 unsigned long max, unsigned long size)
5364 {
5365         struct maple_enode *last = mas->node;
5366
5367         if (min >= max)
5368                 return -EINVAL;
5369
5370         if (mas_is_start(mas)) {
5371                 mas_start(mas);
5372                 mas->offset = mas_data_end(mas);
5373         } else if (mas->offset >= 2) {
5374                 mas->offset -= 2;
5375         } else if (!mas_rewind_node(mas)) {
5376                 return -EBUSY;
5377         }
5378
5379         /* Empty set. */
5380         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5381                 mas_sparse_area(mas, min, max, size, false);
5382                 return 0;
5383         }
5384
5385         /* The start of the window can only be within these values. */
5386         mas->index = min;
5387         mas->last = max;
5388
5389         while (!mas_rev_awalk(mas, size, &min, &max)) {
5390                 if (last == mas->node) {
5391                         if (!mas_rewind_node(mas))
5392                                 return -EBUSY;
5393                 } else {
5394                         last = mas->node;
5395                 }
5396         }
5397
5398         if (mas_is_err(mas))
5399                 return xa_err(mas->node);
5400
5401         if (unlikely(mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5402                 return -EBUSY;
5403
5404         /* Trim the upper limit to the max. */
5405         if (max <= mas->last)
5406                 mas->last = max;
5407
5408         mas->index = mas->last - size + 1;
5409         return 0;
5410 }
5411 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area_rev);
5412
5413 static inline int mas_alloc(struct ma_state *mas, void *entry,
5414                 unsigned long size, unsigned long *index)
5415 {
5416         unsigned long min;
5417
5418         mas_start(mas);
5419         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5420                 mas_root_expand(mas, entry);
5421                 if (mas_is_err(mas))
5422                         return xa_err(mas->node);
5423
5424                 if (!mas->index)
5425                         return mte_pivot(mas->node, 0);
5426                 return mte_pivot(mas->node, 1);
5427         }
5428
5429         /* Must be walking a tree. */
5430         mas_awalk(mas, size);
5431         if (mas_is_err(mas))
5432                 return xa_err(mas->node);
5433
5434         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5435                 goto no_gap;
5436
5437         /*
5438          * At this point, mas->node points to the right node and we have an
5439          * offset that has a sufficient gap.
5440          */
5441         min = mas->min;
5442         if (mas->offset)
5443                 min = mte_pivot(mas->node, mas->offset - 1) + 1;
5444
5445         if (mas->index < min)
5446                 mas->index = min;
5447
5448         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5449         return 0;
5450
5451 no_gap:
5452         return -EBUSY;
5453 }
5454
5455 static inline int mas_rev_alloc(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5456                                 unsigned long max, void *entry,
5457                                 unsigned long size, unsigned long *index)
5458 {
5459         int ret = 0;
5460
5461         ret = mas_empty_area_rev(mas, min, max, size);
5462         if (ret)
5463                 return ret;
5464
5465         if (mas_is_err(mas))
5466                 return xa_err(mas->node);
5467
5468         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5469                 goto no_gap;
5470
5471         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5472         return 0;
5473
5474 no_gap:
5475         return -EBUSY;
5476 }
5477
5478 /*
5479  * mte_dead_leaves() - Mark all leaves of a node as dead.
5480  * @mas: The maple state
5481  * @slots: Pointer to the slot array
5482  * @type: The maple node type
5483  *
5484  * Must hold the write lock.
5485  *
5486  * Return: The number of leaves marked as dead.
5487  */
5488 static inline
5489 unsigned char mte_dead_leaves(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5490                               void __rcu **slots)
5491 {
5492         struct maple_node *node;
5493         enum maple_type type;
5494         void *entry;
5495         int offset;
5496
5497         for (offset = 0; offset < mt_slot_count(enode); offset++) {
5498                 entry = mt_slot(mt, slots, offset);
5499                 type = mte_node_type(entry);
5500                 node = mte_to_node(entry);
5501                 /* Use both node and type to catch LE & BE metadata */
5502                 if (!node || !type)
5503                         break;
5504
5505                 mte_set_node_dead(entry);
5506                 node->type = type;
5507                 rcu_assign_pointer(slots[offset], node);
5508         }
5509
5510         return offset;
5511 }
5512
5513 /**
5514  * mte_dead_walk() - Walk down a dead tree to just before the leaves
5515  * @enode: The maple encoded node
5516  * @offset: The starting offset
5517  *
5518  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5519  */
5520 static void __rcu **mte_dead_walk(struct maple_enode **enode, unsigned char offset)
5521 {
5522         struct maple_node *node, *next;
5523         void __rcu **slots = NULL;
5524
5525         next = mte_to_node(*enode);
5526         do {
5527                 *enode = ma_enode_ptr(next);
5528                 node = mte_to_node(*enode);
5529                 slots = ma_slots(node, node->type);
5530                 next = rcu_dereference_protected(slots[offset],
5531                                         lock_is_held(&rcu_callback_map));
5532                 offset = 0;
5533         } while (!ma_is_leaf(next->type));
5534
5535         return slots;
5536 }
5537
5538 /**
5539  * mt_free_walk() - Walk & free a tree in the RCU callback context
5540  * @head: The RCU head that's within the node.
5541  *
5542  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5543  */
5544 static void mt_free_walk(struct rcu_head *head)
5545 {
5546         void __rcu **slots;
5547         struct maple_node *node, *start;
5548         struct maple_enode *enode;
5549         unsigned char offset;
5550         enum maple_type type;
5551
5552         node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
5553
5554         if (ma_is_leaf(node->type))
5555                 goto free_leaf;
5556
5557         start = node;
5558         enode = mt_mk_node(node, node->type);
5559         slots = mte_dead_walk(&enode, 0);
5560         node = mte_to_node(enode);
5561         do {
5562                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5563                 offset = node->parent_slot + 1;
5564                 enode = node->piv_parent;
5565                 if (mte_to_node(enode) == node)
5566                         goto free_leaf;
5567
5568                 type = mte_node_type(enode);
5569                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5570                 if ((offset < mt_slots[type]) &&
5571                     rcu_dereference_protected(slots[offset],
5572                                               lock_is_held(&rcu_callback_map)))
5573                         slots = mte_dead_walk(&enode, offset);
5574                 node = mte_to_node(enode);
5575         } while ((node != start) || (node->slot_len < offset));
5576
5577         slots = ma_slots(node, node->type);
5578         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5579
5580 free_leaf:
5581         mt_free_rcu(&node->rcu);
5582 }
5583
5584 static inline void __rcu **mte_destroy_descend(struct maple_enode **enode,
5585         struct maple_tree *mt, struct maple_enode *prev, unsigned char offset)
5586 {
5587         struct maple_node *node;
5588         struct maple_enode *next = *enode;
5589         void __rcu **slots = NULL;
5590         enum maple_type type;
5591         unsigned char next_offset = 0;
5592
5593         do {
5594                 *enode = next;
5595                 node = mte_to_node(*enode);
5596                 type = mte_node_type(*enode);
5597                 slots = ma_slots(node, type);
5598                 next = mt_slot_locked(mt, slots, next_offset);
5599                 if ((mte_dead_node(next)))
5600                         next = mt_slot_locked(mt, slots, ++next_offset);
5601
5602                 mte_set_node_dead(*enode);
5603                 node->type = type;
5604                 node->piv_parent = prev;
5605                 node->parent_slot = offset;
5606                 offset = next_offset;
5607                 next_offset = 0;
5608                 prev = *enode;
5609         } while (!mte_is_leaf(next));
5610
5611         return slots;
5612 }
5613
5614 static void mt_destroy_walk(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5615                             bool free)
5616 {
5617         void __rcu **slots;
5618         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5619         struct maple_enode *start;
5620
5621         if (mte_is_leaf(enode)) {
5622                 node->type = mte_node_type(enode);
5623                 goto free_leaf;
5624         }
5625
5626         start = enode;
5627         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, start, 0);
5628         node = mte_to_node(enode); // Updated in the above call.
5629         do {
5630                 enum maple_type type;
5631                 unsigned char offset;
5632                 struct maple_enode *parent, *tmp;
5633
5634                 node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5635                 if (free)
5636                         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5637                 offset = node->parent_slot + 1;
5638                 enode = node->piv_parent;
5639                 if (mte_to_node(enode) == node)
5640                         goto free_leaf;
5641
5642                 type = mte_node_type(enode);
5643                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5644                 if (offset >= mt_slots[type])
5645                         goto next;
5646
5647                 tmp = mt_slot_locked(mt, slots, offset);
5648                 if (mte_node_type(tmp) && mte_to_node(tmp)) {
5649                         parent = enode;
5650                         enode = tmp;
5651                         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, parent, offset);
5652                 }
5653 next:
5654                 node = mte_to_node(enode);
5655         } while (start != enode);
5656
5657         node = mte_to_node(enode);
5658         node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5659         if (free)
5660                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5661
5662 free_leaf:
5663         if (free)
5664                 mt_free_rcu(&node->rcu);
5665         else
5666                 mt_clear_meta(mt, node, node->type);
5667 }
5668
5669 /*
5670  * mte_destroy_walk() - Free a tree or sub-tree.
5671  * @enode - the encoded maple node (maple_enode) to start
5672  * @mn - the tree to free - needed for node types.
5673  *
5674  * Must hold the write lock.
5675  */
5676 static inline void mte_destroy_walk(struct maple_enode *enode,
5677                                     struct maple_tree *mt)
5678 {
5679         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5680
5681         if (mt_in_rcu(mt)) {
5682                 mt_destroy_walk(enode, mt, false);
5683                 call_rcu(&node->rcu, mt_free_walk);
5684         } else {
5685                 mt_destroy_walk(enode, mt, true);
5686         }
5687 }
5688
5689 static void mas_wr_store_setup(struct ma_wr_state *wr_mas)
5690 {
5691         if (unlikely(mas_is_paused(wr_mas->mas)))
5692                 mas_reset(wr_mas->mas);
5693
5694         if (!mas_is_start(wr_mas->mas)) {
5695                 if (mas_is_none(wr_mas->mas)) {
5696                         mas_reset(wr_mas->mas);
5697                 } else {
5698                         wr_mas->r_max = wr_mas->mas->max;
5699                         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
5700                         if (mas_is_span_wr(wr_mas))
5701                                 mas_reset(wr_mas->mas);
5702                 }
5703         }
5704
5705 }
5706
5707 /* Interface */
5708
5709 /**
5710  * mas_store() - Store an @entry.
5711  * @mas: The maple state.
5712  * @entry: The entry to store.
5713  *
5714  * The @mas->index and @mas->last is used to set the range for the @entry.
5715  * Note: The @mas should have pre-allocated entries to ensure there is memory to
5716  * store the entry.  Please see mas_expected_entries()/mas_destroy() for more details.
5717  *
5718  * Return: the first entry between mas->index and mas->last or %NULL.
5719  */
5720 void *mas_store(struct ma_state *mas, void *entry)
5721 {
5722         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5723
5724         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5725 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
5726         if (mas->index > mas->last)
5727                 pr_err("Error %lu > %lu %p\n", mas->index, mas->last, entry);
5728         MT_BUG_ON(mas->tree, mas->index > mas->last);
5729         if (mas->index > mas->last) {
5730                 mas_set_err(mas, -EINVAL);
5731                 return NULL;
5732         }
5733
5734 #endif
5735
5736         /*
5737          * Storing is the same operation as insert with the added caveat that it
5738          * can overwrite entries.  Although this seems simple enough, one may
5739          * want to examine what happens if a single store operation was to
5740          * overwrite multiple entries within a self-balancing B-Tree.
5741          */
5742         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5743         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5744         return wr_mas.content;
5745 }
5746 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store);
5747
5748 /**
5749  * mas_store_gfp() - Store a value into the tree.
5750  * @mas: The maple state
5751  * @entry: The entry to store
5752  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations if necessary.
5753  *
5754  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
5755  * be allocated.
5756  */
5757 int mas_store_gfp(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5758 {
5759         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5760
5761         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5762         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5763 retry:
5764         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5765         if (unlikely(mas_nomem(mas, gfp)))
5766                 goto retry;
5767
5768         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5769                 return xa_err(mas->node);
5770
5771         return 0;
5772 }
5773 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_gfp);
5774
5775 /**
5776  * mas_store_prealloc() - Store a value into the tree using memory
5777  * preallocated in the maple state.
5778  * @mas: The maple state
5779  * @entry: The entry to store.
5780  */
5781 void mas_store_prealloc(struct ma_state *mas, void *entry)
5782 {
5783         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5784
5785         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5786         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5787         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5788         BUG_ON(mas_is_err(mas));
5789         mas_destroy(mas);
5790 }
5791 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_prealloc);
5792
5793 /**
5794  * mas_preallocate() - Preallocate enough nodes for a store operation
5795  * @mas: The maple state
5796  * @entry: The entry that will be stored
5797  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
5798  *
5799  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5800  */
5801 int mas_preallocate(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5802 {
5803         int ret;
5804
5805         mas_node_count_gfp(mas, 1 + mas_mt_height(mas) * 3, gfp);
5806         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5807         if (likely(!mas_is_err(mas)))
5808                 return 0;
5809
5810         mas_set_alloc_req(mas, 0);
5811         ret = xa_err(mas->node);
5812         mas_reset(mas);
5813         mas_destroy(mas);
5814         mas_reset(mas);
5815         return ret;
5816 }
5817
5818 /*
5819  * mas_destroy() - destroy a maple state.
5820  * @mas: The maple state
5821  *
5822  * Upon completion, check the left-most node and rebalance against the node to
5823  * the right if necessary.  Frees any allocated nodes associated with this maple
5824  * state.
5825  */
5826 void mas_destroy(struct ma_state *mas)
5827 {
5828         struct maple_alloc *node;
5829         unsigned long total;
5830
5831         /*
5832          * When using mas_for_each() to insert an expected number of elements,
5833          * it is possible that the number inserted is less than the expected
5834          * number.  To fix an invalid final node, a check is performed here to
5835          * rebalance the previous node with the final node.
5836          */
5837         if (mas->mas_flags & MA_STATE_REBALANCE) {
5838                 unsigned char end;
5839
5840                 if (mas_is_start(mas))
5841                         mas_start(mas);
5842
5843                 mtree_range_walk(mas);
5844                 end = mas_data_end(mas) + 1;
5845                 if (end < mt_min_slot_count(mas->node) - 1)
5846                         mas_destroy_rebalance(mas, end);
5847
5848                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
5849         }
5850         mas->mas_flags &= ~(MA_STATE_BULK|MA_STATE_PREALLOC);
5851
5852         total = mas_allocated(mas);
5853         while (total) {
5854                 node = mas->alloc;
5855                 mas->alloc = node->slot[0];
5856                 if (node->node_count > 1) {
5857                         size_t count = node->node_count - 1;
5858
5859                         mt_free_bulk(count, (void __rcu **)&node->slot[1]);
5860                         total -= count;
5861                 }
5862                 kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
5863                 total--;
5864         }
5865
5866         mas->alloc = NULL;
5867 }
5868 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_destroy);
5869
5870 /*
5871  * mas_expected_entries() - Set the expected number of entries that will be inserted.
5872  * @mas: The maple state
5873  * @nr_entries: The number of expected entries.
5874  *
5875  * This will attempt to pre-allocate enough nodes to store the expected number
5876  * of entries.  The allocations will occur using the bulk allocator interface
5877  * for speed.  Please call mas_destroy() on the @mas after inserting the entries
5878  * to ensure any unused nodes are freed.
5879  *
5880  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5881  */
5882 int mas_expected_entries(struct ma_state *mas, unsigned long nr_entries)
5883 {
5884         int nonleaf_cap = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 2;
5885         struct maple_enode *enode = mas->node;
5886         int nr_nodes;
5887         int ret;
5888
5889         /*
5890          * Sometimes it is necessary to duplicate a tree to a new tree, such as
5891          * forking a process and duplicating the VMAs from one tree to a new
5892          * tree.  When such a situation arises, it is known that the new tree is
5893          * not going to be used until the entire tree is populated.  For
5894          * performance reasons, it is best to use a bulk load with RCU disabled.
5895          * This allows for optimistic splitting that favours the left and reuse
5896          * of nodes during the operation.
5897          */
5898
5899         /* Optimize splitting for bulk insert in-order */
5900         mas->mas_flags |= MA_STATE_BULK;
5901
5902         /*
5903          * Avoid overflow, assume a gap between each entry and a trailing null.
5904          * If this is wrong, it just means allocation can happen during
5905          * insertion of entries.
5906          */
5907         nr_nodes = max(nr_entries, nr_entries * 2 + 1);
5908         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
5909                 nonleaf_cap = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2;
5910
5911         /* Leaves; reduce slots to keep space for expansion */
5912         nr_nodes = DIV_ROUND_UP(nr_nodes, MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2);
5913         /* Internal nodes */
5914         nr_nodes += DIV_ROUND_UP(nr_nodes, nonleaf_cap);
5915         /* Add working room for split (2 nodes) + new parents */
5916         mas_node_count(mas, nr_nodes + 3);
5917
5918         /* Detect if allocations run out */
5919         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5920
5921         if (!mas_is_err(mas))
5922                 return 0;
5923
5924         ret = xa_err(mas->node);
5925         mas->node = enode;
5926         mas_destroy(mas);
5927         return ret;
5928
5929 }
5930 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_expected_entries);
5931
5932 /**
5933  * mas_next() - Get the next entry.
5934  * @mas: The maple state
5935  * @max: The maximum index to check.
5936  *
5937  * Returns the next entry after @mas->index.
5938  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5939  * Can return the zero entry.
5940  *
5941  * Return: The next entry or %NULL
5942  */
5943 void *mas_next(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5944 {
5945         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5946                 mas->node = MAS_START;
5947
5948         if (mas_is_start(mas))
5949                 mas_walk(mas); /* Retries on dead nodes handled by mas_walk */
5950
5951         if (mas_is_ptr(mas)) {
5952                 if (!mas->index) {
5953                         mas->index = 1;
5954                         mas->last = ULONG_MAX;
5955                 }
5956                 return NULL;
5957         }
5958
5959         if (mas->last == ULONG_MAX)
5960                 return NULL;
5961
5962         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
5963         return mas_next_entry(mas, max);
5964 }
5965 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next);
5966
5967 /**
5968  * mt_next() - get the next value in the maple tree
5969  * @mt: The maple tree
5970  * @index: The start index
5971  * @max: The maximum index to check
5972  *
5973  * Return: The entry at @index or higher, or %NULL if nothing is found.
5974  */
5975 void *mt_next(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long max)
5976 {
5977         void *entry = NULL;
5978         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5979
5980         rcu_read_lock();
5981         entry = mas_next(&mas, max);
5982         rcu_read_unlock();
5983         return entry;
5984 }
5985 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_next);
5986
5987 /**
5988  * mas_prev() - Get the previous entry
5989  * @mas: The maple state
5990  * @min: The minimum value to check.
5991  *
5992  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5993  * Will reset mas to MAS_START if the node is MAS_NONE.  Will stop on not
5994  * searchable nodes.
5995  *
5996  * Return: the previous value or %NULL.
5997  */
5998 void *mas_prev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
5999 {
6000         if (!mas->index) {
6001                 /* Nothing comes before 0 */
6002                 mas->last = 0;
6003                 mas->node = MAS_NONE;
6004                 return NULL;
6005         }
6006
6007         if (unlikely(mas_is_ptr(mas)))
6008                 return NULL;
6009
6010         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
6011                 mas->node = MAS_START;
6012
6013         if (mas_is_start(mas)) {
6014                 mas_walk(mas);
6015                 if (!mas->index)
6016                         return NULL;
6017         }
6018
6019         if (mas_is_ptr(mas)) {
6020                 if (!mas->index) {
6021                         mas->last = 0;
6022                         return NULL;
6023                 }
6024
6025                 mas->index = mas->last = 0;
6026                 return mas_root_locked(mas);
6027         }
6028         return mas_prev_entry(mas, min);
6029 }
6030 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev);
6031
6032 /**
6033  * mt_prev() - get the previous value in the maple tree
6034  * @mt: The maple tree
6035  * @index: The start index
6036  * @min: The minimum index to check
6037  *
6038  * Return: The entry at @index or lower, or %NULL if nothing is found.
6039  */
6040 void *mt_prev(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long min)
6041 {
6042         void *entry = NULL;
6043         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6044
6045         rcu_read_lock();
6046         entry = mas_prev(&mas, min);
6047         rcu_read_unlock();
6048         return entry;
6049 }
6050 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_prev);
6051
6052 /**
6053  * mas_pause() - Pause a mas_find/mas_for_each to drop the lock.
6054  * @mas: The maple state to pause
6055  *
6056  * Some users need to pause a walk and drop the lock they're holding in
6057  * order to yield to a higher priority thread or carry out an operation
6058  * on an entry.  Those users should call this function before they drop
6059  * the lock.  It resets the @mas to be suitable for the next iteration
6060  * of the loop after the user has reacquired the lock.  If most entries
6061  * found during a walk require you to call mas_pause(), the mt_for_each()
6062  * iterator may be more appropriate.
6063  *
6064  */
6065 void mas_pause(struct ma_state *mas)
6066 {
6067         mas->node = MAS_PAUSE;
6068 }
6069 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_pause);
6070
6071 /**
6072  * mas_find() - On the first call, find the entry at or after mas->index up to
6073  * %max.  Otherwise, find the entry after mas->index.
6074  * @mas: The maple state
6075  * @max: The maximum value to check.
6076  *
6077  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6078  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6079  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6080  *
6081  * Return: The entry or %NULL.
6082  */
6083 void *mas_find(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6084 {
6085         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
6086                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
6087                         mas->node = MAS_NONE;
6088                         return NULL;
6089                 }
6090                 mas->node = MAS_START;
6091                 mas->index = ++mas->last;
6092         }
6093
6094         if (unlikely(mas_is_none(mas)))
6095                 mas->node = MAS_START;
6096
6097         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6098                 /* First run or continue */
6099                 void *entry;
6100
6101                 if (mas->index > max)
6102                         return NULL;
6103
6104                 entry = mas_walk(mas);
6105                 if (entry)
6106                         return entry;
6107         }
6108
6109         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6110                 return NULL;
6111
6112         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
6113         return mas_next_entry(mas, max);
6114 }
6115 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find);
6116
6117 /**
6118  * mas_find_rev: On the first call, find the first non-null entry at or below
6119  * mas->index down to %min.  Otherwise find the first non-null entry below
6120  * mas->index down to %min.
6121  * @mas: The maple state
6122  * @min: The minimum value to check.
6123  *
6124  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6125  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6126  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6127  *
6128  * Return: The entry or %NULL.
6129  */
6130 void *mas_find_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6131 {
6132         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
6133                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
6134                         mas->node = MAS_NONE;
6135                         return NULL;
6136                 }
6137                 mas->node = MAS_START;
6138                 mas->last = --mas->index;
6139         }
6140
6141         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6142                 /* First run or continue */
6143                 void *entry;
6144
6145                 if (mas->index < min)
6146                         return NULL;
6147
6148                 entry = mas_walk(mas);
6149                 if (entry)
6150                         return entry;
6151         }
6152
6153         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6154                 return NULL;
6155
6156         if (mas->index < min)
6157                 return NULL;
6158
6159         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
6160         return mas_prev_entry(mas, min);
6161 }
6162 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_rev);
6163
6164 /**
6165  * mas_erase() - Find the range in which index resides and erase the entire
6166  * range.
6167  * @mas: The maple state
6168  *
6169  * Must hold the write lock.
6170  * Searches for @mas->index, sets @mas->index and @mas->last to the range and
6171  * erases that range.
6172  *
6173  * Return: the entry that was erased or %NULL, @mas->index and @mas->last are updated.
6174  */
6175 void *mas_erase(struct ma_state *mas)
6176 {
6177         void *entry;
6178         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, NULL);
6179
6180         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
6181                 mas->node = MAS_START;
6182
6183         /* Retry unnecessary when holding the write lock. */
6184         entry = mas_state_walk(mas);
6185         if (!entry)
6186                 return NULL;
6187
6188 write_retry:
6189         /* Must reset to ensure spanning writes of last slot are detected */
6190         mas_reset(mas);
6191         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
6192         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6193         if (mas_nomem(mas, GFP_KERNEL))
6194                 goto write_retry;
6195
6196         return entry;
6197 }
6198 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_erase);
6199
6200 /**
6201  * mas_nomem() - Check if there was an error allocating and do the allocation
6202  * if necessary If there are allocations, then free them.
6203  * @mas: The maple state
6204  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6205  * Return: true on allocation, false otherwise.
6206  */
6207 bool mas_nomem(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
6208         __must_hold(mas->tree->lock)
6209 {
6210         if (likely(mas->node != MA_ERROR(-ENOMEM))) {
6211                 mas_destroy(mas);
6212                 return false;
6213         }
6214
6215         if (gfpflags_allow_blocking(gfp) && !mt_external_lock(mas->tree)) {
6216                 mtree_unlock(mas->tree);
6217                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6218                 mtree_lock(mas->tree);
6219         } else {
6220                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6221         }
6222
6223         if (!mas_allocated(mas))
6224                 return false;
6225
6226         mas->node = MAS_START;
6227         return true;
6228 }
6229
6230 void __init maple_tree_init(void)
6231 {
6232         maple_node_cache = kmem_cache_create("maple_node",
6233                         sizeof(struct maple_node), sizeof(struct maple_node),
6234                         SLAB_PANIC, NULL);
6235 }
6236
6237 /**
6238  * mtree_load() - Load a value stored in a maple tree
6239  * @mt: The maple tree
6240  * @index: The index to load
6241  *
6242  * Return: the entry or %NULL
6243  */
6244 void *mtree_load(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6245 {
6246         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6247         void *entry;
6248
6249         trace_ma_read(__func__, &mas);
6250         rcu_read_lock();
6251 retry:
6252         entry = mas_start(&mas);
6253         if (unlikely(mas_is_none(&mas)))
6254                 goto unlock;
6255
6256         if (unlikely(mas_is_ptr(&mas))) {
6257                 if (index)
6258                         entry = NULL;
6259
6260                 goto unlock;
6261         }
6262
6263         entry = mtree_lookup_walk(&mas);
6264         if (!entry && unlikely(mas_is_start(&mas)))
6265                 goto retry;
6266 unlock:
6267         rcu_read_unlock();
6268         if (xa_is_zero(entry))
6269                 return NULL;
6270
6271         return entry;
6272 }
6273 EXPORT_SYMBOL(mtree_load);
6274
6275 /**
6276  * mtree_store_range() - Store an entry at a given range.
6277  * @mt: The maple tree
6278  * @index: The start of the range
6279  * @last: The end of the range
6280  * @entry: The entry to store
6281  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6282  *
6283  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6284  * be allocated.
6285  */
6286 int mtree_store_range(struct maple_tree *mt, unsigned long index,
6287                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6288 {
6289         MA_STATE(mas, mt, index, last);
6290         MA_WR_STATE(wr_mas, &mas, entry);
6291
6292         trace_ma_write(__func__, &mas, 0, entry);
6293         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6294                 return -EINVAL;
6295
6296         if (index > last)
6297                 return -EINVAL;
6298
6299         mtree_lock(mt);
6300 retry:
6301         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6302         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6303                 goto retry;
6304
6305         mtree_unlock(mt);
6306         if (mas_is_err(&mas))
6307                 return xa_err(mas.node);
6308
6309         return 0;
6310 }
6311 EXPORT_SYMBOL(mtree_store_range);
6312
6313 /**
6314  * mtree_store() - Store an entry at a given index.
6315  * @mt: The maple tree
6316  * @index: The index to store the value
6317  * @entry: The entry to store
6318  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6319  *
6320  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6321  * be allocated.
6322  */
6323 int mtree_store(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6324                  gfp_t gfp)
6325 {
6326         return mtree_store_range(mt, index, index, entry, gfp);
6327 }
6328 EXPORT_SYMBOL(mtree_store);
6329
6330 /**
6331  * mtree_insert_range() - Insert an entry at a give range if there is no value.
6332  * @mt: The maple tree
6333  * @first: The start of the range
6334  * @last: The end of the range
6335  * @entry: The entry to store
6336  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6337  *
6338  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6339  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6340  */
6341 int mtree_insert_range(struct maple_tree *mt, unsigned long first,
6342                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6343 {
6344         MA_STATE(ms, mt, first, last);
6345
6346         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6347                 return -EINVAL;
6348
6349         if (first > last)
6350                 return -EINVAL;
6351
6352         mtree_lock(mt);
6353 retry:
6354         mas_insert(&ms, entry);
6355         if (mas_nomem(&ms, gfp))
6356                 goto retry;
6357
6358         mtree_unlock(mt);
6359         if (mas_is_err(&ms))
6360                 return xa_err(ms.node);
6361
6362         return 0;
6363 }
6364 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert_range);
6365
6366 /**
6367  * mtree_insert() - Insert an entry at a give index if there is no value.
6368  * @mt: The maple tree
6369  * @index : The index to store the value
6370  * @entry: The entry to store
6371  * @gfp: The FGP_FLAGS to use for allocations.
6372  *
6373  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6374  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6375  */
6376 int mtree_insert(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6377                  gfp_t gfp)
6378 {
6379         return mtree_insert_range(mt, index, index, entry, gfp);
6380 }
6381 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert);
6382
6383 int mtree_alloc_range(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6384                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6385                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6386 {
6387         int ret = 0;
6388
6389         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6390         if (!mt_is_alloc(mt))
6391                 return -EINVAL;
6392
6393         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6394                 return -EINVAL;
6395
6396         if (min > max)
6397                 return -EINVAL;
6398
6399         if (max < size)
6400                 return -EINVAL;
6401
6402         if (!size)
6403                 return -EINVAL;
6404
6405         mtree_lock(mt);
6406 retry:
6407         mas.offset = 0;
6408         mas.index = min;
6409         mas.last = max - size;
6410         ret = mas_alloc(&mas, entry, size, startp);
6411         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6412                 goto retry;
6413
6414         mtree_unlock(mt);
6415         return ret;
6416 }
6417 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_range);
6418
6419 int mtree_alloc_rrange(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6420                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6421                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6422 {
6423         int ret = 0;
6424
6425         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6426         if (!mt_is_alloc(mt))
6427                 return -EINVAL;
6428
6429         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6430                 return -EINVAL;
6431
6432         if (min >= max)
6433                 return -EINVAL;
6434
6435         if (max < size - 1)
6436                 return -EINVAL;
6437
6438         if (!size)
6439                 return -EINVAL;
6440
6441         mtree_lock(mt);
6442 retry:
6443         ret = mas_rev_alloc(&mas, min, max, entry, size, startp);
6444         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6445                 goto retry;
6446
6447         mtree_unlock(mt);
6448         return ret;
6449 }
6450 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_rrange);
6451
6452 /**
6453  * mtree_erase() - Find an index and erase the entire range.
6454  * @mt: The maple tree
6455  * @index: The index to erase
6456  *
6457  * Erasing is the same as a walk to an entry then a store of a NULL to that
6458  * ENTIRE range.  In fact, it is implemented as such using the advanced API.
6459  *
6460  * Return: The entry stored at the @index or %NULL
6461  */
6462 void *mtree_erase(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6463 {
6464         void *entry = NULL;
6465
6466         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6467         trace_ma_op(__func__, &mas);
6468
6469         mtree_lock(mt);
6470         entry = mas_erase(&mas);
6471         mtree_unlock(mt);
6472
6473         return entry;
6474 }
6475 EXPORT_SYMBOL(mtree_erase);
6476
6477 /**
6478  * __mt_destroy() - Walk and free all nodes of a locked maple tree.
6479  * @mt: The maple tree
6480  *
6481  * Note: Does not handle locking.
6482  */
6483 void __mt_destroy(struct maple_tree *mt)
6484 {
6485         void *root = mt_root_locked(mt);
6486
6487         rcu_assign_pointer(mt->ma_root, NULL);
6488         if (xa_is_node(root))
6489                 mte_destroy_walk(root, mt);
6490
6491         mt->ma_flags = 0;
6492 }
6493 EXPORT_SYMBOL_GPL(__mt_destroy);
6494
6495 /**
6496  * mtree_destroy() - Destroy a maple tree
6497  * @mt: The maple tree
6498  *
6499  * Frees all resources used by the tree.  Handles locking.
6500  */
6501 void mtree_destroy(struct maple_tree *mt)
6502 {
6503         mtree_lock(mt);
6504         __mt_destroy(mt);
6505         mtree_unlock(mt);
6506 }
6507 EXPORT_SYMBOL(mtree_destroy);
6508
6509 /**
6510  * mt_find() - Search from the start up until an entry is found.
6511  * @mt: The maple tree
6512  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6513  * @max: The maximum value to check
6514  *
6515  * Handles locking.  @index will be incremented to one beyond the range.
6516  *
6517  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6518  */
6519 void *mt_find(struct maple_tree *mt, unsigned long *index, unsigned long max)
6520 {
6521         MA_STATE(mas, mt, *index, *index);
6522         void *entry;
6523 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6524         unsigned long copy = *index;
6525 #endif
6526
6527         trace_ma_read(__func__, &mas);
6528
6529         if ((*index) > max)
6530                 return NULL;
6531
6532         rcu_read_lock();
6533 retry:
6534         entry = mas_state_walk(&mas);
6535         if (mas_is_start(&mas))
6536                 goto retry;
6537
6538         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6539                 entry = NULL;
6540
6541         if (entry)
6542                 goto unlock;
6543
6544         while (mas_searchable(&mas) && (mas.index < max)) {
6545                 entry = mas_next_entry(&mas, max);
6546                 if (likely(entry && !xa_is_zero(entry)))
6547                         break;
6548         }
6549
6550         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6551                 entry = NULL;
6552 unlock:
6553         rcu_read_unlock();
6554         if (likely(entry)) {
6555                 *index = mas.last + 1;
6556 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6557                 if ((*index) && (*index) <= copy)
6558                         pr_err("index not increased! %lx <= %lx\n",
6559                                *index, copy);
6560                 MT_BUG_ON(mt, (*index) && ((*index) <= copy));
6561 #endif
6562         }
6563
6564         return entry;
6565 }
6566 EXPORT_SYMBOL(mt_find);
6567
6568 /**
6569  * mt_find_after() - Search from the start up until an entry is found.
6570  * @mt: The maple tree
6571  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6572  * @max: The maximum value to check
6573  *
6574  * Handles locking, detects wrapping on index == 0
6575  *
6576  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6577  */
6578 void *mt_find_after(struct maple_tree *mt, unsigned long *index,
6579                     unsigned long max)
6580 {
6581         if (!(*index))
6582                 return NULL;
6583
6584         return mt_find(mt, index, max);
6585 }
6586 EXPORT_SYMBOL(mt_find_after);
6587
6588 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6589 atomic_t maple_tree_tests_run;
6590 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_run);
6591 atomic_t maple_tree_tests_passed;
6592 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_passed);
6593
6594 #ifndef __KERNEL__
6595 extern void kmem_cache_set_non_kernel(struct kmem_cache *, unsigned int);
6596 void mt_set_non_kernel(unsigned int val)
6597 {
6598         kmem_cache_set_non_kernel(maple_node_cache, val);
6599 }
6600
6601 extern unsigned long kmem_cache_get_alloc(struct kmem_cache *);
6602 unsigned long mt_get_alloc_size(void)
6603 {
6604         return kmem_cache_get_alloc(maple_node_cache);
6605 }
6606
6607 extern void kmem_cache_zero_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6608 void mt_zero_nr_tallocated(void)
6609 {
6610         kmem_cache_zero_nr_tallocated(maple_node_cache);
6611 }
6612
6613 extern unsigned int kmem_cache_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6614 unsigned int mt_nr_tallocated(void)
6615 {
6616         return kmem_cache_nr_tallocated(maple_node_cache);
6617 }
6618
6619 extern unsigned int kmem_cache_nr_allocated(struct kmem_cache *);
6620 unsigned int mt_nr_allocated(void)
6621 {
6622         return kmem_cache_nr_allocated(maple_node_cache);
6623 }
6624
6625 /*
6626  * mas_dead_node() - Check if the maple state is pointing to a dead node.
6627  * @mas: The maple state
6628  * @index: The index to restore in @mas.
6629  *
6630  * Used in test code.
6631  * Return: 1 if @mas has been reset to MAS_START, 0 otherwise.
6632  */
6633 static inline int mas_dead_node(struct ma_state *mas, unsigned long index)
6634 {
6635         if (unlikely(!mas_searchable(mas) || mas_is_start(mas)))
6636                 return 0;
6637
6638         if (likely(!mte_dead_node(mas->node)))
6639                 return 0;
6640
6641         mas_rewalk(mas, index);
6642         return 1;
6643 }
6644
6645 void mt_cache_shrink(void)
6646 {
6647 }
6648 #else
6649 /*
6650  * mt_cache_shrink() - For testing, don't use this.
6651  *
6652  * Certain testcases can trigger an OOM when combined with other memory
6653  * debugging configuration options.  This function is used to reduce the
6654  * possibility of an out of memory even due to kmem_cache objects remaining
6655  * around for longer than usual.
6656  */
6657 void mt_cache_shrink(void)
6658 {
6659         kmem_cache_shrink(maple_node_cache);
6660
6661 }
6662 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_cache_shrink);
6663
6664 #endif /* not defined __KERNEL__ */
6665 /*
6666  * mas_get_slot() - Get the entry in the maple state node stored at @offset.
6667  * @mas: The maple state
6668  * @offset: The offset into the slot array to fetch.
6669  *
6670  * Return: The entry stored at @offset.
6671  */
6672 static inline struct maple_enode *mas_get_slot(struct ma_state *mas,
6673                 unsigned char offset)
6674 {
6675         return mas_slot(mas, ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node)),
6676                         offset);
6677 }
6678
6679
6680 /*
6681  * mas_first_entry() - Go the first leaf and find the first entry.
6682  * @mas: the maple state.
6683  * @limit: the maximum index to check.
6684  * @*r_start: Pointer to set to the range start.
6685  *
6686  * Sets mas->offset to the offset of the entry, r_start to the range minimum.
6687  *
6688  * Return: The first entry or MAS_NONE.
6689  */
6690 static inline void *mas_first_entry(struct ma_state *mas, struct maple_node *mn,
6691                 unsigned long limit, enum maple_type mt)
6692
6693 {
6694         unsigned long max;
6695         unsigned long *pivots;
6696         void __rcu **slots;
6697         void *entry = NULL;
6698
6699         mas->index = mas->min;
6700         if (mas->index > limit)
6701                 goto none;
6702
6703         max = mas->max;
6704         mas->offset = 0;
6705         while (likely(!ma_is_leaf(mt))) {
6706                 MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6707                 slots = ma_slots(mn, mt);
6708                 entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6709                 pivots = ma_pivots(mn, mt);
6710                 if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6711                         return NULL;
6712                 max = pivots[0];
6713                 mas->node = entry;
6714                 mn = mas_mn(mas);
6715                 mt = mte_node_type(mas->node);
6716         }
6717         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6718
6719         mas->max = max;
6720         slots = ma_slots(mn, mt);
6721         entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6722         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6723                 return NULL;
6724
6725         /* Slot 0 or 1 must be set */
6726         if (mas->index > limit)
6727                 goto none;
6728
6729         if (likely(entry))
6730                 return entry;
6731
6732         mas->offset = 1;
6733         entry = mas_slot(mas, slots, 1);
6734         pivots = ma_pivots(mn, mt);
6735         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6736                 return NULL;
6737
6738         mas->index = pivots[0] + 1;
6739         if (mas->index > limit)
6740                 goto none;
6741
6742         if (likely(entry))
6743                 return entry;
6744
6745 none:
6746         if (likely(!ma_dead_node(mn)))
6747                 mas->node = MAS_NONE;
6748         return NULL;
6749 }
6750
6751 /* Depth first search, post-order */
6752 static void mas_dfs_postorder(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6753 {
6754
6755         struct maple_enode *p = MAS_NONE, *mn = mas->node;
6756         unsigned long p_min, p_max;
6757
6758         mas_next_node(mas, mas_mn(mas), max);
6759         if (!mas_is_none(mas))
6760                 return;
6761
6762         if (mte_is_root(mn))
6763                 return;
6764
6765         mas->node = mn;
6766         mas_ascend(mas);
6767         while (mas->node != MAS_NONE) {
6768                 p = mas->node;
6769                 p_min = mas->min;
6770                 p_max = mas->max;
6771                 mas_prev_node(mas, 0);
6772         }
6773
6774         if (p == MAS_NONE)
6775                 return;
6776
6777         mas->node = p;
6778         mas->max = p_max;
6779         mas->min = p_min;
6780 }
6781
6782 /* Tree validations */
6783 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6784                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth);
6785 static void mt_dump_range(unsigned long min, unsigned long max,
6786                           unsigned int depth)
6787 {
6788         static const char spaces[] = "                                ";
6789
6790         if (min == max)
6791                 pr_info("%.*s%lu: ", depth * 2, spaces, min);
6792         else
6793                 pr_info("%.*s%lu-%lu: ", depth * 2, spaces, min, max);
6794 }
6795
6796 static void mt_dump_entry(void *entry, unsigned long min, unsigned long max,
6797                           unsigned int depth)
6798 {
6799         mt_dump_range(min, max, depth);
6800
6801         if (xa_is_value(entry))
6802                 pr_cont("value %ld (0x%lx) [%p]\n", xa_to_value(entry),
6803                                 xa_to_value(entry), entry);
6804         else if (xa_is_zero(entry))
6805                 pr_cont("zero (%ld)\n", xa_to_internal(entry));
6806         else if (mt_is_reserved(entry))
6807                 pr_cont("UNKNOWN ENTRY (%p)\n", entry);
6808         else
6809                 pr_cont("%p\n", entry);
6810 }
6811
6812 static void mt_dump_range64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6813                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6814 {
6815         struct maple_range_64 *node = &mte_to_node(entry)->mr64;
6816         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6817         unsigned long first = min;
6818         int i;
6819
6820         pr_cont(" contents: ");
6821         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1; i++)
6822                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6823         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6824         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS; i++) {
6825                 unsigned long last = max;
6826
6827                 if (i < (MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1))
6828                         last = node->pivot[i];
6829                 else if (!node->slot[i] && max != mt_max[mte_node_type(entry)])
6830                         break;
6831                 if (last == 0 && i > 0)
6832                         break;
6833                 if (leaf)
6834                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6835                                         first, last, depth + 1);
6836                 else if (node->slot[i])
6837                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6838                                         first, last, depth + 1);
6839
6840                 if (last == max)
6841                         break;
6842                 if (last > max) {
6843                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6844                                         node, last, max, i);
6845                         break;
6846                 }
6847                 first = last + 1;
6848         }
6849 }
6850
6851 static void mt_dump_arange64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6852                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6853 {
6854         struct maple_arange_64 *node = &mte_to_node(entry)->ma64;
6855         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6856         unsigned long first = min;
6857         int i;
6858
6859         pr_cont(" contents: ");
6860         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++)
6861                 pr_cont("%lu ", node->gap[i]);
6862         pr_cont("| %02X %02X| ", node->meta.end, node->meta.gap);
6863         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1; i++)
6864                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6865         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6866         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++) {
6867                 unsigned long last = max;
6868
6869                 if (i < (MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1))
6870                         last = node->pivot[i];
6871                 else if (!node->slot[i])
6872                         break;
6873                 if (last == 0 && i > 0)
6874                         break;
6875                 if (leaf)
6876                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6877                                         first, last, depth + 1);
6878                 else if (node->slot[i])
6879                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6880                                         first, last, depth + 1);
6881
6882                 if (last == max)
6883                         break;
6884                 if (last > max) {
6885                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6886                                         node, last, max, i);
6887                         break;
6888                 }
6889                 first = last + 1;
6890         }
6891 }
6892
6893 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6894                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6895 {
6896         struct maple_node *node = mte_to_node(entry);
6897         unsigned int type = mte_node_type(entry);
6898         unsigned int i;
6899
6900         mt_dump_range(min, max, depth);
6901
6902         pr_cont("node %p depth %d type %d parent %p", node, depth, type,
6903                         node ? node->parent : NULL);
6904         switch (type) {
6905         case maple_dense:
6906                 pr_cont("\n");
6907                 for (i = 0; i < MAPLE_NODE_SLOTS; i++) {
6908                         if (min + i > max)
6909                                 pr_cont("OUT OF RANGE: ");
6910                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6911                                         min + i, min + i, depth);
6912                 }
6913                 break;
6914         case maple_leaf_64:
6915         case maple_range_64:
6916                 mt_dump_range64(mt, entry, min, max, depth);
6917                 break;
6918         case maple_arange_64:
6919                 mt_dump_arange64(mt, entry, min, max, depth);
6920                 break;
6921
6922         default:
6923                 pr_cont(" UNKNOWN TYPE\n");
6924         }
6925 }
6926
6927 void mt_dump(const struct maple_tree *mt)
6928 {
6929         void *entry = rcu_dereference_check(mt->ma_root, mt_locked(mt));
6930
6931         pr_info("maple_tree(%p) flags %X, height %u root %p\n",
6932                  mt, mt->ma_flags, mt_height(mt), entry);
6933         if (!xa_is_node(entry))
6934                 mt_dump_entry(entry, 0, 0, 0);
6935         else if (entry)
6936                 mt_dump_node(mt, entry, 0, mt_max[mte_node_type(entry)], 0);
6937 }
6938 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_dump);
6939
6940 /*
6941  * Calculate the maximum gap in a node and check if that's what is reported in
6942  * the parent (unless root).
6943  */
6944 static void mas_validate_gaps(struct ma_state *mas)
6945 {
6946         struct maple_enode *mte = mas->node;
6947         struct maple_node *p_mn;
6948         unsigned long gap = 0, max_gap = 0;
6949         unsigned long p_end, p_start = mas->min;
6950         unsigned char p_slot;
6951         unsigned long *gaps = NULL;
6952         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6953         int i;
6954
6955         if (ma_is_dense(mte_node_type(mte))) {
6956                 for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6957                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6958                                 if (gap > max_gap)
6959                                         max_gap = gap;
6960                                 gap = 0;
6961                                 continue;
6962                         }
6963                         gap++;
6964                 }
6965                 goto counted;
6966         }
6967
6968         gaps = ma_gaps(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6969         for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6970                 p_end = mas_logical_pivot(mas, pivots, i, mte_node_type(mte));
6971
6972                 if (!gaps) {
6973                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6974                                 gap = 0;
6975                                 goto not_empty;
6976                         }
6977
6978                         gap += p_end - p_start + 1;
6979                 } else {
6980                         void *entry = mas_get_slot(mas, i);
6981
6982                         gap = gaps[i];
6983                         if (!entry) {
6984                                 if (gap != p_end - p_start + 1) {
6985                                         pr_err("%p[%u] -> %p %lu != %lu - %lu + 1\n",
6986                                                 mas_mn(mas), i,
6987                                                 mas_get_slot(mas, i), gap,
6988                                                 p_end, p_start);
6989                                         mt_dump(mas->tree);
6990
6991                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
6992                                                 gap != p_end - p_start + 1);
6993                                 }
6994                         } else {
6995                                 if (gap > p_end - p_start + 1) {
6996                                         pr_err("%p[%u] %lu >= %lu - %lu + 1 (%lu)\n",
6997                                         mas_mn(mas), i, gap, p_end, p_start,
6998                                         p_end - p_start + 1);
6999                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
7000                                                 gap > p_end - p_start + 1);
7001                                 }
7002                         }
7003                 }
7004
7005                 if (gap > max_gap)
7006                         max_gap = gap;
7007 not_empty:
7008                 p_start = p_end + 1;
7009                 if (p_end >= mas->max)
7010                         break;
7011         }
7012
7013 counted:
7014         if (mte_is_root(mte))
7015                 return;
7016
7017         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
7018         p_mn = mte_parent(mte);
7019         MT_BUG_ON(mas->tree, max_gap > mas->max);
7020         if (ma_gaps(p_mn, mas_parent_enum(mas, mte))[p_slot] != max_gap) {
7021                 pr_err("gap %p[%u] != %lu\n", p_mn, p_slot, max_gap);
7022                 mt_dump(mas->tree);
7023         }
7024
7025         MT_BUG_ON(mas->tree,
7026                   ma_gaps(p_mn, mas_parent_enum(mas, mte))[p_slot] != max_gap);
7027 }
7028
7029 static void mas_validate_parent_slot(struct ma_state *mas)
7030 {
7031         struct maple_node *parent;
7032         struct maple_enode *node;
7033         enum maple_type p_type = mas_parent_enum(mas, mas->node);
7034         unsigned char p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
7035         void __rcu **slots;
7036         int i;
7037
7038         if (mte_is_root(mas->node))
7039                 return;
7040
7041         parent = mte_parent(mas->node);
7042         slots = ma_slots(parent, p_type);
7043         MT_BUG_ON(mas->tree, mas_mn(mas) == parent);
7044
7045         /* Check prev/next parent slot for duplicate node entry */
7046
7047         for (i = 0; i < mt_slots[p_type]; i++) {
7048                 node = mas_slot(mas, slots, i);
7049                 if (i == p_slot) {
7050                         if (node != mas->node)
7051                                 pr_err("parent %p[%u] does not have %p\n",
7052                                         parent, i, mas_mn(mas));
7053                         MT_BUG_ON(mas->tree, node != mas->node);
7054                 } else if (node == mas->node) {
7055                         pr_err("Invalid child %p at parent %p[%u] p_slot %u\n",
7056                                mas_mn(mas), parent, i, p_slot);
7057                         MT_BUG_ON(mas->tree, node == mas->node);
7058                 }
7059         }
7060 }
7061
7062 static void mas_validate_child_slot(struct ma_state *mas)
7063 {
7064         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7065         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7066         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mas->node), type);
7067         struct maple_enode *child;
7068         unsigned char i;
7069
7070         if (mte_is_leaf(mas->node))
7071                 return;
7072
7073         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7074                 child = mas_slot(mas, slots, i);
7075                 if (!pivots[i] || pivots[i] == mas->max)
7076                         break;
7077
7078                 if (!child)
7079                         break;
7080
7081                 if (mte_parent_slot(child) != i) {
7082                         pr_err("Slot error at %p[%u]: child %p has pslot %u\n",
7083                                mas_mn(mas), i, mte_to_node(child),
7084                                mte_parent_slot(child));
7085                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7086                 }
7087
7088                 if (mte_parent(child) != mte_to_node(mas->node)) {
7089                         pr_err("child %p has parent %p not %p\n",
7090                                mte_to_node(child), mte_parent(child),
7091                                mte_to_node(mas->node));
7092                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7093                 }
7094         }
7095 }
7096
7097 /*
7098  * Validate all pivots are within mas->min and mas->max.
7099  */
7100 static void mas_validate_limits(struct ma_state *mas)
7101 {
7102         int i;
7103         unsigned long prev_piv = 0;
7104         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7105         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7106         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
7107
7108         /* all limits are fine here. */
7109         if (mte_is_root(mas->node))
7110                 return;
7111
7112         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7113                 unsigned long piv;
7114
7115                 piv = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, type);
7116
7117                 if (!piv && (i != 0))
7118                         break;
7119
7120                 if (!mte_is_leaf(mas->node)) {
7121                         void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7122
7123                         if (!entry)
7124                                 pr_err("%p[%u] cannot be null\n",
7125                                        mas_mn(mas), i);
7126
7127                         MT_BUG_ON(mas->tree, !entry);
7128                 }
7129
7130                 if (prev_piv > piv) {
7131                         pr_err("%p[%u] piv %lu < prev_piv %lu\n",
7132                                 mas_mn(mas), i, piv, prev_piv);
7133                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < prev_piv);
7134                 }
7135
7136                 if (piv < mas->min) {
7137                         pr_err("%p[%u] %lu < %lu\n", mas_mn(mas), i,
7138                                 piv, mas->min);
7139                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < mas->min);
7140                 }
7141                 if (piv > mas->max) {
7142                         pr_err("%p[%u] %lu > %lu\n", mas_mn(mas), i,
7143                                 piv, mas->max);
7144                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv > mas->max);
7145                 }
7146                 prev_piv = piv;
7147                 if (piv == mas->max)
7148                         break;
7149         }
7150         for (i += 1; i < mt_slots[type]; i++) {
7151                 void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7152
7153                 if (entry && (i != mt_slots[type] - 1)) {
7154                         pr_err("%p[%u] should not have entry %p\n", mas_mn(mas),
7155                                i, entry);
7156                         MT_BUG_ON(mas->tree, entry != NULL);
7157                 }
7158
7159                 if (i < mt_pivots[type]) {
7160                         unsigned long piv = pivots[i];
7161
7162                         if (!piv)
7163                                 continue;
7164
7165                         pr_err("%p[%u] should not have piv %lu\n",
7166                                mas_mn(mas), i, piv);
7167                         MT_BUG_ON(mas->tree, i < mt_pivots[type] - 1);
7168                 }
7169         }
7170 }
7171
7172 static void mt_validate_nulls(struct maple_tree *mt)
7173 {
7174         void *entry, *last = (void *)1;
7175         unsigned char offset = 0;
7176         void __rcu **slots;
7177         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7178
7179         mas_start(&mas);
7180         if (mas_is_none(&mas) || (mas.node == MAS_ROOT))
7181                 return;
7182
7183         while (!mte_is_leaf(mas.node))
7184                 mas_descend(&mas);
7185
7186         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), mte_node_type(mas.node));
7187         do {
7188                 entry = mas_slot(&mas, slots, offset);
7189                 if (!last && !entry) {
7190                         pr_err("Sequential nulls end at %p[%u]\n",
7191                                 mas_mn(&mas), offset);
7192                 }
7193                 MT_BUG_ON(mt, !last && !entry);
7194                 last = entry;
7195                 if (offset == mas_data_end(&mas)) {
7196                         mas_next_node(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX);
7197                         if (mas_is_none(&mas))
7198                                 return;
7199                         offset = 0;
7200                         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node),
7201                                          mte_node_type(mas.node));
7202                 } else {
7203                         offset++;
7204                 }
7205
7206         } while (!mas_is_none(&mas));
7207 }
7208
7209 /*
7210  * validate a maple tree by checking:
7211  * 1. The limits (pivots are within mas->min to mas->max)
7212  * 2. The gap is correctly set in the parents
7213  */
7214 void mt_validate(struct maple_tree *mt)
7215 {
7216         unsigned char end;
7217
7218         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7219         rcu_read_lock();
7220         mas_start(&mas);
7221         if (!mas_searchable(&mas))
7222                 goto done;
7223
7224         mas_first_entry(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX, mte_node_type(mas.node));
7225         while (!mas_is_none(&mas)) {
7226                 MT_BUG_ON(mas.tree, mte_dead_node(mas.node));
7227                 if (!mte_is_root(mas.node)) {
7228                         end = mas_data_end(&mas);
7229                         if ((end < mt_min_slot_count(mas.node)) &&
7230                             (mas.max != ULONG_MAX)) {
7231                                 pr_err("Invalid size %u of %p\n", end,
7232                                 mas_mn(&mas));
7233                                 MT_BUG_ON(mas.tree, 1);
7234                         }
7235
7236                 }
7237                 mas_validate_parent_slot(&mas);
7238                 mas_validate_child_slot(&mas);
7239                 mas_validate_limits(&mas);
7240                 if (mt_is_alloc(mt))
7241                         mas_validate_gaps(&mas);
7242                 mas_dfs_postorder(&mas, ULONG_MAX);
7243         }
7244         mt_validate_nulls(mt);
7245 done:
7246         rcu_read_unlock();
7247
7248 }
7249 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_validate);
7250
7251 #endif /* CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE */