Merge tag 'for-v6.3-rc' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/sre/linux...
[platform/kernel/linux-rpi.git] / lib / maple_tree.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
2 /*
3  * Maple Tree implementation
4  * Copyright (c) 2018-2022 Oracle Corporation
5  * Authors: Liam R. Howlett <Liam.Howlett@oracle.com>
6  *          Matthew Wilcox <willy@infradead.org>
7  */
8
9 /*
10  * DOC: Interesting implementation details of the Maple Tree
11  *
12  * Each node type has a number of slots for entries and a number of slots for
13  * pivots.  In the case of dense nodes, the pivots are implied by the position
14  * and are simply the slot index + the minimum of the node.
15  *
16  * In regular B-Tree terms, pivots are called keys.  The term pivot is used to
17  * indicate that the tree is specifying ranges,  Pivots may appear in the
18  * subtree with an entry attached to the value where as keys are unique to a
19  * specific position of a B-tree.  Pivot values are inclusive of the slot with
20  * the same index.
21  *
22  *
23  * The following illustrates the layout of a range64 nodes slots and pivots.
24  *
25  *
26  *  Slots -> | 0 | 1 | 2 | ... | 12 | 13 | 14 | 15 |
27  *           ┬   ┬   ┬   ┬     ┬    ┬    ┬    ┬    ┬
28  *           │   │   │   │     │    │    │    │    └─ Implied maximum
29  *           │   │   │   │     │    │    │    └─ Pivot 14
30  *           │   │   │   │     │    │    └─ Pivot 13
31  *           │   │   │   │     │    └─ Pivot 12
32  *           │   │   │   │     └─ Pivot 11
33  *           │   │   │   └─ Pivot 2
34  *           │   │   └─ Pivot 1
35  *           │   └─ Pivot 0
36  *           └─  Implied minimum
37  *
38  * Slot contents:
39  *  Internal (non-leaf) nodes contain pointers to other nodes.
40  *  Leaf nodes contain entries.
41  *
42  * The location of interest is often referred to as an offset.  All offsets have
43  * a slot, but the last offset has an implied pivot from the node above (or
44  * UINT_MAX for the root node.
45  *
46  * Ranges complicate certain write activities.  When modifying any of
47  * the B-tree variants, it is known that one entry will either be added or
48  * deleted.  When modifying the Maple Tree, one store operation may overwrite
49  * the entire data set, or one half of the tree, or the middle half of the tree.
50  *
51  */
52
53
54 #include <linux/maple_tree.h>
55 #include <linux/xarray.h>
56 #include <linux/types.h>
57 #include <linux/export.h>
58 #include <linux/slab.h>
59 #include <linux/limits.h>
60 #include <asm/barrier.h>
61
62 #define CREATE_TRACE_POINTS
63 #include <trace/events/maple_tree.h>
64
65 #define MA_ROOT_PARENT 1
66
67 /*
68  * Maple state flags
69  * * MA_STATE_BULK              - Bulk insert mode
70  * * MA_STATE_REBALANCE         - Indicate a rebalance during bulk insert
71  * * MA_STATE_PREALLOC          - Preallocated nodes, WARN_ON allocation
72  */
73 #define MA_STATE_BULK           1
74 #define MA_STATE_REBALANCE      2
75 #define MA_STATE_PREALLOC       4
76
77 #define ma_parent_ptr(x) ((struct maple_pnode *)(x))
78 #define ma_mnode_ptr(x) ((struct maple_node *)(x))
79 #define ma_enode_ptr(x) ((struct maple_enode *)(x))
80 static struct kmem_cache *maple_node_cache;
81
82 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
83 static const unsigned long mt_max[] = {
84         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS,
85         [maple_leaf_64]         = ULONG_MAX,
86         [maple_range_64]        = ULONG_MAX,
87         [maple_arange_64]       = ULONG_MAX,
88 };
89 #define mt_node_max(x) mt_max[mte_node_type(x)]
90 #endif
91
92 static const unsigned char mt_slots[] = {
93         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS,
94         [maple_leaf_64]         = MAPLE_RANGE64_SLOTS,
95         [maple_range_64]        = MAPLE_RANGE64_SLOTS,
96         [maple_arange_64]       = MAPLE_ARANGE64_SLOTS,
97 };
98 #define mt_slot_count(x) mt_slots[mte_node_type(x)]
99
100 static const unsigned char mt_pivots[] = {
101         [maple_dense]           = 0,
102         [maple_leaf_64]         = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1,
103         [maple_range_64]        = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1,
104         [maple_arange_64]       = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1,
105 };
106 #define mt_pivot_count(x) mt_pivots[mte_node_type(x)]
107
108 static const unsigned char mt_min_slots[] = {
109         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS / 2,
110         [maple_leaf_64]         = (MAPLE_RANGE64_SLOTS / 2) - 2,
111         [maple_range_64]        = (MAPLE_RANGE64_SLOTS / 2) - 2,
112         [maple_arange_64]       = (MAPLE_ARANGE64_SLOTS / 2) - 1,
113 };
114 #define mt_min_slot_count(x) mt_min_slots[mte_node_type(x)]
115
116 #define MAPLE_BIG_NODE_SLOTS    (MAPLE_RANGE64_SLOTS * 2 + 2)
117 #define MAPLE_BIG_NODE_GAPS     (MAPLE_ARANGE64_SLOTS * 2 + 1)
118
119 struct maple_big_node {
120         struct maple_pnode *parent;
121         unsigned long pivot[MAPLE_BIG_NODE_SLOTS - 1];
122         union {
123                 struct maple_enode *slot[MAPLE_BIG_NODE_SLOTS];
124                 struct {
125                         unsigned long padding[MAPLE_BIG_NODE_GAPS];
126                         unsigned long gap[MAPLE_BIG_NODE_GAPS];
127                 };
128         };
129         unsigned char b_end;
130         enum maple_type type;
131 };
132
133 /*
134  * The maple_subtree_state is used to build a tree to replace a segment of an
135  * existing tree in a more atomic way.  Any walkers of the older tree will hit a
136  * dead node and restart on updates.
137  */
138 struct maple_subtree_state {
139         struct ma_state *orig_l;        /* Original left side of subtree */
140         struct ma_state *orig_r;        /* Original right side of subtree */
141         struct ma_state *l;             /* New left side of subtree */
142         struct ma_state *m;             /* New middle of subtree (rare) */
143         struct ma_state *r;             /* New right side of subtree */
144         struct ma_topiary *free;        /* nodes to be freed */
145         struct ma_topiary *destroy;     /* Nodes to be destroyed (walked and freed) */
146         struct maple_big_node *bn;
147 };
148
149 #ifdef CONFIG_KASAN_STACK
150 /* Prevent mas_wr_bnode() from exceeding the stack frame limit */
151 #define noinline_for_kasan noinline_for_stack
152 #else
153 #define noinline_for_kasan inline
154 #endif
155
156 /* Functions */
157 static inline struct maple_node *mt_alloc_one(gfp_t gfp)
158 {
159         return kmem_cache_alloc(maple_node_cache, gfp);
160 }
161
162 static inline int mt_alloc_bulk(gfp_t gfp, size_t size, void **nodes)
163 {
164         return kmem_cache_alloc_bulk(maple_node_cache, gfp, size, nodes);
165 }
166
167 static inline void mt_free_bulk(size_t size, void __rcu **nodes)
168 {
169         kmem_cache_free_bulk(maple_node_cache, size, (void **)nodes);
170 }
171
172 static void mt_free_rcu(struct rcu_head *head)
173 {
174         struct maple_node *node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
175
176         kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
177 }
178
179 /*
180  * ma_free_rcu() - Use rcu callback to free a maple node
181  * @node: The node to free
182  *
183  * The maple tree uses the parent pointer to indicate this node is no longer in
184  * use and will be freed.
185  */
186 static void ma_free_rcu(struct maple_node *node)
187 {
188         node->parent = ma_parent_ptr(node);
189         call_rcu(&node->rcu, mt_free_rcu);
190 }
191
192 static void mas_set_height(struct ma_state *mas)
193 {
194         unsigned int new_flags = mas->tree->ma_flags;
195
196         new_flags &= ~MT_FLAGS_HEIGHT_MASK;
197         BUG_ON(mas->depth > MAPLE_HEIGHT_MAX);
198         new_flags |= mas->depth << MT_FLAGS_HEIGHT_OFFSET;
199         mas->tree->ma_flags = new_flags;
200 }
201
202 static unsigned int mas_mt_height(struct ma_state *mas)
203 {
204         return mt_height(mas->tree);
205 }
206
207 static inline enum maple_type mte_node_type(const struct maple_enode *entry)
208 {
209         return ((unsigned long)entry >> MAPLE_NODE_TYPE_SHIFT) &
210                 MAPLE_NODE_TYPE_MASK;
211 }
212
213 static inline bool ma_is_dense(const enum maple_type type)
214 {
215         return type < maple_leaf_64;
216 }
217
218 static inline bool ma_is_leaf(const enum maple_type type)
219 {
220         return type < maple_range_64;
221 }
222
223 static inline bool mte_is_leaf(const struct maple_enode *entry)
224 {
225         return ma_is_leaf(mte_node_type(entry));
226 }
227
228 /*
229  * We also reserve values with the bottom two bits set to '10' which are
230  * below 4096
231  */
232 static inline bool mt_is_reserved(const void *entry)
233 {
234         return ((unsigned long)entry < MAPLE_RESERVED_RANGE) &&
235                 xa_is_internal(entry);
236 }
237
238 static inline void mas_set_err(struct ma_state *mas, long err)
239 {
240         mas->node = MA_ERROR(err);
241 }
242
243 static inline bool mas_is_ptr(struct ma_state *mas)
244 {
245         return mas->node == MAS_ROOT;
246 }
247
248 static inline bool mas_is_start(struct ma_state *mas)
249 {
250         return mas->node == MAS_START;
251 }
252
253 bool mas_is_err(struct ma_state *mas)
254 {
255         return xa_is_err(mas->node);
256 }
257
258 static inline bool mas_searchable(struct ma_state *mas)
259 {
260         if (mas_is_none(mas))
261                 return false;
262
263         if (mas_is_ptr(mas))
264                 return false;
265
266         return true;
267 }
268
269 static inline struct maple_node *mte_to_node(const struct maple_enode *entry)
270 {
271         return (struct maple_node *)((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
272 }
273
274 /*
275  * mte_to_mat() - Convert a maple encoded node to a maple topiary node.
276  * @entry: The maple encoded node
277  *
278  * Return: a maple topiary pointer
279  */
280 static inline struct maple_topiary *mte_to_mat(const struct maple_enode *entry)
281 {
282         return (struct maple_topiary *)
283                 ((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
284 }
285
286 /*
287  * mas_mn() - Get the maple state node.
288  * @mas: The maple state
289  *
290  * Return: the maple node (not encoded - bare pointer).
291  */
292 static inline struct maple_node *mas_mn(const struct ma_state *mas)
293 {
294         return mte_to_node(mas->node);
295 }
296
297 /*
298  * mte_set_node_dead() - Set a maple encoded node as dead.
299  * @mn: The maple encoded node.
300  */
301 static inline void mte_set_node_dead(struct maple_enode *mn)
302 {
303         mte_to_node(mn)->parent = ma_parent_ptr(mte_to_node(mn));
304         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
305 }
306
307 /* Bit 1 indicates the root is a node */
308 #define MAPLE_ROOT_NODE                 0x02
309 /* maple_type stored bit 3-6 */
310 #define MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT          0x03
311 /* Bit 2 means a NULL somewhere below */
312 #define MAPLE_ENODE_NULL                0x04
313
314 static inline struct maple_enode *mt_mk_node(const struct maple_node *node,
315                                              enum maple_type type)
316 {
317         return (void *)((unsigned long)node |
318                         (type << MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT) | MAPLE_ENODE_NULL);
319 }
320
321 static inline void *mte_mk_root(const struct maple_enode *node)
322 {
323         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ROOT_NODE);
324 }
325
326 static inline void *mte_safe_root(const struct maple_enode *node)
327 {
328         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ROOT_NODE);
329 }
330
331 static inline void *mte_set_full(const struct maple_enode *node)
332 {
333         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ENODE_NULL);
334 }
335
336 static inline void *mte_clear_full(const struct maple_enode *node)
337 {
338         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ENODE_NULL);
339 }
340
341 static inline bool mte_has_null(const struct maple_enode *node)
342 {
343         return (unsigned long)node & MAPLE_ENODE_NULL;
344 }
345
346 static inline bool ma_is_root(struct maple_node *node)
347 {
348         return ((unsigned long)node->parent & MA_ROOT_PARENT);
349 }
350
351 static inline bool mte_is_root(const struct maple_enode *node)
352 {
353         return ma_is_root(mte_to_node(node));
354 }
355
356 static inline bool mas_is_root_limits(const struct ma_state *mas)
357 {
358         return !mas->min && mas->max == ULONG_MAX;
359 }
360
361 static inline bool mt_is_alloc(struct maple_tree *mt)
362 {
363         return (mt->ma_flags & MT_FLAGS_ALLOC_RANGE);
364 }
365
366 /*
367  * The Parent Pointer
368  * Excluding root, the parent pointer is 256B aligned like all other tree nodes.
369  * When storing a 32 or 64 bit values, the offset can fit into 5 bits.  The 16
370  * bit values need an extra bit to store the offset.  This extra bit comes from
371  * a reuse of the last bit in the node type.  This is possible by using bit 1 to
372  * indicate if bit 2 is part of the type or the slot.
373  *
374  * Note types:
375  *  0x??1 = Root
376  *  0x?00 = 16 bit nodes
377  *  0x010 = 32 bit nodes
378  *  0x110 = 64 bit nodes
379  *
380  * Slot size and alignment
381  *  0b??1 : Root
382  *  0b?00 : 16 bit values, type in 0-1, slot in 2-7
383  *  0b010 : 32 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
384  *  0b110 : 64 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
385  */
386
387 #define MAPLE_PARENT_ROOT               0x01
388
389 #define MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT         0x03
390 #define MAPLE_PARENT_SLOT_MASK          0xF8
391
392 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT     0x02
393 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK      0xFC
394
395 #define MAPLE_PARENT_RANGE64            0x06
396 #define MAPLE_PARENT_RANGE32            0x04
397 #define MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16        0x02
398
399 /*
400  * mte_parent_shift() - Get the parent shift for the slot storage.
401  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long
402  * Return: The shift into that pointer to the star to of the slot
403  */
404 static inline unsigned long mte_parent_shift(unsigned long parent)
405 {
406         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
407         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
408                 return MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
409
410         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT;
411 }
412
413 /*
414  * mte_parent_slot_mask() - Get the slot mask for the parent.
415  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long.
416  * Return: The slot mask for that parent.
417  */
418 static inline unsigned long mte_parent_slot_mask(unsigned long parent)
419 {
420         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
421         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
422                 return MAPLE_PARENT_SLOT_MASK;
423
424         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK;
425 }
426
427 /*
428  * mas_parent_enum() - Return the maple_type of the parent from the stored
429  * parent type.
430  * @mas: The maple state
431  * @node: The maple_enode to extract the parent's enum
432  * Return: The node->parent maple_type
433  */
434 static inline
435 enum maple_type mte_parent_enum(struct maple_enode *p_enode,
436                                 struct maple_tree *mt)
437 {
438         unsigned long p_type;
439
440         p_type = (unsigned long)p_enode;
441         if (p_type & MAPLE_PARENT_ROOT)
442                 return 0; /* Validated in the caller. */
443
444         p_type &= MAPLE_NODE_MASK;
445         p_type = p_type & ~(MAPLE_PARENT_ROOT | mte_parent_slot_mask(p_type));
446
447         switch (p_type) {
448         case MAPLE_PARENT_RANGE64: /* or MAPLE_PARENT_ARANGE64 */
449                 if (mt_is_alloc(mt))
450                         return maple_arange_64;
451                 return maple_range_64;
452         }
453
454         return 0;
455 }
456
457 static inline
458 enum maple_type mas_parent_enum(struct ma_state *mas, struct maple_enode *enode)
459 {
460         return mte_parent_enum(ma_enode_ptr(mte_to_node(enode)->parent), mas->tree);
461 }
462
463 /*
464  * mte_set_parent() - Set the parent node and encode the slot
465  * @enode: The encoded maple node.
466  * @parent: The encoded maple node that is the parent of @enode.
467  * @slot: The slot that @enode resides in @parent.
468  *
469  * Slot number is encoded in the enode->parent bit 3-6 or 2-6, depending on the
470  * parent type.
471  */
472 static inline
473 void mte_set_parent(struct maple_enode *enode, const struct maple_enode *parent,
474                     unsigned char slot)
475 {
476         unsigned long val = (unsigned long)parent;
477         unsigned long shift;
478         unsigned long type;
479         enum maple_type p_type = mte_node_type(parent);
480
481         BUG_ON(p_type == maple_dense);
482         BUG_ON(p_type == maple_leaf_64);
483
484         switch (p_type) {
485         case maple_range_64:
486         case maple_arange_64:
487                 shift = MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
488                 type = MAPLE_PARENT_RANGE64;
489                 break;
490         default:
491         case maple_dense:
492         case maple_leaf_64:
493                 shift = type = 0;
494                 break;
495         }
496
497         val &= ~MAPLE_NODE_MASK; /* Clear all node metadata in parent */
498         val |= (slot << shift) | type;
499         mte_to_node(enode)->parent = ma_parent_ptr(val);
500 }
501
502 /*
503  * mte_parent_slot() - get the parent slot of @enode.
504  * @enode: The encoded maple node.
505  *
506  * Return: The slot in the parent node where @enode resides.
507  */
508 static inline unsigned int mte_parent_slot(const struct maple_enode *enode)
509 {
510         unsigned long val = (unsigned long)mte_to_node(enode)->parent;
511
512         if (val & MA_ROOT_PARENT)
513                 return 0;
514
515         /*
516          * Okay to use MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK as the last bit will be lost
517          * by shift if the parent shift is MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT
518          */
519         return (val & MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK) >> mte_parent_shift(val);
520 }
521
522 /*
523  * mte_parent() - Get the parent of @node.
524  * @node: The encoded maple node.
525  *
526  * Return: The parent maple node.
527  */
528 static inline struct maple_node *mte_parent(const struct maple_enode *enode)
529 {
530         return (void *)((unsigned long)
531                         (mte_to_node(enode)->parent) & ~MAPLE_NODE_MASK);
532 }
533
534 /*
535  * ma_dead_node() - check if the @enode is dead.
536  * @enode: The encoded maple node
537  *
538  * Return: true if dead, false otherwise.
539  */
540 static inline bool ma_dead_node(const struct maple_node *node)
541 {
542         struct maple_node *parent = (void *)((unsigned long)
543                                              node->parent & ~MAPLE_NODE_MASK);
544
545         return (parent == node);
546 }
547 /*
548  * mte_dead_node() - check if the @enode is dead.
549  * @enode: The encoded maple node
550  *
551  * Return: true if dead, false otherwise.
552  */
553 static inline bool mte_dead_node(const struct maple_enode *enode)
554 {
555         struct maple_node *parent, *node;
556
557         node = mte_to_node(enode);
558         parent = mte_parent(enode);
559         return (parent == node);
560 }
561
562 /*
563  * mas_allocated() - Get the number of nodes allocated in a maple state.
564  * @mas: The maple state
565  *
566  * The ma_state alloc member is overloaded to hold a pointer to the first
567  * allocated node or to the number of requested nodes to allocate.  If bit 0 is
568  * set, then the alloc contains the number of requested nodes.  If there is an
569  * allocated node, then the total allocated nodes is in that node.
570  *
571  * Return: The total number of nodes allocated
572  */
573 static inline unsigned long mas_allocated(const struct ma_state *mas)
574 {
575         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1))
576                 return 0;
577
578         return mas->alloc->total;
579 }
580
581 /*
582  * mas_set_alloc_req() - Set the requested number of allocations.
583  * @mas: the maple state
584  * @count: the number of allocations.
585  *
586  * The requested number of allocations is either in the first allocated node,
587  * located in @mas->alloc->request_count, or directly in @mas->alloc if there is
588  * no allocated node.  Set the request either in the node or do the necessary
589  * encoding to store in @mas->alloc directly.
590  */
591 static inline void mas_set_alloc_req(struct ma_state *mas, unsigned long count)
592 {
593         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)) {
594                 if (!count)
595                         mas->alloc = NULL;
596                 else
597                         mas->alloc = (struct maple_alloc *)(((count) << 1U) | 1U);
598                 return;
599         }
600
601         mas->alloc->request_count = count;
602 }
603
604 /*
605  * mas_alloc_req() - get the requested number of allocations.
606  * @mas: The maple state
607  *
608  * The alloc count is either stored directly in @mas, or in
609  * @mas->alloc->request_count if there is at least one node allocated.  Decode
610  * the request count if it's stored directly in @mas->alloc.
611  *
612  * Return: The allocation request count.
613  */
614 static inline unsigned int mas_alloc_req(const struct ma_state *mas)
615 {
616         if ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)
617                 return (unsigned long)(mas->alloc) >> 1;
618         else if (mas->alloc)
619                 return mas->alloc->request_count;
620         return 0;
621 }
622
623 /*
624  * ma_pivots() - Get a pointer to the maple node pivots.
625  * @node - the maple node
626  * @type - the node type
627  *
628  * Return: A pointer to the maple node pivots
629  */
630 static inline unsigned long *ma_pivots(struct maple_node *node,
631                                            enum maple_type type)
632 {
633         switch (type) {
634         case maple_arange_64:
635                 return node->ma64.pivot;
636         case maple_range_64:
637         case maple_leaf_64:
638                 return node->mr64.pivot;
639         case maple_dense:
640                 return NULL;
641         }
642         return NULL;
643 }
644
645 /*
646  * ma_gaps() - Get a pointer to the maple node gaps.
647  * @node - the maple node
648  * @type - the node type
649  *
650  * Return: A pointer to the maple node gaps
651  */
652 static inline unsigned long *ma_gaps(struct maple_node *node,
653                                      enum maple_type type)
654 {
655         switch (type) {
656         case maple_arange_64:
657                 return node->ma64.gap;
658         case maple_range_64:
659         case maple_leaf_64:
660         case maple_dense:
661                 return NULL;
662         }
663         return NULL;
664 }
665
666 /*
667  * mte_pivot() - Get the pivot at @piv of the maple encoded node.
668  * @mn: The maple encoded node.
669  * @piv: The pivot.
670  *
671  * Return: the pivot at @piv of @mn.
672  */
673 static inline unsigned long mte_pivot(const struct maple_enode *mn,
674                                  unsigned char piv)
675 {
676         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
677         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
678
679         if (piv >= mt_pivots[type]) {
680                 WARN_ON(1);
681                 return 0;
682         }
683         switch (type) {
684         case maple_arange_64:
685                 return node->ma64.pivot[piv];
686         case maple_range_64:
687         case maple_leaf_64:
688                 return node->mr64.pivot[piv];
689         case maple_dense:
690                 return 0;
691         }
692         return 0;
693 }
694
695 /*
696  * mas_safe_pivot() - get the pivot at @piv or mas->max.
697  * @mas: The maple state
698  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
699  * @piv: The pivot to fetch
700  * @type: The maple node type
701  *
702  * Return: The pivot at @piv within the limit of the @pivots array, @mas->max
703  * otherwise.
704  */
705 static inline unsigned long
706 mas_safe_pivot(const struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
707                unsigned char piv, enum maple_type type)
708 {
709         if (piv >= mt_pivots[type])
710                 return mas->max;
711
712         return pivots[piv];
713 }
714
715 /*
716  * mas_safe_min() - Return the minimum for a given offset.
717  * @mas: The maple state
718  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
719  * @offset: The offset into the pivot array
720  *
721  * Return: The minimum range value that is contained in @offset.
722  */
723 static inline unsigned long
724 mas_safe_min(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots, unsigned char offset)
725 {
726         if (likely(offset))
727                 return pivots[offset - 1] + 1;
728
729         return mas->min;
730 }
731
732 /*
733  * mas_logical_pivot() - Get the logical pivot of a given offset.
734  * @mas: The maple state
735  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
736  * @offset: The offset into the pivot array
737  * @type: The maple node type
738  *
739  * When there is no value at a pivot (beyond the end of the data), then the
740  * pivot is actually @mas->max.
741  *
742  * Return: the logical pivot of a given @offset.
743  */
744 static inline unsigned long
745 mas_logical_pivot(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
746                   unsigned char offset, enum maple_type type)
747 {
748         unsigned long lpiv = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
749
750         if (likely(lpiv))
751                 return lpiv;
752
753         if (likely(offset))
754                 return mas->max;
755
756         return lpiv;
757 }
758
759 /*
760  * mte_set_pivot() - Set a pivot to a value in an encoded maple node.
761  * @mn: The encoded maple node
762  * @piv: The pivot offset
763  * @val: The value of the pivot
764  */
765 static inline void mte_set_pivot(struct maple_enode *mn, unsigned char piv,
766                                 unsigned long val)
767 {
768         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
769         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
770
771         BUG_ON(piv >= mt_pivots[type]);
772         switch (type) {
773         default:
774         case maple_range_64:
775         case maple_leaf_64:
776                 node->mr64.pivot[piv] = val;
777                 break;
778         case maple_arange_64:
779                 node->ma64.pivot[piv] = val;
780                 break;
781         case maple_dense:
782                 break;
783         }
784
785 }
786
787 /*
788  * ma_slots() - Get a pointer to the maple node slots.
789  * @mn: The maple node
790  * @mt: The maple node type
791  *
792  * Return: A pointer to the maple node slots
793  */
794 static inline void __rcu **ma_slots(struct maple_node *mn, enum maple_type mt)
795 {
796         switch (mt) {
797         default:
798         case maple_arange_64:
799                 return mn->ma64.slot;
800         case maple_range_64:
801         case maple_leaf_64:
802                 return mn->mr64.slot;
803         case maple_dense:
804                 return mn->slot;
805         }
806 }
807
808 static inline bool mt_locked(const struct maple_tree *mt)
809 {
810         return mt_external_lock(mt) ? mt_lock_is_held(mt) :
811                 lockdep_is_held(&mt->ma_lock);
812 }
813
814 static inline void *mt_slot(const struct maple_tree *mt,
815                 void __rcu **slots, unsigned char offset)
816 {
817         return rcu_dereference_check(slots[offset], mt_locked(mt));
818 }
819
820 /*
821  * mas_slot_locked() - Get the slot value when holding the maple tree lock.
822  * @mas: The maple state
823  * @slots: The pointer to the slots
824  * @offset: The offset into the slots array to fetch
825  *
826  * Return: The entry stored in @slots at the @offset.
827  */
828 static inline void *mas_slot_locked(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
829                                        unsigned char offset)
830 {
831         return rcu_dereference_protected(slots[offset], mt_locked(mas->tree));
832 }
833
834 /*
835  * mas_slot() - Get the slot value when not holding the maple tree lock.
836  * @mas: The maple state
837  * @slots: The pointer to the slots
838  * @offset: The offset into the slots array to fetch
839  *
840  * Return: The entry stored in @slots at the @offset
841  */
842 static inline void *mas_slot(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
843                              unsigned char offset)
844 {
845         return mt_slot(mas->tree, slots, offset);
846 }
847
848 /*
849  * mas_root() - Get the maple tree root.
850  * @mas: The maple state.
851  *
852  * Return: The pointer to the root of the tree
853  */
854 static inline void *mas_root(struct ma_state *mas)
855 {
856         return rcu_dereference_check(mas->tree->ma_root, mt_locked(mas->tree));
857 }
858
859 static inline void *mt_root_locked(struct maple_tree *mt)
860 {
861         return rcu_dereference_protected(mt->ma_root, mt_locked(mt));
862 }
863
864 /*
865  * mas_root_locked() - Get the maple tree root when holding the maple tree lock.
866  * @mas: The maple state.
867  *
868  * Return: The pointer to the root of the tree
869  */
870 static inline void *mas_root_locked(struct ma_state *mas)
871 {
872         return mt_root_locked(mas->tree);
873 }
874
875 static inline struct maple_metadata *ma_meta(struct maple_node *mn,
876                                              enum maple_type mt)
877 {
878         switch (mt) {
879         case maple_arange_64:
880                 return &mn->ma64.meta;
881         default:
882                 return &mn->mr64.meta;
883         }
884 }
885
886 /*
887  * ma_set_meta() - Set the metadata information of a node.
888  * @mn: The maple node
889  * @mt: The maple node type
890  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
891  * @end: The end of the data in this node.
892  */
893 static inline void ma_set_meta(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
894                                unsigned char offset, unsigned char end)
895 {
896         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
897
898         meta->gap = offset;
899         meta->end = end;
900 }
901
902 /*
903  * ma_meta_end() - Get the data end of a node from the metadata
904  * @mn: The maple node
905  * @mt: The maple node type
906  */
907 static inline unsigned char ma_meta_end(struct maple_node *mn,
908                                         enum maple_type mt)
909 {
910         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
911
912         return meta->end;
913 }
914
915 /*
916  * ma_meta_gap() - Get the largest gap location of a node from the metadata
917  * @mn: The maple node
918  * @mt: The maple node type
919  */
920 static inline unsigned char ma_meta_gap(struct maple_node *mn,
921                                         enum maple_type mt)
922 {
923         BUG_ON(mt != maple_arange_64);
924
925         return mn->ma64.meta.gap;
926 }
927
928 /*
929  * ma_set_meta_gap() - Set the largest gap location in a nodes metadata
930  * @mn: The maple node
931  * @mn: The maple node type
932  * @offset: The location of the largest gap.
933  */
934 static inline void ma_set_meta_gap(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
935                                    unsigned char offset)
936 {
937
938         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
939
940         meta->gap = offset;
941 }
942
943 /*
944  * mat_add() - Add a @dead_enode to the ma_topiary of a list of dead nodes.
945  * @mat - the ma_topiary, a linked list of dead nodes.
946  * @dead_enode - the node to be marked as dead and added to the tail of the list
947  *
948  * Add the @dead_enode to the linked list in @mat.
949  */
950 static inline void mat_add(struct ma_topiary *mat,
951                            struct maple_enode *dead_enode)
952 {
953         mte_set_node_dead(dead_enode);
954         mte_to_mat(dead_enode)->next = NULL;
955         if (!mat->tail) {
956                 mat->tail = mat->head = dead_enode;
957                 return;
958         }
959
960         mte_to_mat(mat->tail)->next = dead_enode;
961         mat->tail = dead_enode;
962 }
963
964 static void mte_destroy_walk(struct maple_enode *, struct maple_tree *);
965 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used);
966
967 /*
968  * mas_mat_free() - Free all nodes in a dead list.
969  * @mas - the maple state
970  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
971  *
972  * Free walk a dead list.
973  */
974 static void mas_mat_free(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
975 {
976         struct maple_enode *next;
977
978         while (mat->head) {
979                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
980                 mas_free(mas, mat->head);
981                 mat->head = next;
982         }
983 }
984
985 /*
986  * mas_mat_destroy() - Free all nodes and subtrees in a dead list.
987  * @mas - the maple state
988  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
989  *
990  * Destroy walk a dead list.
991  */
992 static void mas_mat_destroy(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
993 {
994         struct maple_enode *next;
995
996         while (mat->head) {
997                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
998                 mte_destroy_walk(mat->head, mat->mtree);
999                 mat->head = next;
1000         }
1001 }
1002 /*
1003  * mas_descend() - Descend into the slot stored in the ma_state.
1004  * @mas - the maple state.
1005  *
1006  * Note: Not RCU safe, only use in write side or debug code.
1007  */
1008 static inline void mas_descend(struct ma_state *mas)
1009 {
1010         enum maple_type type;
1011         unsigned long *pivots;
1012         struct maple_node *node;
1013         void __rcu **slots;
1014
1015         node = mas_mn(mas);
1016         type = mte_node_type(mas->node);
1017         pivots = ma_pivots(node, type);
1018         slots = ma_slots(node, type);
1019
1020         if (mas->offset)
1021                 mas->min = pivots[mas->offset - 1] + 1;
1022         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
1023         mas->node = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
1024 }
1025
1026 /*
1027  * mte_set_gap() - Set a maple node gap.
1028  * @mn: The encoded maple node
1029  * @gap: The offset of the gap to set
1030  * @val: The gap value
1031  */
1032 static inline void mte_set_gap(const struct maple_enode *mn,
1033                                  unsigned char gap, unsigned long val)
1034 {
1035         switch (mte_node_type(mn)) {
1036         default:
1037                 break;
1038         case maple_arange_64:
1039                 mte_to_node(mn)->ma64.gap[gap] = val;
1040                 break;
1041         }
1042 }
1043
1044 /*
1045  * mas_ascend() - Walk up a level of the tree.
1046  * @mas: The maple state
1047  *
1048  * Sets the @mas->max and @mas->min to the correct values when walking up.  This
1049  * may cause several levels of walking up to find the correct min and max.
1050  * May find a dead node which will cause a premature return.
1051  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise
1052  */
1053 static int mas_ascend(struct ma_state *mas)
1054 {
1055         struct maple_enode *p_enode; /* parent enode. */
1056         struct maple_enode *a_enode; /* ancestor enode. */
1057         struct maple_node *a_node; /* ancestor node. */
1058         struct maple_node *p_node; /* parent node. */
1059         unsigned char a_slot;
1060         enum maple_type a_type;
1061         unsigned long min, max;
1062         unsigned long *pivots;
1063         unsigned char offset;
1064         bool set_max = false, set_min = false;
1065
1066         a_node = mas_mn(mas);
1067         if (ma_is_root(a_node)) {
1068                 mas->offset = 0;
1069                 return 0;
1070         }
1071
1072         p_node = mte_parent(mas->node);
1073         if (unlikely(a_node == p_node))
1074                 return 1;
1075         a_type = mas_parent_enum(mas, mas->node);
1076         offset = mte_parent_slot(mas->node);
1077         a_enode = mt_mk_node(p_node, a_type);
1078
1079         /* Check to make sure all parent information is still accurate */
1080         if (p_node != mte_parent(mas->node))
1081                 return 1;
1082
1083         mas->node = a_enode;
1084         mas->offset = offset;
1085
1086         if (mte_is_root(a_enode)) {
1087                 mas->max = ULONG_MAX;
1088                 mas->min = 0;
1089                 return 0;
1090         }
1091
1092         min = 0;
1093         max = ULONG_MAX;
1094         do {
1095                 p_enode = a_enode;
1096                 a_type = mas_parent_enum(mas, p_enode);
1097                 a_node = mte_parent(p_enode);
1098                 a_slot = mte_parent_slot(p_enode);
1099                 pivots = ma_pivots(a_node, a_type);
1100                 a_enode = mt_mk_node(a_node, a_type);
1101
1102                 if (!set_min && a_slot) {
1103                         set_min = true;
1104                         min = pivots[a_slot - 1] + 1;
1105                 }
1106
1107                 if (!set_max && a_slot < mt_pivots[a_type]) {
1108                         set_max = true;
1109                         max = pivots[a_slot];
1110                 }
1111
1112                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1113                         return 1;
1114
1115                 if (unlikely(ma_is_root(a_node)))
1116                         break;
1117
1118         } while (!set_min || !set_max);
1119
1120         mas->max = max;
1121         mas->min = min;
1122         return 0;
1123 }
1124
1125 /*
1126  * mas_pop_node() - Get a previously allocated maple node from the maple state.
1127  * @mas: The maple state
1128  *
1129  * Return: A pointer to a maple node.
1130  */
1131 static inline struct maple_node *mas_pop_node(struct ma_state *mas)
1132 {
1133         struct maple_alloc *ret, *node = mas->alloc;
1134         unsigned long total = mas_allocated(mas);
1135         unsigned int req = mas_alloc_req(mas);
1136
1137         /* nothing or a request pending. */
1138         if (WARN_ON(!total))
1139                 return NULL;
1140
1141         if (total == 1) {
1142                 /* single allocation in this ma_state */
1143                 mas->alloc = NULL;
1144                 ret = node;
1145                 goto single_node;
1146         }
1147
1148         if (node->node_count == 1) {
1149                 /* Single allocation in this node. */
1150                 mas->alloc = node->slot[0];
1151                 mas->alloc->total = node->total - 1;
1152                 ret = node;
1153                 goto new_head;
1154         }
1155         node->total--;
1156         ret = node->slot[--node->node_count];
1157         node->slot[node->node_count] = NULL;
1158
1159 single_node:
1160 new_head:
1161         if (req) {
1162                 req++;
1163                 mas_set_alloc_req(mas, req);
1164         }
1165
1166         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
1167         return (struct maple_node *)ret;
1168 }
1169
1170 /*
1171  * mas_push_node() - Push a node back on the maple state allocation.
1172  * @mas: The maple state
1173  * @used: The used maple node
1174  *
1175  * Stores the maple node back into @mas->alloc for reuse.  Updates allocated and
1176  * requested node count as necessary.
1177  */
1178 static inline void mas_push_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *used)
1179 {
1180         struct maple_alloc *reuse = (struct maple_alloc *)used;
1181         struct maple_alloc *head = mas->alloc;
1182         unsigned long count;
1183         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1184
1185         count = mas_allocated(mas);
1186
1187         reuse->request_count = 0;
1188         reuse->node_count = 0;
1189         if (count && (head->node_count < MAPLE_ALLOC_SLOTS)) {
1190                 head->slot[head->node_count++] = reuse;
1191                 head->total++;
1192                 goto done;
1193         }
1194
1195         reuse->total = 1;
1196         if ((head) && !((unsigned long)head & 0x1)) {
1197                 reuse->slot[0] = head;
1198                 reuse->node_count = 1;
1199                 reuse->total += head->total;
1200         }
1201
1202         mas->alloc = reuse;
1203 done:
1204         if (requested > 1)
1205                 mas_set_alloc_req(mas, requested - 1);
1206 }
1207
1208 /*
1209  * mas_alloc_nodes() - Allocate nodes into a maple state
1210  * @mas: The maple state
1211  * @gfp: The GFP Flags
1212  */
1213 static inline void mas_alloc_nodes(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
1214 {
1215         struct maple_alloc *node;
1216         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1217         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1218         unsigned int count;
1219         void **slots = NULL;
1220         unsigned int max_req = 0;
1221
1222         if (!requested)
1223                 return;
1224
1225         mas_set_alloc_req(mas, 0);
1226         if (mas->mas_flags & MA_STATE_PREALLOC) {
1227                 if (allocated)
1228                         return;
1229                 WARN_ON(!allocated);
1230         }
1231
1232         if (!allocated || mas->alloc->node_count == MAPLE_ALLOC_SLOTS) {
1233                 node = (struct maple_alloc *)mt_alloc_one(gfp);
1234                 if (!node)
1235                         goto nomem_one;
1236
1237                 if (allocated) {
1238                         node->slot[0] = mas->alloc;
1239                         node->node_count = 1;
1240                 } else {
1241                         node->node_count = 0;
1242                 }
1243
1244                 mas->alloc = node;
1245                 node->total = ++allocated;
1246                 requested--;
1247         }
1248
1249         node = mas->alloc;
1250         node->request_count = 0;
1251         while (requested) {
1252                 max_req = MAPLE_ALLOC_SLOTS;
1253                 if (node->node_count) {
1254                         unsigned int offset = node->node_count;
1255
1256                         slots = (void **)&node->slot[offset];
1257                         max_req -= offset;
1258                 } else {
1259                         slots = (void **)&node->slot;
1260                 }
1261
1262                 max_req = min(requested, max_req);
1263                 count = mt_alloc_bulk(gfp, max_req, slots);
1264                 if (!count)
1265                         goto nomem_bulk;
1266
1267                 node->node_count += count;
1268                 allocated += count;
1269                 node = node->slot[0];
1270                 node->node_count = 0;
1271                 node->request_count = 0;
1272                 requested -= count;
1273         }
1274         mas->alloc->total = allocated;
1275         return;
1276
1277 nomem_bulk:
1278         /* Clean up potential freed allocations on bulk failure */
1279         memset(slots, 0, max_req * sizeof(unsigned long));
1280 nomem_one:
1281         mas_set_alloc_req(mas, requested);
1282         if (mas->alloc && !(((unsigned long)mas->alloc & 0x1)))
1283                 mas->alloc->total = allocated;
1284         mas_set_err(mas, -ENOMEM);
1285 }
1286
1287 /*
1288  * mas_free() - Free an encoded maple node
1289  * @mas: The maple state
1290  * @used: The encoded maple node to free.
1291  *
1292  * Uses rcu free if necessary, pushes @used back on the maple state allocations
1293  * otherwise.
1294  */
1295 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used)
1296 {
1297         struct maple_node *tmp = mte_to_node(used);
1298
1299         if (mt_in_rcu(mas->tree))
1300                 ma_free_rcu(tmp);
1301         else
1302                 mas_push_node(mas, tmp);
1303 }
1304
1305 /*
1306  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1307  * there is not enough nodes.
1308  * @mas: The maple state
1309  * @count: The number of nodes needed
1310  * @gfp: the gfp flags
1311  */
1312 static void mas_node_count_gfp(struct ma_state *mas, int count, gfp_t gfp)
1313 {
1314         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1315
1316         if (allocated < count) {
1317                 mas_set_alloc_req(mas, count - allocated);
1318                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
1319         }
1320 }
1321
1322 /*
1323  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1324  * there is not enough nodes.
1325  * @mas: The maple state
1326  * @count: The number of nodes needed
1327  *
1328  * Note: Uses GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN for gfp flags.
1329  */
1330 static void mas_node_count(struct ma_state *mas, int count)
1331 {
1332         return mas_node_count_gfp(mas, count, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1333 }
1334
1335 /*
1336  * mas_start() - Sets up maple state for operations.
1337  * @mas: The maple state.
1338  *
1339  * If mas->node == MAS_START, then set the min, max and depth to
1340  * defaults.
1341  *
1342  * Return:
1343  * - If mas->node is an error or not MAS_START, return NULL.
1344  * - If it's an empty tree:     NULL & mas->node == MAS_NONE
1345  * - If it's a single entry:    The entry & mas->node == MAS_ROOT
1346  * - If it's a tree:            NULL & mas->node == safe root node.
1347  */
1348 static inline struct maple_enode *mas_start(struct ma_state *mas)
1349 {
1350         if (likely(mas_is_start(mas))) {
1351                 struct maple_enode *root;
1352
1353                 mas->min = 0;
1354                 mas->max = ULONG_MAX;
1355                 mas->depth = 0;
1356
1357                 root = mas_root(mas);
1358                 /* Tree with nodes */
1359                 if (likely(xa_is_node(root))) {
1360                         mas->depth = 1;
1361                         mas->node = mte_safe_root(root);
1362                         mas->offset = 0;
1363                         return NULL;
1364                 }
1365
1366                 /* empty tree */
1367                 if (unlikely(!root)) {
1368                         mas->node = MAS_NONE;
1369                         mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1370                         return NULL;
1371                 }
1372
1373                 /* Single entry tree */
1374                 mas->node = MAS_ROOT;
1375                 mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1376
1377                 /* Single entry tree. */
1378                 if (mas->index > 0)
1379                         return NULL;
1380
1381                 return root;
1382         }
1383
1384         return NULL;
1385 }
1386
1387 /*
1388  * ma_data_end() - Find the end of the data in a node.
1389  * @node: The maple node
1390  * @type: The maple node type
1391  * @pivots: The array of pivots in the node
1392  * @max: The maximum value in the node
1393  *
1394  * Uses metadata to find the end of the data when possible.
1395  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1396  */
1397 static inline unsigned char ma_data_end(struct maple_node *node,
1398                                         enum maple_type type,
1399                                         unsigned long *pivots,
1400                                         unsigned long max)
1401 {
1402         unsigned char offset;
1403
1404         if (type == maple_arange_64)
1405                 return ma_meta_end(node, type);
1406
1407         offset = mt_pivots[type] - 1;
1408         if (likely(!pivots[offset]))
1409                 return ma_meta_end(node, type);
1410
1411         if (likely(pivots[offset] == max))
1412                 return offset;
1413
1414         return mt_pivots[type];
1415 }
1416
1417 /*
1418  * mas_data_end() - Find the end of the data (slot).
1419  * @mas: the maple state
1420  *
1421  * This method is optimized to check the metadata of a node if the node type
1422  * supports data end metadata.
1423  *
1424  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1425  */
1426 static inline unsigned char mas_data_end(struct ma_state *mas)
1427 {
1428         enum maple_type type;
1429         struct maple_node *node;
1430         unsigned char offset;
1431         unsigned long *pivots;
1432
1433         type = mte_node_type(mas->node);
1434         node = mas_mn(mas);
1435         if (type == maple_arange_64)
1436                 return ma_meta_end(node, type);
1437
1438         pivots = ma_pivots(node, type);
1439         offset = mt_pivots[type] - 1;
1440         if (likely(!pivots[offset]))
1441                 return ma_meta_end(node, type);
1442
1443         if (likely(pivots[offset] == mas->max))
1444                 return offset;
1445
1446         return mt_pivots[type];
1447 }
1448
1449 /*
1450  * mas_leaf_max_gap() - Returns the largest gap in a leaf node
1451  * @mas - the maple state
1452  *
1453  * Return: The maximum gap in the leaf.
1454  */
1455 static unsigned long mas_leaf_max_gap(struct ma_state *mas)
1456 {
1457         enum maple_type mt;
1458         unsigned long pstart, gap, max_gap;
1459         struct maple_node *mn;
1460         unsigned long *pivots;
1461         void __rcu **slots;
1462         unsigned char i;
1463         unsigned char max_piv;
1464
1465         mt = mte_node_type(mas->node);
1466         mn = mas_mn(mas);
1467         slots = ma_slots(mn, mt);
1468         max_gap = 0;
1469         if (unlikely(ma_is_dense(mt))) {
1470                 gap = 0;
1471                 for (i = 0; i < mt_slots[mt]; i++) {
1472                         if (slots[i]) {
1473                                 if (gap > max_gap)
1474                                         max_gap = gap;
1475                                 gap = 0;
1476                         } else {
1477                                 gap++;
1478                         }
1479                 }
1480                 if (gap > max_gap)
1481                         max_gap = gap;
1482                 return max_gap;
1483         }
1484
1485         /*
1486          * Check the first implied pivot optimizes the loop below and slot 1 may
1487          * be skipped if there is a gap in slot 0.
1488          */
1489         pivots = ma_pivots(mn, mt);
1490         if (likely(!slots[0])) {
1491                 max_gap = pivots[0] - mas->min + 1;
1492                 i = 2;
1493         } else {
1494                 i = 1;
1495         }
1496
1497         /* reduce max_piv as the special case is checked before the loop */
1498         max_piv = ma_data_end(mn, mt, pivots, mas->max) - 1;
1499         /*
1500          * Check end implied pivot which can only be a gap on the right most
1501          * node.
1502          */
1503         if (unlikely(mas->max == ULONG_MAX) && !slots[max_piv + 1]) {
1504                 gap = ULONG_MAX - pivots[max_piv];
1505                 if (gap > max_gap)
1506                         max_gap = gap;
1507         }
1508
1509         for (; i <= max_piv; i++) {
1510                 /* data == no gap. */
1511                 if (likely(slots[i]))
1512                         continue;
1513
1514                 pstart = pivots[i - 1];
1515                 gap = pivots[i] - pstart;
1516                 if (gap > max_gap)
1517                         max_gap = gap;
1518
1519                 /* There cannot be two gaps in a row. */
1520                 i++;
1521         }
1522         return max_gap;
1523 }
1524
1525 /*
1526  * ma_max_gap() - Get the maximum gap in a maple node (non-leaf)
1527  * @node: The maple node
1528  * @gaps: The pointer to the gaps
1529  * @mt: The maple node type
1530  * @*off: Pointer to store the offset location of the gap.
1531  *
1532  * Uses the metadata data end to scan backwards across set gaps.
1533  *
1534  * Return: The maximum gap value
1535  */
1536 static inline unsigned long
1537 ma_max_gap(struct maple_node *node, unsigned long *gaps, enum maple_type mt,
1538             unsigned char *off)
1539 {
1540         unsigned char offset, i;
1541         unsigned long max_gap = 0;
1542
1543         i = offset = ma_meta_end(node, mt);
1544         do {
1545                 if (gaps[i] > max_gap) {
1546                         max_gap = gaps[i];
1547                         offset = i;
1548                 }
1549         } while (i--);
1550
1551         *off = offset;
1552         return max_gap;
1553 }
1554
1555 /*
1556  * mas_max_gap() - find the largest gap in a non-leaf node and set the slot.
1557  * @mas: The maple state.
1558  *
1559  * If the metadata gap is set to MAPLE_ARANGE64_META_MAX, there is no gap.
1560  *
1561  * Return: The gap value.
1562  */
1563 static inline unsigned long mas_max_gap(struct ma_state *mas)
1564 {
1565         unsigned long *gaps;
1566         unsigned char offset;
1567         enum maple_type mt;
1568         struct maple_node *node;
1569
1570         mt = mte_node_type(mas->node);
1571         if (ma_is_leaf(mt))
1572                 return mas_leaf_max_gap(mas);
1573
1574         node = mas_mn(mas);
1575         offset = ma_meta_gap(node, mt);
1576         if (offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1577                 return 0;
1578
1579         gaps = ma_gaps(node, mt);
1580         return gaps[offset];
1581 }
1582
1583 /*
1584  * mas_parent_gap() - Set the parent gap and any gaps above, as needed
1585  * @mas: The maple state
1586  * @offset: The gap offset in the parent to set
1587  * @new: The new gap value.
1588  *
1589  * Set the parent gap then continue to set the gap upwards, using the metadata
1590  * of the parent to see if it is necessary to check the node above.
1591  */
1592 static inline void mas_parent_gap(struct ma_state *mas, unsigned char offset,
1593                 unsigned long new)
1594 {
1595         unsigned long meta_gap = 0;
1596         struct maple_node *pnode;
1597         struct maple_enode *penode;
1598         unsigned long *pgaps;
1599         unsigned char meta_offset;
1600         enum maple_type pmt;
1601
1602         pnode = mte_parent(mas->node);
1603         pmt = mas_parent_enum(mas, mas->node);
1604         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1605         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1606
1607 ascend:
1608         meta_offset = ma_meta_gap(pnode, pmt);
1609         if (meta_offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1610                 meta_gap = 0;
1611         else
1612                 meta_gap = pgaps[meta_offset];
1613
1614         pgaps[offset] = new;
1615
1616         if (meta_gap == new)
1617                 return;
1618
1619         if (offset != meta_offset) {
1620                 if (meta_gap > new)
1621                         return;
1622
1623                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, offset);
1624         } else if (new < meta_gap) {
1625                 meta_offset = 15;
1626                 new = ma_max_gap(pnode, pgaps, pmt, &meta_offset);
1627                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, meta_offset);
1628         }
1629
1630         if (ma_is_root(pnode))
1631                 return;
1632
1633         /* Go to the parent node. */
1634         pnode = mte_parent(penode);
1635         pmt = mas_parent_enum(mas, penode);
1636         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1637         offset = mte_parent_slot(penode);
1638         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1639         goto ascend;
1640 }
1641
1642 /*
1643  * mas_update_gap() - Update a nodes gaps and propagate up if necessary.
1644  * @mas - the maple state.
1645  */
1646 static inline void mas_update_gap(struct ma_state *mas)
1647 {
1648         unsigned char pslot;
1649         unsigned long p_gap;
1650         unsigned long max_gap;
1651
1652         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
1653                 return;
1654
1655         if (mte_is_root(mas->node))
1656                 return;
1657
1658         max_gap = mas_max_gap(mas);
1659
1660         pslot = mte_parent_slot(mas->node);
1661         p_gap = ma_gaps(mte_parent(mas->node),
1662                         mas_parent_enum(mas, mas->node))[pslot];
1663
1664         if (p_gap != max_gap)
1665                 mas_parent_gap(mas, pslot, max_gap);
1666 }
1667
1668 /*
1669  * mas_adopt_children() - Set the parent pointer of all nodes in @parent to
1670  * @parent with the slot encoded.
1671  * @mas - the maple state (for the tree)
1672  * @parent - the maple encoded node containing the children.
1673  */
1674 static inline void mas_adopt_children(struct ma_state *mas,
1675                 struct maple_enode *parent)
1676 {
1677         enum maple_type type = mte_node_type(parent);
1678         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
1679         void __rcu **slots = ma_slots(node, type);
1680         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, type);
1681         struct maple_enode *child;
1682         unsigned char offset;
1683
1684         offset = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
1685         do {
1686                 child = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1687                 mte_set_parent(child, parent, offset);
1688         } while (offset--);
1689 }
1690
1691 /*
1692  * mas_replace() - Replace a maple node in the tree with mas->node.  Uses the
1693  * parent encoding to locate the maple node in the tree.
1694  * @mas - the ma_state to use for operations.
1695  * @advanced - boolean to adopt the child nodes and free the old node (false) or
1696  * leave the node (true) and handle the adoption and free elsewhere.
1697  */
1698 static inline void mas_replace(struct ma_state *mas, bool advanced)
1699         __must_hold(mas->tree->lock)
1700 {
1701         struct maple_node *mn = mas_mn(mas);
1702         struct maple_enode *old_enode;
1703         unsigned char offset = 0;
1704         void __rcu **slots = NULL;
1705
1706         if (ma_is_root(mn)) {
1707                 old_enode = mas_root_locked(mas);
1708         } else {
1709                 offset = mte_parent_slot(mas->node);
1710                 slots = ma_slots(mte_parent(mas->node),
1711                                  mas_parent_enum(mas, mas->node));
1712                 old_enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1713         }
1714
1715         if (!advanced && !mte_is_leaf(mas->node))
1716                 mas_adopt_children(mas, mas->node);
1717
1718         if (mte_is_root(mas->node)) {
1719                 mn->parent = ma_parent_ptr(
1720                               ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
1721                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
1722                 mas_set_height(mas);
1723         } else {
1724                 rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
1725         }
1726
1727         if (!advanced)
1728                 mas_free(mas, old_enode);
1729 }
1730
1731 /*
1732  * mas_new_child() - Find the new child of a node.
1733  * @mas: the maple state
1734  * @child: the maple state to store the child.
1735  */
1736 static inline bool mas_new_child(struct ma_state *mas, struct ma_state *child)
1737         __must_hold(mas->tree->lock)
1738 {
1739         enum maple_type mt;
1740         unsigned char offset;
1741         unsigned char end;
1742         unsigned long *pivots;
1743         struct maple_enode *entry;
1744         struct maple_node *node;
1745         void __rcu **slots;
1746
1747         mt = mte_node_type(mas->node);
1748         node = mas_mn(mas);
1749         slots = ma_slots(node, mt);
1750         pivots = ma_pivots(node, mt);
1751         end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
1752         for (offset = mas->offset; offset <= end; offset++) {
1753                 entry = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1754                 if (mte_parent(entry) == node) {
1755                         *child = *mas;
1756                         mas->offset = offset + 1;
1757                         child->offset = offset;
1758                         mas_descend(child);
1759                         child->offset = 0;
1760                         return true;
1761                 }
1762         }
1763         return false;
1764 }
1765
1766 /*
1767  * mab_shift_right() - Shift the data in mab right. Note, does not clean out the
1768  * old data or set b_node->b_end.
1769  * @b_node: the maple_big_node
1770  * @shift: the shift count
1771  */
1772 static inline void mab_shift_right(struct maple_big_node *b_node,
1773                                  unsigned char shift)
1774 {
1775         unsigned long size = b_node->b_end * sizeof(unsigned long);
1776
1777         memmove(b_node->pivot + shift, b_node->pivot, size);
1778         memmove(b_node->slot + shift, b_node->slot, size);
1779         if (b_node->type == maple_arange_64)
1780                 memmove(b_node->gap + shift, b_node->gap, size);
1781 }
1782
1783 /*
1784  * mab_middle_node() - Check if a middle node is needed (unlikely)
1785  * @b_node: the maple_big_node that contains the data.
1786  * @size: the amount of data in the b_node
1787  * @split: the potential split location
1788  * @slot_count: the size that can be stored in a single node being considered.
1789  *
1790  * Return: true if a middle node is required.
1791  */
1792 static inline bool mab_middle_node(struct maple_big_node *b_node, int split,
1793                                    unsigned char slot_count)
1794 {
1795         unsigned char size = b_node->b_end;
1796
1797         if (size >= 2 * slot_count)
1798                 return true;
1799
1800         if (!b_node->slot[split] && (size >= 2 * slot_count - 1))
1801                 return true;
1802
1803         return false;
1804 }
1805
1806 /*
1807  * mab_no_null_split() - ensure the split doesn't fall on a NULL
1808  * @b_node: the maple_big_node with the data
1809  * @split: the suggested split location
1810  * @slot_count: the number of slots in the node being considered.
1811  *
1812  * Return: the split location.
1813  */
1814 static inline int mab_no_null_split(struct maple_big_node *b_node,
1815                                     unsigned char split, unsigned char slot_count)
1816 {
1817         if (!b_node->slot[split]) {
1818                 /*
1819                  * If the split is less than the max slot && the right side will
1820                  * still be sufficient, then increment the split on NULL.
1821                  */
1822                 if ((split < slot_count - 1) &&
1823                     (b_node->b_end - split) > (mt_min_slots[b_node->type]))
1824                         split++;
1825                 else
1826                         split--;
1827         }
1828         return split;
1829 }
1830
1831 /*
1832  * mab_calc_split() - Calculate the split location and if there needs to be two
1833  * splits.
1834  * @bn: The maple_big_node with the data
1835  * @mid_split: The second split, if required.  0 otherwise.
1836  *
1837  * Return: The first split location.  The middle split is set in @mid_split.
1838  */
1839 static inline int mab_calc_split(struct ma_state *mas,
1840          struct maple_big_node *bn, unsigned char *mid_split, unsigned long min)
1841 {
1842         unsigned char b_end = bn->b_end;
1843         int split = b_end / 2; /* Assume equal split. */
1844         unsigned char slot_min, slot_count = mt_slots[bn->type];
1845
1846         /*
1847          * To support gap tracking, all NULL entries are kept together and a node cannot
1848          * end on a NULL entry, with the exception of the left-most leaf.  The
1849          * limitation means that the split of a node must be checked for this condition
1850          * and be able to put more data in one direction or the other.
1851          */
1852         if (unlikely((mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))) {
1853                 *mid_split = 0;
1854                 split = b_end - mt_min_slots[bn->type];
1855
1856                 if (!ma_is_leaf(bn->type))
1857                         return split;
1858
1859                 mas->mas_flags |= MA_STATE_REBALANCE;
1860                 if (!bn->slot[split])
1861                         split--;
1862                 return split;
1863         }
1864
1865         /*
1866          * Although extremely rare, it is possible to enter what is known as the 3-way
1867          * split scenario.  The 3-way split comes about by means of a store of a range
1868          * that overwrites the end and beginning of two full nodes.  The result is a set
1869          * of entries that cannot be stored in 2 nodes.  Sometimes, these two nodes can
1870          * also be located in different parent nodes which are also full.  This can
1871          * carry upwards all the way to the root in the worst case.
1872          */
1873         if (unlikely(mab_middle_node(bn, split, slot_count))) {
1874                 split = b_end / 3;
1875                 *mid_split = split * 2;
1876         } else {
1877                 slot_min = mt_min_slots[bn->type];
1878
1879                 *mid_split = 0;
1880                 /*
1881                  * Avoid having a range less than the slot count unless it
1882                  * causes one node to be deficient.
1883                  * NOTE: mt_min_slots is 1 based, b_end and split are zero.
1884                  */
1885                 while (((bn->pivot[split] - min) < slot_count - 1) &&
1886                        (split < slot_count - 1) && (b_end - split > slot_min))
1887                         split++;
1888         }
1889
1890         /* Avoid ending a node on a NULL entry */
1891         split = mab_no_null_split(bn, split, slot_count);
1892
1893         if (unlikely(*mid_split))
1894                 *mid_split = mab_no_null_split(bn, *mid_split, slot_count);
1895
1896         return split;
1897 }
1898
1899 /*
1900  * mas_mab_cp() - Copy data from a maple state inclusively to a maple_big_node
1901  * and set @b_node->b_end to the next free slot.
1902  * @mas: The maple state
1903  * @mas_start: The starting slot to copy
1904  * @mas_end: The end slot to copy (inclusively)
1905  * @b_node: The maple_big_node to place the data
1906  * @mab_start: The starting location in maple_big_node to store the data.
1907  */
1908 static inline void mas_mab_cp(struct ma_state *mas, unsigned char mas_start,
1909                         unsigned char mas_end, struct maple_big_node *b_node,
1910                         unsigned char mab_start)
1911 {
1912         enum maple_type mt;
1913         struct maple_node *node;
1914         void __rcu **slots;
1915         unsigned long *pivots, *gaps;
1916         int i = mas_start, j = mab_start;
1917         unsigned char piv_end;
1918
1919         node = mas_mn(mas);
1920         mt = mte_node_type(mas->node);
1921         pivots = ma_pivots(node, mt);
1922         if (!i) {
1923                 b_node->pivot[j] = pivots[i++];
1924                 if (unlikely(i > mas_end))
1925                         goto complete;
1926                 j++;
1927         }
1928
1929         piv_end = min(mas_end, mt_pivots[mt]);
1930         for (; i < piv_end; i++, j++) {
1931                 b_node->pivot[j] = pivots[i];
1932                 if (unlikely(!b_node->pivot[j]))
1933                         break;
1934
1935                 if (unlikely(mas->max == b_node->pivot[j]))
1936                         goto complete;
1937         }
1938
1939         if (likely(i <= mas_end))
1940                 b_node->pivot[j] = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, mt);
1941
1942 complete:
1943         b_node->b_end = ++j;
1944         j -= mab_start;
1945         slots = ma_slots(node, mt);
1946         memcpy(b_node->slot + mab_start, slots + mas_start, sizeof(void *) * j);
1947         if (!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree)) {
1948                 gaps = ma_gaps(node, mt);
1949                 memcpy(b_node->gap + mab_start, gaps + mas_start,
1950                        sizeof(unsigned long) * j);
1951         }
1952 }
1953
1954 /*
1955  * mas_leaf_set_meta() - Set the metadata of a leaf if possible.
1956  * @mas: The maple state
1957  * @node: The maple node
1958  * @pivots: pointer to the maple node pivots
1959  * @mt: The maple type
1960  * @end: The assumed end
1961  *
1962  * Note, end may be incremented within this function but not modified at the
1963  * source.  This is fine since the metadata is the last thing to be stored in a
1964  * node during a write.
1965  */
1966 static inline void mas_leaf_set_meta(struct ma_state *mas,
1967                 struct maple_node *node, unsigned long *pivots,
1968                 enum maple_type mt, unsigned char end)
1969 {
1970         /* There is no room for metadata already */
1971         if (mt_pivots[mt] <= end)
1972                 return;
1973
1974         if (pivots[end] && pivots[end] < mas->max)
1975                 end++;
1976
1977         if (end < mt_slots[mt] - 1)
1978                 ma_set_meta(node, mt, 0, end);
1979 }
1980
1981 /*
1982  * mab_mas_cp() - Copy data from maple_big_node to a maple encoded node.
1983  * @b_node: the maple_big_node that has the data
1984  * @mab_start: the start location in @b_node.
1985  * @mab_end: The end location in @b_node (inclusively)
1986  * @mas: The maple state with the maple encoded node.
1987  */
1988 static inline void mab_mas_cp(struct maple_big_node *b_node,
1989                               unsigned char mab_start, unsigned char mab_end,
1990                               struct ma_state *mas, bool new_max)
1991 {
1992         int i, j = 0;
1993         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
1994         struct maple_node *node = mte_to_node(mas->node);
1995         void __rcu **slots = ma_slots(node, mt);
1996         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, mt);
1997         unsigned long *gaps = NULL;
1998         unsigned char end;
1999
2000         if (mab_end - mab_start > mt_pivots[mt])
2001                 mab_end--;
2002
2003         if (!pivots[mt_pivots[mt] - 1])
2004                 slots[mt_pivots[mt]] = NULL;
2005
2006         i = mab_start;
2007         do {
2008                 pivots[j++] = b_node->pivot[i++];
2009         } while (i <= mab_end && likely(b_node->pivot[i]));
2010
2011         memcpy(slots, b_node->slot + mab_start,
2012                sizeof(void *) * (i - mab_start));
2013
2014         if (new_max)
2015                 mas->max = b_node->pivot[i - 1];
2016
2017         end = j - 1;
2018         if (likely(!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree))) {
2019                 unsigned long max_gap = 0;
2020                 unsigned char offset = 15;
2021
2022                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2023                 do {
2024                         gaps[--j] = b_node->gap[--i];
2025                         if (gaps[j] > max_gap) {
2026                                 offset = j;
2027                                 max_gap = gaps[j];
2028                         }
2029                 } while (j);
2030
2031                 ma_set_meta(node, mt, offset, end);
2032         } else {
2033                 mas_leaf_set_meta(mas, node, pivots, mt, end);
2034         }
2035 }
2036
2037 /*
2038  * mas_descend_adopt() - Descend through a sub-tree and adopt children.
2039  * @mas: the maple state with the maple encoded node of the sub-tree.
2040  *
2041  * Descend through a sub-tree and adopt children who do not have the correct
2042  * parents set.  Follow the parents which have the correct parents as they are
2043  * the new entries which need to be followed to find other incorrectly set
2044  * parents.
2045  */
2046 static inline void mas_descend_adopt(struct ma_state *mas)
2047 {
2048         struct ma_state list[3], next[3];
2049         int i, n;
2050
2051         /*
2052          * At each level there may be up to 3 correct parent pointers which indicates
2053          * the new nodes which need to be walked to find any new nodes at a lower level.
2054          */
2055
2056         for (i = 0; i < 3; i++) {
2057                 list[i] = *mas;
2058                 list[i].offset = 0;
2059                 next[i].offset = 0;
2060         }
2061         next[0] = *mas;
2062
2063         while (!mte_is_leaf(list[0].node)) {
2064                 n = 0;
2065                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2066                         if (mas_is_none(&list[i]))
2067                                 continue;
2068
2069                         if (i && list[i-1].node == list[i].node)
2070                                 continue;
2071
2072                         while ((n < 3) && (mas_new_child(&list[i], &next[n])))
2073                                 n++;
2074
2075                         mas_adopt_children(&list[i], list[i].node);
2076                 }
2077
2078                 while (n < 3)
2079                         next[n++].node = MAS_NONE;
2080
2081                 /* descend by setting the list to the children */
2082                 for (i = 0; i < 3; i++)
2083                         list[i] = next[i];
2084         }
2085 }
2086
2087 /*
2088  * mas_bulk_rebalance() - Rebalance the end of a tree after a bulk insert.
2089  * @mas: The maple state
2090  * @end: The maple node end
2091  * @mt: The maple node type
2092  */
2093 static inline void mas_bulk_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end,
2094                                       enum maple_type mt)
2095 {
2096         if (!(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
2097                 return;
2098
2099         if (mte_is_root(mas->node))
2100                 return;
2101
2102         if (end > mt_min_slots[mt]) {
2103                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
2104                 return;
2105         }
2106 }
2107
2108 /*
2109  * mas_store_b_node() - Store an @entry into the b_node while also copying the
2110  * data from a maple encoded node.
2111  * @wr_mas: the maple write state
2112  * @b_node: the maple_big_node to fill with data
2113  * @offset_end: the offset to end copying
2114  *
2115  * Return: The actual end of the data stored in @b_node
2116  */
2117 static noinline_for_kasan void mas_store_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
2118                 struct maple_big_node *b_node, unsigned char offset_end)
2119 {
2120         unsigned char slot;
2121         unsigned char b_end;
2122         /* Possible underflow of piv will wrap back to 0 before use. */
2123         unsigned long piv;
2124         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2125
2126         b_node->type = wr_mas->type;
2127         b_end = 0;
2128         slot = mas->offset;
2129         if (slot) {
2130                 /* Copy start data up to insert. */
2131                 mas_mab_cp(mas, 0, slot - 1, b_node, 0);
2132                 b_end = b_node->b_end;
2133                 piv = b_node->pivot[b_end - 1];
2134         } else
2135                 piv = mas->min - 1;
2136
2137         if (piv + 1 < mas->index) {
2138                 /* Handle range starting after old range */
2139                 b_node->slot[b_end] = wr_mas->content;
2140                 if (!wr_mas->content)
2141                         b_node->gap[b_end] = mas->index - 1 - piv;
2142                 b_node->pivot[b_end++] = mas->index - 1;
2143         }
2144
2145         /* Store the new entry. */
2146         mas->offset = b_end;
2147         b_node->slot[b_end] = wr_mas->entry;
2148         b_node->pivot[b_end] = mas->last;
2149
2150         /* Appended. */
2151         if (mas->last >= mas->max)
2152                 goto b_end;
2153
2154         /* Handle new range ending before old range ends */
2155         piv = mas_logical_pivot(mas, wr_mas->pivots, offset_end, wr_mas->type);
2156         if (piv > mas->last) {
2157                 if (piv == ULONG_MAX)
2158                         mas_bulk_rebalance(mas, b_node->b_end, wr_mas->type);
2159
2160                 if (offset_end != slot)
2161                         wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
2162                                                           offset_end);
2163
2164                 b_node->slot[++b_end] = wr_mas->content;
2165                 if (!wr_mas->content)
2166                         b_node->gap[b_end] = piv - mas->last + 1;
2167                 b_node->pivot[b_end] = piv;
2168         }
2169
2170         slot = offset_end + 1;
2171         if (slot > wr_mas->node_end)
2172                 goto b_end;
2173
2174         /* Copy end data to the end of the node. */
2175         mas_mab_cp(mas, slot, wr_mas->node_end + 1, b_node, ++b_end);
2176         b_node->b_end--;
2177         return;
2178
2179 b_end:
2180         b_node->b_end = b_end;
2181 }
2182
2183 /*
2184  * mas_prev_sibling() - Find the previous node with the same parent.
2185  * @mas: the maple state
2186  *
2187  * Return: True if there is a previous sibling, false otherwise.
2188  */
2189 static inline bool mas_prev_sibling(struct ma_state *mas)
2190 {
2191         unsigned int p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
2192
2193         if (mte_is_root(mas->node))
2194                 return false;
2195
2196         if (!p_slot)
2197                 return false;
2198
2199         mas_ascend(mas);
2200         mas->offset = p_slot - 1;
2201         mas_descend(mas);
2202         return true;
2203 }
2204
2205 /*
2206  * mas_next_sibling() - Find the next node with the same parent.
2207  * @mas: the maple state
2208  *
2209  * Return: true if there is a next sibling, false otherwise.
2210  */
2211 static inline bool mas_next_sibling(struct ma_state *mas)
2212 {
2213         MA_STATE(parent, mas->tree, mas->index, mas->last);
2214
2215         if (mte_is_root(mas->node))
2216                 return false;
2217
2218         parent = *mas;
2219         mas_ascend(&parent);
2220         parent.offset = mte_parent_slot(mas->node) + 1;
2221         if (parent.offset > mas_data_end(&parent))
2222                 return false;
2223
2224         *mas = parent;
2225         mas_descend(mas);
2226         return true;
2227 }
2228
2229 /*
2230  * mte_node_or_node() - Return the encoded node or MAS_NONE.
2231  * @enode: The encoded maple node.
2232  *
2233  * Shorthand to avoid setting %NULLs in the tree or maple_subtree_state.
2234  *
2235  * Return: @enode or MAS_NONE
2236  */
2237 static inline struct maple_enode *mte_node_or_none(struct maple_enode *enode)
2238 {
2239         if (enode)
2240                 return enode;
2241
2242         return ma_enode_ptr(MAS_NONE);
2243 }
2244
2245 /*
2246  * mas_wr_node_walk() - Find the correct offset for the index in the @mas.
2247  * @wr_mas: The maple write state
2248  *
2249  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
2250  */
2251 static inline void mas_wr_node_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
2252 {
2253         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2254         unsigned char count;
2255         unsigned char offset;
2256         unsigned long index, min, max;
2257
2258         if (unlikely(ma_is_dense(wr_mas->type))) {
2259                 wr_mas->r_max = wr_mas->r_min = mas->index;
2260                 mas->offset = mas->index = mas->min;
2261                 return;
2262         }
2263
2264         wr_mas->node = mas_mn(wr_mas->mas);
2265         wr_mas->pivots = ma_pivots(wr_mas->node, wr_mas->type);
2266         count = wr_mas->node_end = ma_data_end(wr_mas->node, wr_mas->type,
2267                                                wr_mas->pivots, mas->max);
2268         offset = mas->offset;
2269         min = mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, offset);
2270         if (unlikely(offset == count))
2271                 goto max;
2272
2273         max = wr_mas->pivots[offset];
2274         index = mas->index;
2275         if (unlikely(index <= max))
2276                 goto done;
2277
2278         if (unlikely(!max && offset))
2279                 goto max;
2280
2281         min = max + 1;
2282         while (++offset < count) {
2283                 max = wr_mas->pivots[offset];
2284                 if (index <= max)
2285                         goto done;
2286                 else if (unlikely(!max))
2287                         break;
2288
2289                 min = max + 1;
2290         }
2291
2292 max:
2293         max = mas->max;
2294 done:
2295         wr_mas->r_max = max;
2296         wr_mas->r_min = min;
2297         wr_mas->offset_end = mas->offset = offset;
2298 }
2299
2300 /*
2301  * mas_topiary_range() - Add a range of slots to the topiary.
2302  * @mas: The maple state
2303  * @destroy: The topiary to add the slots (usually destroy)
2304  * @start: The starting slot inclusively
2305  * @end: The end slot inclusively
2306  */
2307 static inline void mas_topiary_range(struct ma_state *mas,
2308         struct ma_topiary *destroy, unsigned char start, unsigned char end)
2309 {
2310         void __rcu **slots;
2311         unsigned char offset;
2312
2313         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_is_leaf(mas->node));
2314         slots = ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node));
2315         for (offset = start; offset <= end; offset++) {
2316                 struct maple_enode *enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
2317
2318                 if (mte_dead_node(enode))
2319                         continue;
2320
2321                 mat_add(destroy, enode);
2322         }
2323 }
2324
2325 /*
2326  * mast_topiary() - Add the portions of the tree to the removal list; either to
2327  * be freed or discarded (destroy walk).
2328  * @mast: The maple_subtree_state.
2329  */
2330 static inline void mast_topiary(struct maple_subtree_state *mast)
2331 {
2332         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_l, NULL);
2333         unsigned char r_start, r_end;
2334         unsigned char l_start, l_end;
2335         void __rcu **l_slots, **r_slots;
2336
2337         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2338         mast->orig_l->index = mast->orig_l->last;
2339         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2340         l_start = mast->orig_l->offset + 1;
2341         l_end = mas_data_end(mast->orig_l);
2342         r_start = 0;
2343         r_end = mast->orig_r->offset;
2344
2345         if (r_end)
2346                 r_end--;
2347
2348         l_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_l),
2349                            mte_node_type(mast->orig_l->node));
2350
2351         r_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_r),
2352                            mte_node_type(mast->orig_r->node));
2353
2354         if ((l_start < l_end) &&
2355             mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_start))) {
2356                 l_start++;
2357         }
2358
2359         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_end))) {
2360                 if (r_end)
2361                         r_end--;
2362         }
2363
2364         if ((l_start > r_end) && (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node))
2365                 return;
2366
2367         /* At the node where left and right sides meet, add the parts between */
2368         if (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node) {
2369                 return mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy,
2370                                              l_start, r_end);
2371         }
2372
2373         /* mast->orig_r is different and consumed. */
2374         if (mte_is_leaf(mast->orig_r->node))
2375                 return;
2376
2377         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_end)))
2378                 l_end--;
2379
2380
2381         if (l_start <= l_end)
2382                 mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy, l_start, l_end);
2383
2384         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_start)))
2385                 r_start++;
2386
2387         if (r_start <= r_end)
2388                 mas_topiary_range(mast->orig_r, mast->destroy, 0, r_end);
2389 }
2390
2391 /*
2392  * mast_rebalance_next() - Rebalance against the next node
2393  * @mast: The maple subtree state
2394  * @old_r: The encoded maple node to the right (next node).
2395  */
2396 static inline void mast_rebalance_next(struct maple_subtree_state *mast)
2397 {
2398         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2399
2400         mas_mab_cp(mast->orig_r, 0, mt_slot_count(mast->orig_r->node),
2401                    mast->bn, b_end);
2402         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2403 }
2404
2405 /*
2406  * mast_rebalance_prev() - Rebalance against the previous node
2407  * @mast: The maple subtree state
2408  * @old_l: The encoded maple node to the left (previous node)
2409  */
2410 static inline void mast_rebalance_prev(struct maple_subtree_state *mast)
2411 {
2412         unsigned char end = mas_data_end(mast->orig_l) + 1;
2413         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2414
2415         mab_shift_right(mast->bn, end);
2416         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, end - 1, mast->bn, 0);
2417         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2418         mast->orig_l->index = mast->orig_l->min;
2419         mast->bn->b_end = end + b_end;
2420         mast->l->offset += end;
2421 }
2422
2423 /*
2424  * mast_spanning_rebalance() - Rebalance nodes with nearest neighbour favouring
2425  * the node to the right.  Checking the nodes to the right then the left at each
2426  * level upwards until root is reached.  Free and destroy as needed.
2427  * Data is copied into the @mast->bn.
2428  * @mast: The maple_subtree_state.
2429  */
2430 static inline
2431 bool mast_spanning_rebalance(struct maple_subtree_state *mast)
2432 {
2433         struct ma_state r_tmp = *mast->orig_r;
2434         struct ma_state l_tmp = *mast->orig_l;
2435         struct maple_enode *ancestor = NULL;
2436         unsigned char start, end;
2437         unsigned char depth = 0;
2438
2439         r_tmp = *mast->orig_r;
2440         l_tmp = *mast->orig_l;
2441         do {
2442                 mas_ascend(mast->orig_r);
2443                 mas_ascend(mast->orig_l);
2444                 depth++;
2445                 if (!ancestor &&
2446                     (mast->orig_r->node == mast->orig_l->node)) {
2447                         ancestor = mast->orig_r->node;
2448                         end = mast->orig_r->offset - 1;
2449                         start = mast->orig_l->offset + 1;
2450                 }
2451
2452                 if (mast->orig_r->offset < mas_data_end(mast->orig_r)) {
2453                         if (!ancestor) {
2454                                 ancestor = mast->orig_r->node;
2455                                 start = 0;
2456                         }
2457
2458                         mast->orig_r->offset++;
2459                         do {
2460                                 mas_descend(mast->orig_r);
2461                                 mast->orig_r->offset = 0;
2462                                 depth--;
2463                         } while (depth);
2464
2465                         mast_rebalance_next(mast);
2466                         do {
2467                                 unsigned char l_off = 0;
2468                                 struct maple_enode *child = r_tmp.node;
2469
2470                                 mas_ascend(&r_tmp);
2471                                 if (ancestor == r_tmp.node)
2472                                         l_off = start;
2473
2474                                 if (r_tmp.offset)
2475                                         r_tmp.offset--;
2476
2477                                 if (l_off < r_tmp.offset)
2478                                         mas_topiary_range(&r_tmp, mast->destroy,
2479                                                           l_off, r_tmp.offset);
2480
2481                                 if (l_tmp.node != child)
2482                                         mat_add(mast->free, child);
2483
2484                         } while (r_tmp.node != ancestor);
2485
2486                         *mast->orig_l = l_tmp;
2487                         return true;
2488
2489                 } else if (mast->orig_l->offset != 0) {
2490                         if (!ancestor) {
2491                                 ancestor = mast->orig_l->node;
2492                                 end = mas_data_end(mast->orig_l);
2493                         }
2494
2495                         mast->orig_l->offset--;
2496                         do {
2497                                 mas_descend(mast->orig_l);
2498                                 mast->orig_l->offset =
2499                                         mas_data_end(mast->orig_l);
2500                                 depth--;
2501                         } while (depth);
2502
2503                         mast_rebalance_prev(mast);
2504                         do {
2505                                 unsigned char r_off;
2506                                 struct maple_enode *child = l_tmp.node;
2507
2508                                 mas_ascend(&l_tmp);
2509                                 if (ancestor == l_tmp.node)
2510                                         r_off = end;
2511                                 else
2512                                         r_off = mas_data_end(&l_tmp);
2513
2514                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2515                                         l_tmp.offset++;
2516
2517                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2518                                         mas_topiary_range(&l_tmp, mast->destroy,
2519                                                           l_tmp.offset, r_off);
2520
2521                                 if (r_tmp.node != child)
2522                                         mat_add(mast->free, child);
2523
2524                         } while (l_tmp.node != ancestor);
2525
2526                         *mast->orig_r = r_tmp;
2527                         return true;
2528                 }
2529         } while (!mte_is_root(mast->orig_r->node));
2530
2531         *mast->orig_r = r_tmp;
2532         *mast->orig_l = l_tmp;
2533         return false;
2534 }
2535
2536 /*
2537  * mast_ascend_free() - Add current original maple state nodes to the free list
2538  * and ascend.
2539  * @mast: the maple subtree state.
2540  *
2541  * Ascend the original left and right sides and add the previous nodes to the
2542  * free list.  Set the slots to point to the correct location in the new nodes.
2543  */
2544 static inline void
2545 mast_ascend_free(struct maple_subtree_state *mast)
2546 {
2547         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_r,  NULL);
2548         struct maple_enode *left = mast->orig_l->node;
2549         struct maple_enode *right = mast->orig_r->node;
2550
2551         mas_ascend(mast->orig_l);
2552         mas_ascend(mast->orig_r);
2553         mat_add(mast->free, left);
2554
2555         if (left != right)
2556                 mat_add(mast->free, right);
2557
2558         mast->orig_r->offset = 0;
2559         mast->orig_r->index = mast->r->max;
2560         /* last should be larger than or equal to index */
2561         if (mast->orig_r->last < mast->orig_r->index)
2562                 mast->orig_r->last = mast->orig_r->index;
2563         /*
2564          * The node may not contain the value so set slot to ensure all
2565          * of the nodes contents are freed or destroyed.
2566          */
2567         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_r->node);
2568         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2569         /* Set up the left side of things */
2570         mast->orig_l->offset = 0;
2571         mast->orig_l->index = mast->l->min;
2572         wr_mas.mas = mast->orig_l;
2573         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2574         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2575
2576         mast->bn->type = wr_mas.type;
2577 }
2578
2579 /*
2580  * mas_new_ma_node() - Create and return a new maple node.  Helper function.
2581  * @mas: the maple state with the allocations.
2582  * @b_node: the maple_big_node with the type encoding.
2583  *
2584  * Use the node type from the maple_big_node to allocate a new node from the
2585  * ma_state.  This function exists mainly for code readability.
2586  *
2587  * Return: A new maple encoded node
2588  */
2589 static inline struct maple_enode
2590 *mas_new_ma_node(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
2591 {
2592         return mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)), b_node->type);
2593 }
2594
2595 /*
2596  * mas_mab_to_node() - Set up right and middle nodes
2597  *
2598  * @mas: the maple state that contains the allocations.
2599  * @b_node: the node which contains the data.
2600  * @left: The pointer which will have the left node
2601  * @right: The pointer which may have the right node
2602  * @middle: the pointer which may have the middle node (rare)
2603  * @mid_split: the split location for the middle node
2604  *
2605  * Return: the split of left.
2606  */
2607 static inline unsigned char mas_mab_to_node(struct ma_state *mas,
2608         struct maple_big_node *b_node, struct maple_enode **left,
2609         struct maple_enode **right, struct maple_enode **middle,
2610         unsigned char *mid_split, unsigned long min)
2611 {
2612         unsigned char split = 0;
2613         unsigned char slot_count = mt_slots[b_node->type];
2614
2615         *left = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2616         *right = NULL;
2617         *middle = NULL;
2618         *mid_split = 0;
2619
2620         if (b_node->b_end < slot_count) {
2621                 split = b_node->b_end;
2622         } else {
2623                 split = mab_calc_split(mas, b_node, mid_split, min);
2624                 *right = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2625         }
2626
2627         if (*mid_split)
2628                 *middle = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2629
2630         return split;
2631
2632 }
2633
2634 /*
2635  * mab_set_b_end() - Add entry to b_node at b_node->b_end and increment the end
2636  * pointer.
2637  * @b_node - the big node to add the entry
2638  * @mas - the maple state to get the pivot (mas->max)
2639  * @entry - the entry to add, if NULL nothing happens.
2640  */
2641 static inline void mab_set_b_end(struct maple_big_node *b_node,
2642                                  struct ma_state *mas,
2643                                  void *entry)
2644 {
2645         if (!entry)
2646                 return;
2647
2648         b_node->slot[b_node->b_end] = entry;
2649         if (mt_is_alloc(mas->tree))
2650                 b_node->gap[b_node->b_end] = mas_max_gap(mas);
2651         b_node->pivot[b_node->b_end++] = mas->max;
2652 }
2653
2654 /*
2655  * mas_set_split_parent() - combine_then_separate helper function.  Sets the parent
2656  * of @mas->node to either @left or @right, depending on @slot and @split
2657  *
2658  * @mas - the maple state with the node that needs a parent
2659  * @left - possible parent 1
2660  * @right - possible parent 2
2661  * @slot - the slot the mas->node was placed
2662  * @split - the split location between @left and @right
2663  */
2664 static inline void mas_set_split_parent(struct ma_state *mas,
2665                                         struct maple_enode *left,
2666                                         struct maple_enode *right,
2667                                         unsigned char *slot, unsigned char split)
2668 {
2669         if (mas_is_none(mas))
2670                 return;
2671
2672         if ((*slot) <= split)
2673                 mte_set_parent(mas->node, left, *slot);
2674         else if (right)
2675                 mte_set_parent(mas->node, right, (*slot) - split - 1);
2676
2677         (*slot)++;
2678 }
2679
2680 /*
2681  * mte_mid_split_check() - Check if the next node passes the mid-split
2682  * @**l: Pointer to left encoded maple node.
2683  * @**m: Pointer to middle encoded maple node.
2684  * @**r: Pointer to right encoded maple node.
2685  * @slot: The offset
2686  * @*split: The split location.
2687  * @mid_split: The middle split.
2688  */
2689 static inline void mte_mid_split_check(struct maple_enode **l,
2690                                        struct maple_enode **r,
2691                                        struct maple_enode *right,
2692                                        unsigned char slot,
2693                                        unsigned char *split,
2694                                        unsigned char mid_split)
2695 {
2696         if (*r == right)
2697                 return;
2698
2699         if (slot < mid_split)
2700                 return;
2701
2702         *l = *r;
2703         *r = right;
2704         *split = mid_split;
2705 }
2706
2707 /*
2708  * mast_set_split_parents() - Helper function to set three nodes parents.  Slot
2709  * is taken from @mast->l.
2710  * @mast - the maple subtree state
2711  * @left - the left node
2712  * @right - the right node
2713  * @split - the split location.
2714  */
2715 static inline void mast_set_split_parents(struct maple_subtree_state *mast,
2716                                           struct maple_enode *left,
2717                                           struct maple_enode *middle,
2718                                           struct maple_enode *right,
2719                                           unsigned char split,
2720                                           unsigned char mid_split)
2721 {
2722         unsigned char slot;
2723         struct maple_enode *l = left;
2724         struct maple_enode *r = right;
2725
2726         if (mas_is_none(mast->l))
2727                 return;
2728
2729         if (middle)
2730                 r = middle;
2731
2732         slot = mast->l->offset;
2733
2734         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2735         mas_set_split_parent(mast->l, l, r, &slot, split);
2736
2737         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2738         mas_set_split_parent(mast->m, l, r, &slot, split);
2739
2740         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2741         mas_set_split_parent(mast->r, l, r, &slot, split);
2742 }
2743
2744 /*
2745  * mas_wmb_replace() - Write memory barrier and replace
2746  * @mas: The maple state
2747  * @free: the maple topiary list of nodes to free
2748  * @destroy: The maple topiary list of nodes to destroy (walk and free)
2749  *
2750  * Updates gap as necessary.
2751  */
2752 static inline void mas_wmb_replace(struct ma_state *mas,
2753                                    struct ma_topiary *free,
2754                                    struct ma_topiary *destroy)
2755 {
2756         /* All nodes must see old data as dead prior to replacing that data */
2757         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
2758
2759         /* Insert the new data in the tree */
2760         mas_replace(mas, true);
2761
2762         if (!mte_is_leaf(mas->node))
2763                 mas_descend_adopt(mas);
2764
2765         mas_mat_free(mas, free);
2766
2767         if (destroy)
2768                 mas_mat_destroy(mas, destroy);
2769
2770         if (mte_is_leaf(mas->node))
2771                 return;
2772
2773         mas_update_gap(mas);
2774 }
2775
2776 /*
2777  * mast_new_root() - Set a new tree root during subtree creation
2778  * @mast: The maple subtree state
2779  * @mas: The maple state
2780  */
2781 static inline void mast_new_root(struct maple_subtree_state *mast,
2782                                  struct ma_state *mas)
2783 {
2784         mas_mn(mast->l)->parent =
2785                 ma_parent_ptr(((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
2786         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node) &&
2787             !mte_is_root(mast->orig_l->node)) {
2788                 do {
2789                         mast_ascend_free(mast);
2790                         mast_topiary(mast);
2791                 } while (!mte_is_root(mast->orig_l->node));
2792         }
2793         if ((mast->orig_l->node != mas->node) &&
2794                    (mast->l->depth > mas_mt_height(mas))) {
2795                 mat_add(mast->free, mas->node);
2796         }
2797 }
2798
2799 /*
2800  * mast_cp_to_nodes() - Copy data out to nodes.
2801  * @mast: The maple subtree state
2802  * @left: The left encoded maple node
2803  * @middle: The middle encoded maple node
2804  * @right: The right encoded maple node
2805  * @split: The location to split between left and (middle ? middle : right)
2806  * @mid_split: The location to split between middle and right.
2807  */
2808 static inline void mast_cp_to_nodes(struct maple_subtree_state *mast,
2809         struct maple_enode *left, struct maple_enode *middle,
2810         struct maple_enode *right, unsigned char split, unsigned char mid_split)
2811 {
2812         bool new_lmax = true;
2813
2814         mast->l->node = mte_node_or_none(left);
2815         mast->m->node = mte_node_or_none(middle);
2816         mast->r->node = mte_node_or_none(right);
2817
2818         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2819         if (split == mast->bn->b_end) {
2820                 mast->l->max = mast->orig_r->max;
2821                 new_lmax = false;
2822         }
2823
2824         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, new_lmax);
2825
2826         if (middle) {
2827                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mid_split, mast->m, true);
2828                 mast->m->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2829                 split = mid_split;
2830         }
2831
2832         mast->r->max = mast->orig_r->max;
2833         if (right) {
2834                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mast->bn->b_end, mast->r, false);
2835                 mast->r->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2836         }
2837 }
2838
2839 /*
2840  * mast_combine_cp_left - Copy in the original left side of the tree into the
2841  * combined data set in the maple subtree state big node.
2842  * @mast: The maple subtree state
2843  */
2844 static inline void mast_combine_cp_left(struct maple_subtree_state *mast)
2845 {
2846         unsigned char l_slot = mast->orig_l->offset;
2847
2848         if (!l_slot)
2849                 return;
2850
2851         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, l_slot - 1, mast->bn, 0);
2852 }
2853
2854 /*
2855  * mast_combine_cp_right: Copy in the original right side of the tree into the
2856  * combined data set in the maple subtree state big node.
2857  * @mast: The maple subtree state
2858  */
2859 static inline void mast_combine_cp_right(struct maple_subtree_state *mast)
2860 {
2861         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] >= mast->orig_r->max)
2862                 return;
2863
2864         mas_mab_cp(mast->orig_r, mast->orig_r->offset + 1,
2865                    mt_slot_count(mast->orig_r->node), mast->bn,
2866                    mast->bn->b_end);
2867         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2868 }
2869
2870 /*
2871  * mast_sufficient: Check if the maple subtree state has enough data in the big
2872  * node to create at least one sufficient node
2873  * @mast: the maple subtree state
2874  */
2875 static inline bool mast_sufficient(struct maple_subtree_state *mast)
2876 {
2877         if (mast->bn->b_end > mt_min_slot_count(mast->orig_l->node))
2878                 return true;
2879
2880         return false;
2881 }
2882
2883 /*
2884  * mast_overflow: Check if there is too much data in the subtree state for a
2885  * single node.
2886  * @mast: The maple subtree state
2887  */
2888 static inline bool mast_overflow(struct maple_subtree_state *mast)
2889 {
2890         if (mast->bn->b_end >= mt_slot_count(mast->orig_l->node))
2891                 return true;
2892
2893         return false;
2894 }
2895
2896 static inline void *mtree_range_walk(struct ma_state *mas)
2897 {
2898         unsigned long *pivots;
2899         unsigned char offset;
2900         struct maple_node *node;
2901         struct maple_enode *next, *last;
2902         enum maple_type type;
2903         void __rcu **slots;
2904         unsigned char end;
2905         unsigned long max, min;
2906         unsigned long prev_max, prev_min;
2907
2908         next = mas->node;
2909         min = mas->min;
2910         max = mas->max;
2911         do {
2912                 offset = 0;
2913                 last = next;
2914                 node = mte_to_node(next);
2915                 type = mte_node_type(next);
2916                 pivots = ma_pivots(node, type);
2917                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
2918                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2919                         goto dead_node;
2920
2921                 if (pivots[offset] >= mas->index) {
2922                         prev_max = max;
2923                         prev_min = min;
2924                         max = pivots[offset];
2925                         goto next;
2926                 }
2927
2928                 do {
2929                         offset++;
2930                 } while ((offset < end) && (pivots[offset] < mas->index));
2931
2932                 prev_min = min;
2933                 min = pivots[offset - 1] + 1;
2934                 prev_max = max;
2935                 if (likely(offset < end && pivots[offset]))
2936                         max = pivots[offset];
2937
2938 next:
2939                 slots = ma_slots(node, type);
2940                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
2941                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2942                         goto dead_node;
2943         } while (!ma_is_leaf(type));
2944
2945         mas->offset = offset;
2946         mas->index = min;
2947         mas->last = max;
2948         mas->min = prev_min;
2949         mas->max = prev_max;
2950         mas->node = last;
2951         return (void *)next;
2952
2953 dead_node:
2954         mas_reset(mas);
2955         return NULL;
2956 }
2957
2958 /*
2959  * mas_spanning_rebalance() - Rebalance across two nodes which may not be peers.
2960  * @mas: The starting maple state
2961  * @mast: The maple_subtree_state, keeps track of 4 maple states.
2962  * @count: The estimated count of iterations needed.
2963  *
2964  * Follow the tree upwards from @l_mas and @r_mas for @count, or until the root
2965  * is hit.  First @b_node is split into two entries which are inserted into the
2966  * next iteration of the loop.  @b_node is returned populated with the final
2967  * iteration. @mas is used to obtain allocations.  orig_l_mas keeps track of the
2968  * nodes that will remain active by using orig_l_mas->index and orig_l_mas->last
2969  * to account of what has been copied into the new sub-tree.  The update of
2970  * orig_l_mas->last is used in mas_consume to find the slots that will need to
2971  * be either freed or destroyed.  orig_l_mas->depth keeps track of the height of
2972  * the new sub-tree in case the sub-tree becomes the full tree.
2973  *
2974  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
2975  */
2976 static int mas_spanning_rebalance(struct ma_state *mas,
2977                 struct maple_subtree_state *mast, unsigned char count)
2978 {
2979         unsigned char split, mid_split;
2980         unsigned char slot = 0;
2981         struct maple_enode *left = NULL, *middle = NULL, *right = NULL;
2982
2983         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
2984         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
2985         MA_STATE(m_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
2986         MA_TOPIARY(free, mas->tree);
2987         MA_TOPIARY(destroy, mas->tree);
2988
2989         /*
2990          * The tree needs to be rebalanced and leaves need to be kept at the same level.
2991          * Rebalancing is done by use of the ``struct maple_topiary``.
2992          */
2993         mast->l = &l_mas;
2994         mast->m = &m_mas;
2995         mast->r = &r_mas;
2996         mast->free = &free;
2997         mast->destroy = &destroy;
2998         l_mas.node = r_mas.node = m_mas.node = MAS_NONE;
2999
3000         /* Check if this is not root and has sufficient data.  */
3001         if (((mast->orig_l->min != 0) || (mast->orig_r->max != ULONG_MAX)) &&
3002             unlikely(mast->bn->b_end <= mt_min_slots[mast->bn->type]))
3003                 mast_spanning_rebalance(mast);
3004
3005         mast->orig_l->depth = 0;
3006
3007         /*
3008          * Each level of the tree is examined and balanced, pushing data to the left or
3009          * right, or rebalancing against left or right nodes is employed to avoid
3010          * rippling up the tree to limit the amount of churn.  Once a new sub-section of
3011          * the tree is created, there may be a mix of new and old nodes.  The old nodes
3012          * will have the incorrect parent pointers and currently be in two trees: the
3013          * original tree and the partially new tree.  To remedy the parent pointers in
3014          * the old tree, the new data is swapped into the active tree and a walk down
3015          * the tree is performed and the parent pointers are updated.
3016          * See mas_descend_adopt() for more information..
3017          */
3018         while (count--) {
3019                 mast->bn->b_end--;
3020                 mast->bn->type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
3021                 split = mas_mab_to_node(mas, mast->bn, &left, &right, &middle,
3022                                         &mid_split, mast->orig_l->min);
3023                 mast_set_split_parents(mast, left, middle, right, split,
3024                                        mid_split);
3025                 mast_cp_to_nodes(mast, left, middle, right, split, mid_split);
3026
3027                 /*
3028                  * Copy data from next level in the tree to mast->bn from next
3029                  * iteration
3030                  */
3031                 memset(mast->bn, 0, sizeof(struct maple_big_node));
3032                 mast->bn->type = mte_node_type(left);
3033                 mast->orig_l->depth++;
3034
3035                 /* Root already stored in l->node. */
3036                 if (mas_is_root_limits(mast->l))
3037                         goto new_root;
3038
3039                 mast_ascend_free(mast);
3040                 mast_combine_cp_left(mast);
3041                 l_mas.offset = mast->bn->b_end;
3042                 mab_set_b_end(mast->bn, &l_mas, left);
3043                 mab_set_b_end(mast->bn, &m_mas, middle);
3044                 mab_set_b_end(mast->bn, &r_mas, right);
3045
3046                 /* Copy anything necessary out of the right node. */
3047                 mast_combine_cp_right(mast);
3048                 mast_topiary(mast);
3049                 mast->orig_l->last = mast->orig_l->max;
3050
3051                 if (mast_sufficient(mast))
3052                         continue;
3053
3054                 if (mast_overflow(mast))
3055                         continue;
3056
3057                 /* May be a new root stored in mast->bn */
3058                 if (mas_is_root_limits(mast->orig_l))
3059                         break;
3060
3061                 mast_spanning_rebalance(mast);
3062
3063                 /* rebalancing from other nodes may require another loop. */
3064                 if (!count)
3065                         count++;
3066         }
3067
3068         l_mas.node = mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)),
3069                                 mte_node_type(mast->orig_l->node));
3070         mast->orig_l->depth++;
3071         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, &l_mas, true);
3072         mte_set_parent(left, l_mas.node, slot);
3073         if (middle)
3074                 mte_set_parent(middle, l_mas.node, ++slot);
3075
3076         if (right)
3077                 mte_set_parent(right, l_mas.node, ++slot);
3078
3079         if (mas_is_root_limits(mast->l)) {
3080 new_root:
3081                 mast_new_root(mast, mas);
3082         } else {
3083                 mas_mn(&l_mas)->parent = mas_mn(mast->orig_l)->parent;
3084         }
3085
3086         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node))
3087                 mat_add(&free, mast->orig_l->node);
3088
3089         mas->depth = mast->orig_l->depth;
3090         *mast->orig_l = l_mas;
3091         mte_set_node_dead(mas->node);
3092
3093         /* Set up mas for insertion. */
3094         mast->orig_l->depth = mas->depth;
3095         mast->orig_l->alloc = mas->alloc;
3096         *mas = *mast->orig_l;
3097         mas_wmb_replace(mas, &free, &destroy);
3098         mtree_range_walk(mas);
3099         return mast->bn->b_end;
3100 }
3101
3102 /*
3103  * mas_rebalance() - Rebalance a given node.
3104  * @mas: The maple state
3105  * @b_node: The big maple node.
3106  *
3107  * Rebalance two nodes into a single node or two new nodes that are sufficient.
3108  * Continue upwards until tree is sufficient.
3109  *
3110  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3111  */
3112 static inline int mas_rebalance(struct ma_state *mas,
3113                                 struct maple_big_node *b_node)
3114 {
3115         char empty_count = mas_mt_height(mas);
3116         struct maple_subtree_state mast;
3117         unsigned char shift, b_end = ++b_node->b_end;
3118
3119         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3120         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3121
3122         trace_ma_op(__func__, mas);
3123
3124         /*
3125          * Rebalancing occurs if a node is insufficient.  Data is rebalanced
3126          * against the node to the right if it exists, otherwise the node to the
3127          * left of this node is rebalanced against this node.  If rebalancing
3128          * causes just one node to be produced instead of two, then the parent
3129          * is also examined and rebalanced if it is insufficient.  Every level
3130          * tries to combine the data in the same way.  If one node contains the
3131          * entire range of the tree, then that node is used as a new root node.
3132          */
3133         mas_node_count(mas, 1 + empty_count * 3);
3134         if (mas_is_err(mas))
3135                 return 0;
3136
3137         mast.orig_l = &l_mas;
3138         mast.orig_r = &r_mas;
3139         mast.bn = b_node;
3140         mast.bn->type = mte_node_type(mas->node);
3141
3142         l_mas = r_mas = *mas;
3143
3144         if (mas_next_sibling(&r_mas)) {
3145                 mas_mab_cp(&r_mas, 0, mt_slot_count(r_mas.node), b_node, b_end);
3146                 r_mas.last = r_mas.index = r_mas.max;
3147         } else {
3148                 mas_prev_sibling(&l_mas);
3149                 shift = mas_data_end(&l_mas) + 1;
3150                 mab_shift_right(b_node, shift);
3151                 mas->offset += shift;
3152                 mas_mab_cp(&l_mas, 0, shift - 1, b_node, 0);
3153                 b_node->b_end = shift + b_end;
3154                 l_mas.index = l_mas.last = l_mas.min;
3155         }
3156
3157         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, empty_count);
3158 }
3159
3160 /*
3161  * mas_destroy_rebalance() - Rebalance left-most node while destroying the maple
3162  * state.
3163  * @mas: The maple state
3164  * @end: The end of the left-most node.
3165  *
3166  * During a mass-insert event (such as forking), it may be necessary to
3167  * rebalance the left-most node when it is not sufficient.
3168  */
3169 static inline void mas_destroy_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end)
3170 {
3171         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
3172         struct maple_node reuse, *newnode, *parent, *new_left, *left, *node;
3173         struct maple_enode *eparent;
3174         unsigned char offset, tmp, split = mt_slots[mt] / 2;
3175         void __rcu **l_slots, **slots;
3176         unsigned long *l_pivs, *pivs, gap;
3177         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
3178
3179         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3180
3181         l_mas = *mas;
3182         mas_prev_sibling(&l_mas);
3183
3184         /* set up node. */
3185         if (in_rcu) {
3186                 /* Allocate for both left and right as well as parent. */
3187                 mas_node_count(mas, 3);
3188                 if (mas_is_err(mas))
3189                         return;
3190
3191                 newnode = mas_pop_node(mas);
3192         } else {
3193                 newnode = &reuse;
3194         }
3195
3196         node = mas_mn(mas);
3197         newnode->parent = node->parent;
3198         slots = ma_slots(newnode, mt);
3199         pivs = ma_pivots(newnode, mt);
3200         left = mas_mn(&l_mas);
3201         l_slots = ma_slots(left, mt);
3202         l_pivs = ma_pivots(left, mt);
3203         if (!l_slots[split])
3204                 split++;
3205         tmp = mas_data_end(&l_mas) - split;
3206
3207         memcpy(slots, l_slots + split + 1, sizeof(void *) * tmp);
3208         memcpy(pivs, l_pivs + split + 1, sizeof(unsigned long) * tmp);
3209         pivs[tmp] = l_mas.max;
3210         memcpy(slots + tmp, ma_slots(node, mt), sizeof(void *) * end);
3211         memcpy(pivs + tmp, ma_pivots(node, mt), sizeof(unsigned long) * end);
3212
3213         l_mas.max = l_pivs[split];
3214         mas->min = l_mas.max + 1;
3215         eparent = mt_mk_node(mte_parent(l_mas.node),
3216                              mas_parent_enum(&l_mas, l_mas.node));
3217         tmp += end;
3218         if (!in_rcu) {
3219                 unsigned char max_p = mt_pivots[mt];
3220                 unsigned char max_s = mt_slots[mt];
3221
3222                 if (tmp < max_p)
3223                         memset(pivs + tmp, 0,
3224                                sizeof(unsigned long *) * (max_p - tmp));
3225
3226                 if (tmp < mt_slots[mt])
3227                         memset(slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3228
3229                 memcpy(node, newnode, sizeof(struct maple_node));
3230                 ma_set_meta(node, mt, 0, tmp - 1);
3231                 mte_set_pivot(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node),
3232                               l_pivs[split]);
3233
3234                 /* Remove data from l_pivs. */
3235                 tmp = split + 1;
3236                 memset(l_pivs + tmp, 0, sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3237                 memset(l_slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3238                 ma_set_meta(left, mt, 0, split);
3239
3240                 goto done;
3241         }
3242
3243         /* RCU requires replacing both l_mas, mas, and parent. */
3244         mas->node = mt_mk_node(newnode, mt);
3245         ma_set_meta(newnode, mt, 0, tmp);
3246
3247         new_left = mas_pop_node(mas);
3248         new_left->parent = left->parent;
3249         mt = mte_node_type(l_mas.node);
3250         slots = ma_slots(new_left, mt);
3251         pivs = ma_pivots(new_left, mt);
3252         memcpy(slots, l_slots, sizeof(void *) * split);
3253         memcpy(pivs, l_pivs, sizeof(unsigned long) * split);
3254         ma_set_meta(new_left, mt, 0, split);
3255         l_mas.node = mt_mk_node(new_left, mt);
3256
3257         /* replace parent. */
3258         offset = mte_parent_slot(mas->node);
3259         mt = mas_parent_enum(&l_mas, l_mas.node);
3260         parent = mas_pop_node(mas);
3261         slots = ma_slots(parent, mt);
3262         pivs = ma_pivots(parent, mt);
3263         memcpy(parent, mte_to_node(eparent), sizeof(struct maple_node));
3264         rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
3265         rcu_assign_pointer(slots[offset - 1], l_mas.node);
3266         pivs[offset - 1] = l_mas.max;
3267         eparent = mt_mk_node(parent, mt);
3268 done:
3269         gap = mas_leaf_max_gap(mas);
3270         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(mas->node), gap);
3271         gap = mas_leaf_max_gap(&l_mas);
3272         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node), gap);
3273         mas_ascend(mas);
3274
3275         if (in_rcu)
3276                 mas_replace(mas, false);
3277
3278         mas_update_gap(mas);
3279 }
3280
3281 /*
3282  * mas_split_final_node() - Split the final node in a subtree operation.
3283  * @mast: the maple subtree state
3284  * @mas: The maple state
3285  * @height: The height of the tree in case it's a new root.
3286  */
3287 static inline bool mas_split_final_node(struct maple_subtree_state *mast,
3288                                         struct ma_state *mas, int height)
3289 {
3290         struct maple_enode *ancestor;
3291
3292         if (mte_is_root(mas->node)) {
3293                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
3294                         mast->bn->type = maple_arange_64;
3295                 else
3296                         mast->bn->type = maple_range_64;
3297                 mas->depth = height;
3298         }
3299         /*
3300          * Only a single node is used here, could be root.
3301          * The Big_node data should just fit in a single node.
3302          */
3303         ancestor = mas_new_ma_node(mas, mast->bn);
3304         mte_set_parent(mast->l->node, ancestor, mast->l->offset);
3305         mte_set_parent(mast->r->node, ancestor, mast->r->offset);
3306         mte_to_node(ancestor)->parent = mas_mn(mas)->parent;
3307
3308         mast->l->node = ancestor;
3309         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, mast->l, true);
3310         mas->offset = mast->bn->b_end - 1;
3311         return true;
3312 }
3313
3314 /*
3315  * mast_fill_bnode() - Copy data into the big node in the subtree state
3316  * @mast: The maple subtree state
3317  * @mas: the maple state
3318  * @skip: The number of entries to skip for new nodes insertion.
3319  */
3320 static inline void mast_fill_bnode(struct maple_subtree_state *mast,
3321                                          struct ma_state *mas,
3322                                          unsigned char skip)
3323 {
3324         bool cp = true;
3325         struct maple_enode *old = mas->node;
3326         unsigned char split;
3327
3328         memset(mast->bn->gap, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->gap));
3329         memset(mast->bn->slot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->slot));
3330         memset(mast->bn->pivot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->pivot));
3331         mast->bn->b_end = 0;
3332
3333         if (mte_is_root(mas->node)) {
3334                 cp = false;
3335         } else {
3336                 mas_ascend(mas);
3337                 mat_add(mast->free, old);
3338                 mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3339         }
3340
3341         if (cp && mast->l->offset)
3342                 mas_mab_cp(mas, 0, mast->l->offset - 1, mast->bn, 0);
3343
3344         split = mast->bn->b_end;
3345         mab_set_b_end(mast->bn, mast->l, mast->l->node);
3346         mast->r->offset = mast->bn->b_end;
3347         mab_set_b_end(mast->bn, mast->r, mast->r->node);
3348         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] == mas->max)
3349                 cp = false;
3350
3351         if (cp)
3352                 mas_mab_cp(mas, split + skip, mt_slot_count(mas->node) - 1,
3353                            mast->bn, mast->bn->b_end);
3354
3355         mast->bn->b_end--;
3356         mast->bn->type = mte_node_type(mas->node);
3357 }
3358
3359 /*
3360  * mast_split_data() - Split the data in the subtree state big node into regular
3361  * nodes.
3362  * @mast: The maple subtree state
3363  * @mas: The maple state
3364  * @split: The location to split the big node
3365  */
3366 static inline void mast_split_data(struct maple_subtree_state *mast,
3367            struct ma_state *mas, unsigned char split)
3368 {
3369         unsigned char p_slot;
3370
3371         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, true);
3372         mte_set_pivot(mast->r->node, 0, mast->r->max);
3373         mab_mas_cp(mast->bn, split + 1, mast->bn->b_end, mast->r, false);
3374         mast->l->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3375         mast->l->max = mast->bn->pivot[split];
3376         mast->r->min = mast->l->max + 1;
3377         if (mte_is_leaf(mas->node))
3378                 return;
3379
3380         p_slot = mast->orig_l->offset;
3381         mas_set_split_parent(mast->orig_l, mast->l->node, mast->r->node,
3382                              &p_slot, split);
3383         mas_set_split_parent(mast->orig_r, mast->l->node, mast->r->node,
3384                              &p_slot, split);
3385 }
3386
3387 /*
3388  * mas_push_data() - Instead of splitting a node, it is beneficial to push the
3389  * data to the right or left node if there is room.
3390  * @mas: The maple state
3391  * @height: The current height of the maple state
3392  * @mast: The maple subtree state
3393  * @left: Push left or not.
3394  *
3395  * Keeping the height of the tree low means faster lookups.
3396  *
3397  * Return: True if pushed, false otherwise.
3398  */
3399 static inline bool mas_push_data(struct ma_state *mas, int height,
3400                                  struct maple_subtree_state *mast, bool left)
3401 {
3402         unsigned char slot_total = mast->bn->b_end;
3403         unsigned char end, space, split;
3404
3405         MA_STATE(tmp_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3406         tmp_mas = *mas;
3407         tmp_mas.depth = mast->l->depth;
3408
3409         if (left && !mas_prev_sibling(&tmp_mas))
3410                 return false;
3411         else if (!left && !mas_next_sibling(&tmp_mas))
3412                 return false;
3413
3414         end = mas_data_end(&tmp_mas);
3415         slot_total += end;
3416         space = 2 * mt_slot_count(mas->node) - 2;
3417         /* -2 instead of -1 to ensure there isn't a triple split */
3418         if (ma_is_leaf(mast->bn->type))
3419                 space--;
3420
3421         if (mas->max == ULONG_MAX)
3422                 space--;
3423
3424         if (slot_total >= space)
3425                 return false;
3426
3427         /* Get the data; Fill mast->bn */
3428         mast->bn->b_end++;
3429         if (left) {
3430                 mab_shift_right(mast->bn, end + 1);
3431                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, 0);
3432                 mast->bn->b_end = slot_total + 1;
3433         } else {
3434                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, mast->bn->b_end);
3435         }
3436
3437         /* Configure mast for splitting of mast->bn */
3438         split = mt_slots[mast->bn->type] - 2;
3439         if (left) {
3440                 /*  Switch mas to prev node  */
3441                 mat_add(mast->free, mas->node);
3442                 *mas = tmp_mas;
3443                 /* Start using mast->l for the left side. */
3444                 tmp_mas.node = mast->l->node;
3445                 *mast->l = tmp_mas;
3446         } else {
3447                 mat_add(mast->free, tmp_mas.node);
3448                 tmp_mas.node = mast->r->node;
3449                 *mast->r = tmp_mas;
3450                 split = slot_total - split;
3451         }
3452         split = mab_no_null_split(mast->bn, split, mt_slots[mast->bn->type]);
3453         /* Update parent slot for split calculation. */
3454         if (left)
3455                 mast->orig_l->offset += end + 1;
3456
3457         mast_split_data(mast, mas, split);
3458         mast_fill_bnode(mast, mas, 2);
3459         mas_split_final_node(mast, mas, height + 1);
3460         return true;
3461 }
3462
3463 /*
3464  * mas_split() - Split data that is too big for one node into two.
3465  * @mas: The maple state
3466  * @b_node: The maple big node
3467  * Return: 1 on success, 0 on failure.
3468  */
3469 static int mas_split(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
3470 {
3471         struct maple_subtree_state mast;
3472         int height = 0;
3473         unsigned char mid_split, split = 0;
3474
3475         /*
3476          * Splitting is handled differently from any other B-tree; the Maple
3477          * Tree splits upwards.  Splitting up means that the split operation
3478          * occurs when the walk of the tree hits the leaves and not on the way
3479          * down.  The reason for splitting up is that it is impossible to know
3480          * how much space will be needed until the leaf is (or leaves are)
3481          * reached.  Since overwriting data is allowed and a range could
3482          * overwrite more than one range or result in changing one entry into 3
3483          * entries, it is impossible to know if a split is required until the
3484          * data is examined.
3485          *
3486          * Splitting is a balancing act between keeping allocations to a minimum
3487          * and avoiding a 'jitter' event where a tree is expanded to make room
3488          * for an entry followed by a contraction when the entry is removed.  To
3489          * accomplish the balance, there are empty slots remaining in both left
3490          * and right nodes after a split.
3491          */
3492         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3493         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3494         MA_STATE(prev_l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3495         MA_STATE(prev_r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3496         MA_TOPIARY(mat, mas->tree);
3497
3498         trace_ma_op(__func__, mas);
3499         mas->depth = mas_mt_height(mas);
3500         /* Allocation failures will happen early. */
3501         mas_node_count(mas, 1 + mas->depth * 2);
3502         if (mas_is_err(mas))
3503                 return 0;
3504
3505         mast.l = &l_mas;
3506         mast.r = &r_mas;
3507         mast.orig_l = &prev_l_mas;
3508         mast.orig_r = &prev_r_mas;
3509         mast.free = &mat;
3510         mast.bn = b_node;
3511
3512         while (height++ <= mas->depth) {
3513                 if (mt_slots[b_node->type] > b_node->b_end) {
3514                         mas_split_final_node(&mast, mas, height);
3515                         break;
3516                 }
3517
3518                 l_mas = r_mas = *mas;
3519                 l_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3520                 r_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3521                 /*
3522                  * Another way that 'jitter' is avoided is to terminate a split up early if the
3523                  * left or right node has space to spare.  This is referred to as "pushing left"
3524                  * or "pushing right" and is similar to the B* tree, except the nodes left or
3525                  * right can rarely be reused due to RCU, but the ripple upwards is halted which
3526                  * is a significant savings.
3527                  */
3528                 /* Try to push left. */
3529                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, true))
3530                         break;
3531
3532                 /* Try to push right. */
3533                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, false))
3534                         break;
3535
3536                 split = mab_calc_split(mas, b_node, &mid_split, prev_l_mas.min);
3537                 mast_split_data(&mast, mas, split);
3538                 /*
3539                  * Usually correct, mab_mas_cp in the above call overwrites
3540                  * r->max.
3541                  */
3542                 mast.r->max = mas->max;
3543                 mast_fill_bnode(&mast, mas, 1);
3544                 prev_l_mas = *mast.l;
3545                 prev_r_mas = *mast.r;
3546         }
3547
3548         /* Set the original node as dead */
3549         mat_add(mast.free, mas->node);
3550         mas->node = l_mas.node;
3551         mas_wmb_replace(mas, mast.free, NULL);
3552         mtree_range_walk(mas);
3553         return 1;
3554 }
3555
3556 /*
3557  * mas_reuse_node() - Reuse the node to store the data.
3558  * @wr_mas: The maple write state
3559  * @bn: The maple big node
3560  * @end: The end of the data.
3561  *
3562  * Will always return false in RCU mode.
3563  *
3564  * Return: True if node was reused, false otherwise.
3565  */
3566 static inline bool mas_reuse_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3567                           struct maple_big_node *bn, unsigned char end)
3568 {
3569         /* Need to be rcu safe. */
3570         if (mt_in_rcu(wr_mas->mas->tree))
3571                 return false;
3572
3573         if (end > bn->b_end) {
3574                 int clear = mt_slots[wr_mas->type] - bn->b_end;
3575
3576                 memset(wr_mas->slots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear--);
3577                 memset(wr_mas->pivots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear);
3578         }
3579         mab_mas_cp(bn, 0, bn->b_end, wr_mas->mas, false);
3580         return true;
3581 }
3582
3583 /*
3584  * mas_commit_b_node() - Commit the big node into the tree.
3585  * @wr_mas: The maple write state
3586  * @b_node: The maple big node
3587  * @end: The end of the data.
3588  */
3589 static noinline_for_kasan int mas_commit_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3590                             struct maple_big_node *b_node, unsigned char end)
3591 {
3592         struct maple_node *node;
3593         unsigned char b_end = b_node->b_end;
3594         enum maple_type b_type = b_node->type;
3595
3596         if ((b_end < mt_min_slots[b_type]) &&
3597             (!mte_is_root(wr_mas->mas->node)) &&
3598             (mas_mt_height(wr_mas->mas) > 1))
3599                 return mas_rebalance(wr_mas->mas, b_node);
3600
3601         if (b_end >= mt_slots[b_type])
3602                 return mas_split(wr_mas->mas, b_node);
3603
3604         if (mas_reuse_node(wr_mas, b_node, end))
3605                 goto reuse_node;
3606
3607         mas_node_count(wr_mas->mas, 1);
3608         if (mas_is_err(wr_mas->mas))
3609                 return 0;
3610
3611         node = mas_pop_node(wr_mas->mas);
3612         node->parent = mas_mn(wr_mas->mas)->parent;
3613         wr_mas->mas->node = mt_mk_node(node, b_type);
3614         mab_mas_cp(b_node, 0, b_end, wr_mas->mas, false);
3615         mas_replace(wr_mas->mas, false);
3616 reuse_node:
3617         mas_update_gap(wr_mas->mas);
3618         return 1;
3619 }
3620
3621 /*
3622  * mas_root_expand() - Expand a root to a node
3623  * @mas: The maple state
3624  * @entry: The entry to store into the tree
3625  */
3626 static inline int mas_root_expand(struct ma_state *mas, void *entry)
3627 {
3628         void *contents = mas_root_locked(mas);
3629         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3630         struct maple_node *node;
3631         void __rcu **slots;
3632         unsigned long *pivots;
3633         int slot = 0;
3634
3635         mas_node_count(mas, 1);
3636         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
3637                 return 0;
3638
3639         node = mas_pop_node(mas);
3640         pivots = ma_pivots(node, type);
3641         slots = ma_slots(node, type);
3642         node->parent = ma_parent_ptr(
3643                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3644         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3645
3646         if (mas->index) {
3647                 if (contents) {
3648                         rcu_assign_pointer(slots[slot], contents);
3649                         if (likely(mas->index > 1))
3650                                 slot++;
3651                 }
3652                 pivots[slot++] = mas->index - 1;
3653         }
3654
3655         rcu_assign_pointer(slots[slot], entry);
3656         mas->offset = slot;
3657         pivots[slot] = mas->last;
3658         if (mas->last != ULONG_MAX)
3659                 slot++;
3660         mas->depth = 1;
3661         mas_set_height(mas);
3662
3663         /* swap the new root into the tree */
3664         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3665         ma_set_meta(node, maple_leaf_64, 0, slot);
3666         return slot;
3667 }
3668
3669 static inline void mas_store_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3670 {
3671         if (likely((mas->last != 0) || (mas->index != 0)))
3672                 mas_root_expand(mas, entry);
3673         else if (((unsigned long) (entry) & 3) == 2)
3674                 mas_root_expand(mas, entry);
3675         else {
3676                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3677                 mas->node = MAS_START;
3678         }
3679 }
3680
3681 /*
3682  * mas_is_span_wr() - Check if the write needs to be treated as a write that
3683  * spans the node.
3684  * @mas: The maple state
3685  * @piv: The pivot value being written
3686  * @type: The maple node type
3687  * @entry: The data to write
3688  *
3689  * Spanning writes are writes that start in one node and end in another OR if
3690  * the write of a %NULL will cause the node to end with a %NULL.
3691  *
3692  * Return: True if this is a spanning write, false otherwise.
3693  */
3694 static bool mas_is_span_wr(struct ma_wr_state *wr_mas)
3695 {
3696         unsigned long max;
3697         unsigned long last = wr_mas->mas->last;
3698         unsigned long piv = wr_mas->r_max;
3699         enum maple_type type = wr_mas->type;
3700         void *entry = wr_mas->entry;
3701
3702         /* Contained in this pivot */
3703         if (piv > last)
3704                 return false;
3705
3706         max = wr_mas->mas->max;
3707         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
3708                 /* Fits in the node, but may span slots. */
3709                 if (last < max)
3710                         return false;
3711
3712                 /* Writes to the end of the node but not null. */
3713                 if ((last == max) && entry)
3714                         return false;
3715
3716                 /*
3717                  * Writing ULONG_MAX is not a spanning write regardless of the
3718                  * value being written as long as the range fits in the node.
3719                  */
3720                 if ((last == ULONG_MAX) && (last == max))
3721                         return false;
3722         } else if (piv == last) {
3723                 if (entry)
3724                         return false;
3725
3726                 /* Detect spanning store wr walk */
3727                 if (last == ULONG_MAX)
3728                         return false;
3729         }
3730
3731         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, piv, entry);
3732
3733         return true;
3734 }
3735
3736 static inline void mas_wr_walk_descend(struct ma_wr_state *wr_mas)
3737 {
3738         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
3739         mas_wr_node_walk(wr_mas);
3740         wr_mas->slots = ma_slots(wr_mas->node, wr_mas->type);
3741 }
3742
3743 static inline void mas_wr_walk_traverse(struct ma_wr_state *wr_mas)
3744 {
3745         wr_mas->mas->max = wr_mas->r_max;
3746         wr_mas->mas->min = wr_mas->r_min;
3747         wr_mas->mas->node = wr_mas->content;
3748         wr_mas->mas->offset = 0;
3749         wr_mas->mas->depth++;
3750 }
3751 /*
3752  * mas_wr_walk() - Walk the tree for a write.
3753  * @wr_mas: The maple write state
3754  *
3755  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
3756  *
3757  * Return: True if it's contained in a node, false on spanning write.
3758  */
3759 static bool mas_wr_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
3760 {
3761         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3762
3763         while (true) {
3764                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3765                 if (unlikely(mas_is_span_wr(wr_mas)))
3766                         return false;
3767
3768                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3769                                                   mas->offset);
3770                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3771                         return true;
3772
3773                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3774         }
3775
3776         return true;
3777 }
3778
3779 static bool mas_wr_walk_index(struct ma_wr_state *wr_mas)
3780 {
3781         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3782
3783         while (true) {
3784                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3785                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3786                                                   mas->offset);
3787                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3788                         return true;
3789                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3790
3791         }
3792         return true;
3793 }
3794 /*
3795  * mas_extend_spanning_null() - Extend a store of a %NULL to include surrounding %NULLs.
3796  * @l_wr_mas: The left maple write state
3797  * @r_wr_mas: The right maple write state
3798  */
3799 static inline void mas_extend_spanning_null(struct ma_wr_state *l_wr_mas,
3800                                             struct ma_wr_state *r_wr_mas)
3801 {
3802         struct ma_state *r_mas = r_wr_mas->mas;
3803         struct ma_state *l_mas = l_wr_mas->mas;
3804         unsigned char l_slot;
3805
3806         l_slot = l_mas->offset;
3807         if (!l_wr_mas->content)
3808                 l_mas->index = l_wr_mas->r_min;
3809
3810         if ((l_mas->index == l_wr_mas->r_min) &&
3811                  (l_slot &&
3812                   !mas_slot_locked(l_mas, l_wr_mas->slots, l_slot - 1))) {
3813                 if (l_slot > 1)
3814                         l_mas->index = l_wr_mas->pivots[l_slot - 2] + 1;
3815                 else
3816                         l_mas->index = l_mas->min;
3817
3818                 l_mas->offset = l_slot - 1;
3819         }
3820
3821         if (!r_wr_mas->content) {
3822                 if (r_mas->last < r_wr_mas->r_max)
3823                         r_mas->last = r_wr_mas->r_max;
3824                 r_mas->offset++;
3825         } else if ((r_mas->last == r_wr_mas->r_max) &&
3826             (r_mas->last < r_mas->max) &&
3827             !mas_slot_locked(r_mas, r_wr_mas->slots, r_mas->offset + 1)) {
3828                 r_mas->last = mas_safe_pivot(r_mas, r_wr_mas->pivots,
3829                                              r_wr_mas->type, r_mas->offset + 1);
3830                 r_mas->offset++;
3831         }
3832 }
3833
3834 static inline void *mas_state_walk(struct ma_state *mas)
3835 {
3836         void *entry;
3837
3838         entry = mas_start(mas);
3839         if (mas_is_none(mas))
3840                 return NULL;
3841
3842         if (mas_is_ptr(mas))
3843                 return entry;
3844
3845         return mtree_range_walk(mas);
3846 }
3847
3848 /*
3849  * mtree_lookup_walk() - Internal quick lookup that does not keep maple state up
3850  * to date.
3851  *
3852  * @mas: The maple state.
3853  *
3854  * Note: Leaves mas in undesirable state.
3855  * Return: The entry for @mas->index or %NULL on dead node.
3856  */
3857 static inline void *mtree_lookup_walk(struct ma_state *mas)
3858 {
3859         unsigned long *pivots;
3860         unsigned char offset;
3861         struct maple_node *node;
3862         struct maple_enode *next;
3863         enum maple_type type;
3864         void __rcu **slots;
3865         unsigned char end;
3866         unsigned long max;
3867
3868         next = mas->node;
3869         max = ULONG_MAX;
3870         do {
3871                 offset = 0;
3872                 node = mte_to_node(next);
3873                 type = mte_node_type(next);
3874                 pivots = ma_pivots(node, type);
3875                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
3876                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3877                         goto dead_node;
3878
3879                 if (pivots[offset] >= mas->index)
3880                         goto next;
3881
3882                 do {
3883                         offset++;
3884                 } while ((offset < end) && (pivots[offset] < mas->index));
3885
3886                 if (likely(offset > end))
3887                         max = pivots[offset];
3888
3889 next:
3890                 slots = ma_slots(node, type);
3891                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
3892                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3893                         goto dead_node;
3894         } while (!ma_is_leaf(type));
3895
3896         return (void *)next;
3897
3898 dead_node:
3899         mas_reset(mas);
3900         return NULL;
3901 }
3902
3903 /*
3904  * mas_new_root() - Create a new root node that only contains the entry passed
3905  * in.
3906  * @mas: The maple state
3907  * @entry: The entry to store.
3908  *
3909  * Only valid when the index == 0 and the last == ULONG_MAX
3910  *
3911  * Return 0 on error, 1 on success.
3912  */
3913 static inline int mas_new_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3914 {
3915         struct maple_enode *root = mas_root_locked(mas);
3916         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3917         struct maple_node *node;
3918         void __rcu **slots;
3919         unsigned long *pivots;
3920
3921         if (!entry && !mas->index && mas->last == ULONG_MAX) {
3922                 mas->depth = 0;
3923                 mas_set_height(mas);
3924                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3925                 mas->node = MAS_START;
3926                 goto done;
3927         }
3928
3929         mas_node_count(mas, 1);
3930         if (mas_is_err(mas))
3931                 return 0;
3932
3933         node = mas_pop_node(mas);
3934         pivots = ma_pivots(node, type);
3935         slots = ma_slots(node, type);
3936         node->parent = ma_parent_ptr(
3937                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3938         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3939         rcu_assign_pointer(slots[0], entry);
3940         pivots[0] = mas->last;
3941         mas->depth = 1;
3942         mas_set_height(mas);
3943         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3944
3945 done:
3946         if (xa_is_node(root))
3947                 mte_destroy_walk(root, mas->tree);
3948
3949         return 1;
3950 }
3951 /*
3952  * mas_wr_spanning_store() - Create a subtree with the store operation completed
3953  * and new nodes where necessary, then place the sub-tree in the actual tree.
3954  * Note that mas is expected to point to the node which caused the store to
3955  * span.
3956  * @wr_mas: The maple write state
3957  *
3958  * Return: 0 on error, positive on success.
3959  */
3960 static inline int mas_wr_spanning_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
3961 {
3962         struct maple_subtree_state mast;
3963         struct maple_big_node b_node;
3964         struct ma_state *mas;
3965         unsigned char height;
3966
3967         /* Left and Right side of spanning store */
3968         MA_STATE(l_mas, NULL, 0, 0);
3969         MA_STATE(r_mas, NULL, 0, 0);
3970
3971         MA_WR_STATE(r_wr_mas, &r_mas, wr_mas->entry);
3972         MA_WR_STATE(l_wr_mas, &l_mas, wr_mas->entry);
3973
3974         /*
3975          * A store operation that spans multiple nodes is called a spanning
3976          * store and is handled early in the store call stack by the function
3977          * mas_is_span_wr().  When a spanning store is identified, the maple
3978          * state is duplicated.  The first maple state walks the left tree path
3979          * to ``index``, the duplicate walks the right tree path to ``last``.
3980          * The data in the two nodes are combined into a single node, two nodes,
3981          * or possibly three nodes (see the 3-way split above).  A ``NULL``
3982          * written to the last entry of a node is considered a spanning store as
3983          * a rebalance is required for the operation to complete and an overflow
3984          * of data may happen.
3985          */
3986         mas = wr_mas->mas;
3987         trace_ma_op(__func__, mas);
3988
3989         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX))
3990                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
3991         /*
3992          * Node rebalancing may occur due to this store, so there may be three new
3993          * entries per level plus a new root.
3994          */
3995         height = mas_mt_height(mas);
3996         mas_node_count(mas, 1 + height * 3);
3997         if (mas_is_err(mas))
3998                 return 0;
3999
4000         /*
4001          * Set up right side.  Need to get to the next offset after the spanning
4002          * store to ensure it's not NULL and to combine both the next node and
4003          * the node with the start together.
4004          */
4005         r_mas = *mas;
4006         /* Avoid overflow, walk to next slot in the tree. */
4007         if (r_mas.last + 1)
4008                 r_mas.last++;
4009
4010         r_mas.index = r_mas.last;
4011         mas_wr_walk_index(&r_wr_mas);
4012         r_mas.last = r_mas.index = mas->last;
4013
4014         /* Set up left side. */
4015         l_mas = *mas;
4016         mas_wr_walk_index(&l_wr_mas);
4017
4018         if (!wr_mas->entry) {
4019                 mas_extend_spanning_null(&l_wr_mas, &r_wr_mas);
4020                 mas->offset = l_mas.offset;
4021                 mas->index = l_mas.index;
4022                 mas->last = l_mas.last = r_mas.last;
4023         }
4024
4025         /* expanding NULLs may make this cover the entire range */
4026         if (!l_mas.index && r_mas.last == ULONG_MAX) {
4027                 mas_set_range(mas, 0, ULONG_MAX);
4028                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4029         }
4030
4031         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4032         /* Copy l_mas and store the value in b_node. */
4033         mas_store_b_node(&l_wr_mas, &b_node, l_wr_mas.node_end);
4034         /* Copy r_mas into b_node. */
4035         if (r_mas.offset <= r_wr_mas.node_end)
4036                 mas_mab_cp(&r_mas, r_mas.offset, r_wr_mas.node_end,
4037                            &b_node, b_node.b_end + 1);
4038         else
4039                 b_node.b_end++;
4040
4041         /* Stop spanning searches by searching for just index. */
4042         l_mas.index = l_mas.last = mas->index;
4043
4044         mast.bn = &b_node;
4045         mast.orig_l = &l_mas;
4046         mast.orig_r = &r_mas;
4047         /* Combine l_mas and r_mas and split them up evenly again. */
4048         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, height + 1);
4049 }
4050
4051 /*
4052  * mas_wr_node_store() - Attempt to store the value in a node
4053  * @wr_mas: The maple write state
4054  *
4055  * Attempts to reuse the node, but may allocate.
4056  *
4057  * Return: True if stored, false otherwise
4058  */
4059 static inline bool mas_wr_node_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4060 {
4061         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4062         void __rcu **dst_slots;
4063         unsigned long *dst_pivots;
4064         unsigned char dst_offset;
4065         unsigned char new_end = wr_mas->node_end;
4066         unsigned char offset;
4067         unsigned char node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4068         struct maple_node reuse, *newnode;
4069         unsigned char copy_size, max_piv = mt_pivots[wr_mas->type];
4070         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
4071
4072         offset = mas->offset;
4073         if (mas->last == wr_mas->r_max) {
4074                 /* runs right to the end of the node */
4075                 if (mas->last == mas->max)
4076                         new_end = offset;
4077                 /* don't copy this offset */
4078                 wr_mas->offset_end++;
4079         } else if (mas->last < wr_mas->r_max) {
4080                 /* new range ends in this range */
4081                 if (unlikely(wr_mas->r_max == ULONG_MAX))
4082                         mas_bulk_rebalance(mas, wr_mas->node_end, wr_mas->type);
4083
4084                 new_end++;
4085         } else {
4086                 if (wr_mas->end_piv == mas->last)
4087                         wr_mas->offset_end++;
4088
4089                 new_end -= wr_mas->offset_end - offset - 1;
4090         }
4091
4092         /* new range starts within a range */
4093         if (wr_mas->r_min < mas->index)
4094                 new_end++;
4095
4096         /* Not enough room */
4097         if (new_end >= node_slots)
4098                 return false;
4099
4100         /* Not enough data. */
4101         if (!mte_is_root(mas->node) && (new_end <= mt_min_slots[wr_mas->type]) &&
4102             !(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
4103                 return false;
4104
4105         /* set up node. */
4106         if (in_rcu) {
4107                 mas_node_count(mas, 1);
4108                 if (mas_is_err(mas))
4109                         return false;
4110
4111                 newnode = mas_pop_node(mas);
4112         } else {
4113                 memset(&reuse, 0, sizeof(struct maple_node));
4114                 newnode = &reuse;
4115         }
4116
4117         newnode->parent = mas_mn(mas)->parent;
4118         dst_pivots = ma_pivots(newnode, wr_mas->type);
4119         dst_slots = ma_slots(newnode, wr_mas->type);
4120         /* Copy from start to insert point */
4121         memcpy(dst_pivots, wr_mas->pivots, sizeof(unsigned long) * (offset + 1));
4122         memcpy(dst_slots, wr_mas->slots, sizeof(void *) * (offset + 1));
4123         dst_offset = offset;
4124
4125         /* Handle insert of new range starting after old range */
4126         if (wr_mas->r_min < mas->index) {
4127                 mas->offset++;
4128                 rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->content);
4129                 dst_pivots[dst_offset++] = mas->index - 1;
4130         }
4131
4132         /* Store the new entry and range end. */
4133         if (dst_offset < max_piv)
4134                 dst_pivots[dst_offset] = mas->last;
4135         mas->offset = dst_offset;
4136         rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->entry);
4137
4138         /*
4139          * this range wrote to the end of the node or it overwrote the rest of
4140          * the data
4141          */
4142         if (wr_mas->offset_end > wr_mas->node_end || mas->last >= mas->max) {
4143                 new_end = dst_offset;
4144                 goto done;
4145         }
4146
4147         dst_offset++;
4148         /* Copy to the end of node if necessary. */
4149         copy_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + 1;
4150         memcpy(dst_slots + dst_offset, wr_mas->slots + wr_mas->offset_end,
4151                sizeof(void *) * copy_size);
4152         if (dst_offset < max_piv) {
4153                 if (copy_size > max_piv - dst_offset)
4154                         copy_size = max_piv - dst_offset;
4155
4156                 memcpy(dst_pivots + dst_offset,
4157                        wr_mas->pivots + wr_mas->offset_end,
4158                        sizeof(unsigned long) * copy_size);
4159         }
4160
4161         if ((wr_mas->node_end == node_slots - 1) && (new_end < node_slots - 1))
4162                 dst_pivots[new_end] = mas->max;
4163
4164 done:
4165         mas_leaf_set_meta(mas, newnode, dst_pivots, maple_leaf_64, new_end);
4166         if (in_rcu) {
4167                 mas->node = mt_mk_node(newnode, wr_mas->type);
4168                 mas_replace(mas, false);
4169         } else {
4170                 memcpy(wr_mas->node, newnode, sizeof(struct maple_node));
4171         }
4172         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4173         mas_update_gap(mas);
4174         return true;
4175 }
4176
4177 /*
4178  * mas_wr_slot_store: Attempt to store a value in a slot.
4179  * @wr_mas: the maple write state
4180  *
4181  * Return: True if stored, false otherwise
4182  */
4183 static inline bool mas_wr_slot_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4184 {
4185         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4186         unsigned long lmax; /* Logical max. */
4187         unsigned char offset = mas->offset;
4188
4189         if ((wr_mas->r_max > mas->last) && ((wr_mas->r_min != mas->index) ||
4190                                   (offset != wr_mas->node_end)))
4191                 return false;
4192
4193         if (offset == wr_mas->node_end - 1)
4194                 lmax = mas->max;
4195         else
4196                 lmax = wr_mas->pivots[offset + 1];
4197
4198         /* going to overwrite too many slots. */
4199         if (lmax < mas->last)
4200                 return false;
4201
4202         if (wr_mas->r_min == mas->index) {
4203                 /* overwriting two or more ranges with one. */
4204                 if (lmax == mas->last)
4205                         return false;
4206
4207                 /* Overwriting all of offset and a portion of offset + 1. */
4208                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset], wr_mas->entry);
4209                 wr_mas->pivots[offset] = mas->last;
4210                 goto done;
4211         }
4212
4213         /* Doesn't end on the next range end. */
4214         if (lmax != mas->last)
4215                 return false;
4216
4217         /* Overwriting a portion of offset and all of offset + 1 */
4218         if ((offset + 1 < mt_pivots[wr_mas->type]) &&
4219             (wr_mas->entry || wr_mas->pivots[offset + 1]))
4220                 wr_mas->pivots[offset + 1] = mas->last;
4221
4222         rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset + 1], wr_mas->entry);
4223         wr_mas->pivots[offset] = mas->index - 1;
4224         mas->offset++; /* Keep mas accurate. */
4225
4226 done:
4227         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4228         mas_update_gap(mas);
4229         return true;
4230 }
4231
4232 static inline void mas_wr_end_piv(struct ma_wr_state *wr_mas)
4233 {
4234         while ((wr_mas->mas->last > wr_mas->end_piv) &&
4235                (wr_mas->offset_end < wr_mas->node_end))
4236                 wr_mas->end_piv = wr_mas->pivots[++wr_mas->offset_end];
4237
4238         if (wr_mas->mas->last > wr_mas->end_piv)
4239                 wr_mas->end_piv = wr_mas->mas->max;
4240 }
4241
4242 static inline void mas_wr_extend_null(struct ma_wr_state *wr_mas)
4243 {
4244         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4245
4246         if (mas->last < wr_mas->end_piv && !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end])
4247                 mas->last = wr_mas->end_piv;
4248
4249         /* Check next slot(s) if we are overwriting the end */
4250         if ((mas->last == wr_mas->end_piv) &&
4251             (wr_mas->node_end != wr_mas->offset_end) &&
4252             !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end + 1]) {
4253                 wr_mas->offset_end++;
4254                 if (wr_mas->offset_end == wr_mas->node_end)
4255                         mas->last = mas->max;
4256                 else
4257                         mas->last = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4258                 wr_mas->end_piv = mas->last;
4259         }
4260
4261         if (!wr_mas->content) {
4262                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4263                 mas->index = wr_mas->r_min;
4264         } else {
4265                 /* Check prev slot if we are overwriting the start */
4266                 if (mas->index == wr_mas->r_min && mas->offset &&
4267                     !wr_mas->slots[mas->offset - 1]) {
4268                         mas->offset--;
4269                         wr_mas->r_min = mas->index =
4270                                 mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, mas->offset);
4271                         wr_mas->r_max = wr_mas->pivots[mas->offset];
4272                 }
4273         }
4274 }
4275
4276 static inline bool mas_wr_append(struct ma_wr_state *wr_mas)
4277 {
4278         unsigned char end = wr_mas->node_end;
4279         unsigned char new_end = end + 1;
4280         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4281         unsigned char node_pivots = mt_pivots[wr_mas->type];
4282
4283         if ((mas->index != wr_mas->r_min) && (mas->last == wr_mas->r_max)) {
4284                 if (new_end < node_pivots)
4285                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4286
4287                 if (new_end < node_pivots)
4288                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4289
4290                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->entry);
4291                 mas->offset = new_end;
4292                 wr_mas->pivots[end] = mas->index - 1;
4293
4294                 return true;
4295         }
4296
4297         if ((mas->index == wr_mas->r_min) && (mas->last < wr_mas->r_max)) {
4298                 if (new_end < node_pivots)
4299                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4300
4301                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->content);
4302                 if (new_end < node_pivots)
4303                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4304
4305                 wr_mas->pivots[end] = mas->last;
4306                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[end], wr_mas->entry);
4307                 return true;
4308         }
4309
4310         return false;
4311 }
4312
4313 /*
4314  * mas_wr_bnode() - Slow path for a modification.
4315  * @wr_mas: The write maple state
4316  *
4317  * This is where split, rebalance end up.
4318  */
4319 static void mas_wr_bnode(struct ma_wr_state *wr_mas)
4320 {
4321         struct maple_big_node b_node;
4322
4323         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, 0, wr_mas->entry);
4324         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4325         mas_store_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->offset_end);
4326         mas_commit_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->node_end);
4327 }
4328
4329 static inline void mas_wr_modify(struct ma_wr_state *wr_mas)
4330 {
4331         unsigned char node_slots;
4332         unsigned char node_size;
4333         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4334
4335         /* Direct replacement */
4336         if (wr_mas->r_min == mas->index && wr_mas->r_max == mas->last) {
4337                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[mas->offset], wr_mas->entry);
4338                 if (!!wr_mas->entry ^ !!wr_mas->content)
4339                         mas_update_gap(mas);
4340                 return;
4341         }
4342
4343         /* Attempt to append */
4344         node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4345         node_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + mas->offset + 2;
4346         if (mas->max == ULONG_MAX)
4347                 node_size++;
4348
4349         /* slot and node store will not fit, go to the slow path */
4350         if (unlikely(node_size >= node_slots))
4351                 goto slow_path;
4352
4353         if (wr_mas->entry && (wr_mas->node_end < node_slots - 1) &&
4354             (mas->offset == wr_mas->node_end) && mas_wr_append(wr_mas)) {
4355                 if (!wr_mas->content || !wr_mas->entry)
4356                         mas_update_gap(mas);
4357                 return;
4358         }
4359
4360         if ((wr_mas->offset_end - mas->offset <= 1) && mas_wr_slot_store(wr_mas))
4361                 return;
4362         else if (mas_wr_node_store(wr_mas))
4363                 return;
4364
4365         if (mas_is_err(mas))
4366                 return;
4367
4368 slow_path:
4369         mas_wr_bnode(wr_mas);
4370 }
4371
4372 /*
4373  * mas_wr_store_entry() - Internal call to store a value
4374  * @mas: The maple state
4375  * @entry: The entry to store.
4376  *
4377  * Return: The contents that was stored at the index.
4378  */
4379 static inline void *mas_wr_store_entry(struct ma_wr_state *wr_mas)
4380 {
4381         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4382
4383         wr_mas->content = mas_start(mas);
4384         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4385                 mas_store_root(mas, wr_mas->entry);
4386                 return wr_mas->content;
4387         }
4388
4389         if (unlikely(!mas_wr_walk(wr_mas))) {
4390                 mas_wr_spanning_store(wr_mas);
4391                 return wr_mas->content;
4392         }
4393
4394         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4395         wr_mas->end_piv = wr_mas->r_max;
4396         mas_wr_end_piv(wr_mas);
4397
4398         if (!wr_mas->entry)
4399                 mas_wr_extend_null(wr_mas);
4400
4401         /* New root for a single pointer */
4402         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX)) {
4403                 mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4404                 return wr_mas->content;
4405         }
4406
4407         mas_wr_modify(wr_mas);
4408         return wr_mas->content;
4409 }
4410
4411 /**
4412  * mas_insert() - Internal call to insert a value
4413  * @mas: The maple state
4414  * @entry: The entry to store
4415  *
4416  * Return: %NULL or the contents that already exists at the requested index
4417  * otherwise.  The maple state needs to be checked for error conditions.
4418  */
4419 static inline void *mas_insert(struct ma_state *mas, void *entry)
4420 {
4421         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
4422
4423         /*
4424          * Inserting a new range inserts either 0, 1, or 2 pivots within the
4425          * tree.  If the insert fits exactly into an existing gap with a value
4426          * of NULL, then the slot only needs to be written with the new value.
4427          * If the range being inserted is adjacent to another range, then only a
4428          * single pivot needs to be inserted (as well as writing the entry).  If
4429          * the new range is within a gap but does not touch any other ranges,
4430          * then two pivots need to be inserted: the start - 1, and the end.  As
4431          * usual, the entry must be written.  Most operations require a new node
4432          * to be allocated and replace an existing node to ensure RCU safety,
4433          * when in RCU mode.  The exception to requiring a newly allocated node
4434          * is when inserting at the end of a node (appending).  When done
4435          * carefully, appending can reuse the node in place.
4436          */
4437         wr_mas.content = mas_start(mas);
4438         if (wr_mas.content)
4439                 goto exists;
4440
4441         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4442                 mas_store_root(mas, entry);
4443                 return NULL;
4444         }
4445
4446         /* spanning writes always overwrite something */
4447         if (!mas_wr_walk(&wr_mas))
4448                 goto exists;
4449
4450         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4451         wr_mas.offset_end = mas->offset;
4452         wr_mas.end_piv = wr_mas.r_max;
4453
4454         if (wr_mas.content || (mas->last > wr_mas.r_max))
4455                 goto exists;
4456
4457         if (!entry)
4458                 return NULL;
4459
4460         mas_wr_modify(&wr_mas);
4461         return wr_mas.content;
4462
4463 exists:
4464         mas_set_err(mas, -EEXIST);
4465         return wr_mas.content;
4466
4467 }
4468
4469 /*
4470  * mas_prev_node() - Find the prev non-null entry at the same level in the
4471  * tree.  The prev value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4472  * @mas: The maple state
4473  * @min: The lower limit to search
4474  *
4475  * The prev node value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4476  * Return: 1 if the node is dead, 0 otherwise.
4477  */
4478 static inline int mas_prev_node(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4479 {
4480         enum maple_type mt;
4481         int offset, level;
4482         void __rcu **slots;
4483         struct maple_node *node;
4484         struct maple_enode *enode;
4485         unsigned long *pivots;
4486
4487         if (mas_is_none(mas))
4488                 return 0;
4489
4490         level = 0;
4491         do {
4492                 node = mas_mn(mas);
4493                 if (ma_is_root(node))
4494                         goto no_entry;
4495
4496                 /* Walk up. */
4497                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4498                         return 1;
4499                 offset = mas->offset;
4500                 level++;
4501         } while (!offset);
4502
4503         offset--;
4504         mt = mte_node_type(mas->node);
4505         node = mas_mn(mas);
4506         slots = ma_slots(node, mt);
4507         pivots = ma_pivots(node, mt);
4508         mas->max = pivots[offset];
4509         if (offset)
4510                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4511         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4512                 return 1;
4513
4514         if (mas->max < min)
4515                 goto no_entry_min;
4516
4517         while (level > 1) {
4518                 level--;
4519                 enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4520                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4521                         return 1;
4522
4523                 mas->node = enode;
4524                 mt = mte_node_type(mas->node);
4525                 node = mas_mn(mas);
4526                 slots = ma_slots(node, mt);
4527                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4528                 offset = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4529                 if (offset)
4530                         mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4531
4532                 if (offset < mt_pivots[mt])
4533                         mas->max = pivots[offset];
4534
4535                 if (mas->max < min)
4536                         goto no_entry;
4537         }
4538
4539         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4540         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4541                 return 1;
4542
4543         mas->offset = mas_data_end(mas);
4544         if (unlikely(mte_dead_node(mas->node)))
4545                 return 1;
4546
4547         return 0;
4548
4549 no_entry_min:
4550         mas->offset = offset;
4551         if (offset)
4552                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4553 no_entry:
4554         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4555                 return 1;
4556
4557         mas->node = MAS_NONE;
4558         return 0;
4559 }
4560
4561 /*
4562  * mas_next_node() - Get the next node at the same level in the tree.
4563  * @mas: The maple state
4564  * @max: The maximum pivot value to check.
4565  *
4566  * The next value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4567  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise.
4568  */
4569 static inline int mas_next_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *node,
4570                                 unsigned long max)
4571 {
4572         unsigned long min, pivot;
4573         unsigned long *pivots;
4574         struct maple_enode *enode;
4575         int level = 0;
4576         unsigned char offset;
4577         enum maple_type mt;
4578         void __rcu **slots;
4579
4580         if (mas->max >= max)
4581                 goto no_entry;
4582
4583         level = 0;
4584         do {
4585                 if (ma_is_root(node))
4586                         goto no_entry;
4587
4588                 min = mas->max + 1;
4589                 if (min > max)
4590                         goto no_entry;
4591
4592                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4593                         return 1;
4594
4595                 offset = mas->offset;
4596                 level++;
4597                 node = mas_mn(mas);
4598                 mt = mte_node_type(mas->node);
4599                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4600         } while (unlikely(offset == ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max)));
4601
4602         slots = ma_slots(node, mt);
4603         pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, ++offset, mt);
4604         while (unlikely(level > 1)) {
4605                 /* Descend, if necessary */
4606                 enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4607                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4608                         return 1;
4609
4610                 mas->node = enode;
4611                 level--;
4612                 node = mas_mn(mas);
4613                 mt = mte_node_type(mas->node);
4614                 slots = ma_slots(node, mt);
4615                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4616                 offset = 0;
4617                 pivot = pivots[0];
4618         }
4619
4620         enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4621         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4622                 return 1;
4623
4624         mas->node = enode;
4625         mas->min = min;
4626         mas->max = pivot;
4627         return 0;
4628
4629 no_entry:
4630         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4631                 return 1;
4632
4633         mas->node = MAS_NONE;
4634         return 0;
4635 }
4636
4637 /*
4638  * mas_next_nentry() - Get the next node entry
4639  * @mas: The maple state
4640  * @max: The maximum value to check
4641  * @*range_start: Pointer to store the start of the range.
4642  *
4643  * Sets @mas->offset to the offset of the next node entry, @mas->last to the
4644  * pivot of the entry.
4645  *
4646  * Return: The next entry, %NULL otherwise
4647  */
4648 static inline void *mas_next_nentry(struct ma_state *mas,
4649             struct maple_node *node, unsigned long max, enum maple_type type)
4650 {
4651         unsigned char count;
4652         unsigned long pivot;
4653         unsigned long *pivots;
4654         void __rcu **slots;
4655         void *entry;
4656
4657         if (mas->last == mas->max) {
4658                 mas->index = mas->max;
4659                 return NULL;
4660         }
4661
4662         pivots = ma_pivots(node, type);
4663         slots = ma_slots(node, type);
4664         mas->index = mas_safe_min(mas, pivots, mas->offset);
4665         count = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
4666         if (ma_dead_node(node))
4667                 return NULL;
4668
4669         if (mas->index > max)
4670                 return NULL;
4671
4672         if (mas->offset > count)
4673                 return NULL;
4674
4675         while (mas->offset < count) {
4676                 pivot = pivots[mas->offset];
4677                 entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4678                 if (ma_dead_node(node))
4679                         return NULL;
4680
4681                 if (entry)
4682                         goto found;
4683
4684                 if (pivot >= max)
4685                         return NULL;
4686
4687                 mas->index = pivot + 1;
4688                 mas->offset++;
4689         }
4690
4691         if (mas->index > mas->max) {
4692                 mas->index = mas->last;
4693                 return NULL;
4694         }
4695
4696         pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
4697         entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4698         if (ma_dead_node(node))
4699                 return NULL;
4700
4701         if (!pivot)
4702                 return NULL;
4703
4704         if (!entry)
4705                 return NULL;
4706
4707 found:
4708         mas->last = pivot;
4709         return entry;
4710 }
4711
4712 static inline void mas_rewalk(struct ma_state *mas, unsigned long index)
4713 {
4714 retry:
4715         mas_set(mas, index);
4716         mas_state_walk(mas);
4717         if (mas_is_start(mas))
4718                 goto retry;
4719 }
4720
4721 /*
4722  * mas_next_entry() - Internal function to get the next entry.
4723  * @mas: The maple state
4724  * @limit: The maximum range start.
4725  *
4726  * Set the @mas->node to the next entry and the range_start to
4727  * the beginning value for the entry.  Does not check beyond @limit.
4728  * Sets @mas->index and @mas->last to the limit if it is hit.
4729  * Restarts on dead nodes.
4730  *
4731  * Return: the next entry or %NULL.
4732  */
4733 static inline void *mas_next_entry(struct ma_state *mas, unsigned long limit)
4734 {
4735         void *entry = NULL;
4736         struct maple_enode *prev_node;
4737         struct maple_node *node;
4738         unsigned char offset;
4739         unsigned long last;
4740         enum maple_type mt;
4741
4742         if (mas->index > limit) {
4743                 mas->index = mas->last = limit;
4744                 mas_pause(mas);
4745                 return NULL;
4746         }
4747         last = mas->last;
4748 retry:
4749         offset = mas->offset;
4750         prev_node = mas->node;
4751         node = mas_mn(mas);
4752         mt = mte_node_type(mas->node);
4753         mas->offset++;
4754         if (unlikely(mas->offset >= mt_slots[mt])) {
4755                 mas->offset = mt_slots[mt] - 1;
4756                 goto next_node;
4757         }
4758
4759         while (!mas_is_none(mas)) {
4760                 entry = mas_next_nentry(mas, node, limit, mt);
4761                 if (unlikely(ma_dead_node(node))) {
4762                         mas_rewalk(mas, last);
4763                         goto retry;
4764                 }
4765
4766                 if (likely(entry))
4767                         return entry;
4768
4769                 if (unlikely((mas->index > limit)))
4770                         break;
4771
4772 next_node:
4773                 prev_node = mas->node;
4774                 offset = mas->offset;
4775                 if (unlikely(mas_next_node(mas, node, limit))) {
4776                         mas_rewalk(mas, last);
4777                         goto retry;
4778                 }
4779                 mas->offset = 0;
4780                 node = mas_mn(mas);
4781                 mt = mte_node_type(mas->node);
4782         }
4783
4784         mas->index = mas->last = limit;
4785         mas->offset = offset;
4786         mas->node = prev_node;
4787         return NULL;
4788 }
4789
4790 /*
4791  * mas_prev_nentry() - Get the previous node entry.
4792  * @mas: The maple state.
4793  * @limit: The lower limit to check for a value.
4794  *
4795  * Return: the entry, %NULL otherwise.
4796  */
4797 static inline void *mas_prev_nentry(struct ma_state *mas, unsigned long limit,
4798                                     unsigned long index)
4799 {
4800         unsigned long pivot, min;
4801         unsigned char offset;
4802         struct maple_node *mn;
4803         enum maple_type mt;
4804         unsigned long *pivots;
4805         void __rcu **slots;
4806         void *entry;
4807
4808 retry:
4809         if (!mas->offset)
4810                 return NULL;
4811
4812         mn = mas_mn(mas);
4813         mt = mte_node_type(mas->node);
4814         offset = mas->offset - 1;
4815         if (offset >= mt_slots[mt])
4816                 offset = mt_slots[mt] - 1;
4817
4818         slots = ma_slots(mn, mt);
4819         pivots = ma_pivots(mn, mt);
4820         if (offset == mt_pivots[mt])
4821                 pivot = mas->max;
4822         else
4823                 pivot = pivots[offset];
4824
4825         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4826                 mas_rewalk(mas, index);
4827                 goto retry;
4828         }
4829
4830         while (offset && ((!mas_slot(mas, slots, offset) && pivot >= limit) ||
4831                !pivot))
4832                 pivot = pivots[--offset];
4833
4834         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4835         entry = mas_slot(mas, slots, offset);
4836         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4837                 mas_rewalk(mas, index);
4838                 goto retry;
4839         }
4840
4841         if (likely(entry)) {
4842                 mas->offset = offset;
4843                 mas->last = pivot;
4844                 mas->index = min;
4845         }
4846         return entry;
4847 }
4848
4849 static inline void *mas_prev_entry(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4850 {
4851         void *entry;
4852
4853         if (mas->index < min) {
4854                 mas->index = mas->last = min;
4855                 mas->node = MAS_NONE;
4856                 return NULL;
4857         }
4858 retry:
4859         while (likely(!mas_is_none(mas))) {
4860                 entry = mas_prev_nentry(mas, min, mas->index);
4861                 if (unlikely(mas->last < min))
4862                         goto not_found;
4863
4864                 if (likely(entry))
4865                         return entry;
4866
4867                 if (unlikely(mas_prev_node(mas, min))) {
4868                         mas_rewalk(mas, mas->index);
4869                         goto retry;
4870                 }
4871
4872                 mas->offset++;
4873         }
4874
4875         mas->offset--;
4876 not_found:
4877         mas->index = mas->last = min;
4878         return NULL;
4879 }
4880
4881 /*
4882  * mas_rev_awalk() - Internal function.  Reverse allocation walk.  Find the
4883  * highest gap address of a given size in a given node and descend.
4884  * @mas: The maple state
4885  * @size: The needed size.
4886  *
4887  * Return: True if found in a leaf, false otherwise.
4888  *
4889  */
4890 static bool mas_rev_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
4891 {
4892         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4893         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
4894         unsigned long *pivots, *gaps;
4895         void __rcu **slots;
4896         unsigned long gap = 0;
4897         unsigned long max, min;
4898         unsigned char offset;
4899
4900         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
4901                 return true;
4902
4903         if (ma_is_dense(type)) {
4904                 /* dense nodes. */
4905                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4906                 return true;
4907         }
4908
4909         pivots = ma_pivots(node, type);
4910         slots = ma_slots(node, type);
4911         gaps = ma_gaps(node, type);
4912         offset = mas->offset;
4913         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4914         /* Skip out of bounds. */
4915         while (mas->last < min)
4916                 min = mas_safe_min(mas, pivots, --offset);
4917
4918         max = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
4919         while (mas->index <= max) {
4920                 gap = 0;
4921                 if (gaps)
4922                         gap = gaps[offset];
4923                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
4924                         gap = max - min + 1;
4925
4926                 if (gap) {
4927                         if ((size <= gap) && (size <= mas->last - min + 1))
4928                                 break;
4929
4930                         if (!gaps) {
4931                                 /* Skip the next slot, it cannot be a gap. */
4932                                 if (offset < 2)
4933                                         goto ascend;
4934
4935                                 offset -= 2;
4936                                 max = pivots[offset];
4937                                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4938                                 continue;
4939                         }
4940                 }
4941
4942                 if (!offset)
4943                         goto ascend;
4944
4945                 offset--;
4946                 max = min - 1;
4947                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4948         }
4949
4950         if (unlikely((mas->index > max) || (size - 1 > max - mas->index)))
4951                 goto no_space;
4952
4953         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
4954                 mas->offset = offset;
4955                 mas->min = min;
4956                 mas->max = min + gap - 1;
4957                 return true;
4958         }
4959
4960         /* descend, only happens under lock. */
4961         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4962         mas->min = min;
4963         mas->max = max;
4964         mas->offset = mas_data_end(mas);
4965         return false;
4966
4967 ascend:
4968         if (!mte_is_root(mas->node))
4969                 return false;
4970
4971 no_space:
4972         mas_set_err(mas, -EBUSY);
4973         return false;
4974 }
4975
4976 static inline bool mas_anode_descend(struct ma_state *mas, unsigned long size)
4977 {
4978         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4979         unsigned long pivot, min, gap = 0;
4980         unsigned char offset;
4981         unsigned long *gaps;
4982         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
4983         void __rcu **slots = ma_slots(mas_mn(mas), type);
4984         bool found = false;
4985
4986         if (ma_is_dense(type)) {
4987                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4988                 return true;
4989         }
4990
4991         gaps = ma_gaps(mte_to_node(mas->node), type);
4992         offset = mas->offset;
4993         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4994         for (; offset < mt_slots[type]; offset++) {
4995                 pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
4996                 if (offset && !pivot)
4997                         break;
4998
4999                 /* Not within lower bounds */
5000                 if (mas->index > pivot)
5001                         goto next_slot;
5002
5003                 if (gaps)
5004                         gap = gaps[offset];
5005                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
5006                         gap = min(pivot, mas->last) - max(mas->index, min) + 1;
5007                 else
5008                         goto next_slot;
5009
5010                 if (gap >= size) {
5011                         if (ma_is_leaf(type)) {
5012                                 found = true;
5013                                 goto done;
5014                         }
5015                         if (mas->index <= pivot) {
5016                                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
5017                                 mas->min = min;
5018                                 mas->max = pivot;
5019                                 offset = 0;
5020                                 break;
5021                         }
5022                 }
5023 next_slot:
5024                 min = pivot + 1;
5025                 if (mas->last <= pivot) {
5026                         mas_set_err(mas, -EBUSY);
5027                         return true;
5028                 }
5029         }
5030
5031         if (mte_is_root(mas->node))
5032                 found = true;
5033 done:
5034         mas->offset = offset;
5035         return found;
5036 }
5037
5038 /**
5039  * mas_walk() - Search for @mas->index in the tree.
5040  * @mas: The maple state.
5041  *
5042  * mas->index and mas->last will be set to the range if there is a value.  If
5043  * mas->node is MAS_NONE, reset to MAS_START.
5044  *
5045  * Return: the entry at the location or %NULL.
5046  */
5047 void *mas_walk(struct ma_state *mas)
5048 {
5049         void *entry;
5050
5051 retry:
5052         entry = mas_state_walk(mas);
5053         if (mas_is_start(mas))
5054                 goto retry;
5055
5056         if (mas_is_ptr(mas)) {
5057                 if (!mas->index) {
5058                         mas->last = 0;
5059                 } else {
5060                         mas->index = 1;
5061                         mas->last = ULONG_MAX;
5062                 }
5063                 return entry;
5064         }
5065
5066         if (mas_is_none(mas)) {
5067                 mas->index = 0;
5068                 mas->last = ULONG_MAX;
5069         }
5070
5071         return entry;
5072 }
5073 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_walk);
5074
5075 static inline bool mas_rewind_node(struct ma_state *mas)
5076 {
5077         unsigned char slot;
5078
5079         do {
5080                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5081                         slot = mas->offset;
5082                         if (!slot)
5083                                 return false;
5084                 } else {
5085                         mas_ascend(mas);
5086                         slot = mas->offset;
5087                 }
5088         } while (!slot);
5089
5090         mas->offset = --slot;
5091         return true;
5092 }
5093
5094 /*
5095  * mas_skip_node() - Internal function.  Skip over a node.
5096  * @mas: The maple state.
5097  *
5098  * Return: true if there is another node, false otherwise.
5099  */
5100 static inline bool mas_skip_node(struct ma_state *mas)
5101 {
5102         unsigned char slot, slot_count;
5103         unsigned long *pivots;
5104         enum maple_type mt;
5105
5106         mt = mte_node_type(mas->node);
5107         slot_count = mt_slots[mt] - 1;
5108         do {
5109                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5110                         slot = mas->offset;
5111                         if (slot > slot_count) {
5112                                 mas_set_err(mas, -EBUSY);
5113                                 return false;
5114                         }
5115                 } else {
5116                         mas_ascend(mas);
5117                         slot = mas->offset;
5118                         mt = mte_node_type(mas->node);
5119                         slot_count = mt_slots[mt] - 1;
5120                 }
5121         } while (slot > slot_count);
5122
5123         mas->offset = ++slot;
5124         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), mt);
5125         if (slot > 0)
5126                 mas->min = pivots[slot - 1] + 1;
5127
5128         if (slot <= slot_count)
5129                 mas->max = pivots[slot];
5130
5131         return true;
5132 }
5133
5134 /*
5135  * mas_awalk() - Allocation walk.  Search from low address to high, for a gap of
5136  * @size
5137  * @mas: The maple state
5138  * @size: The size of the gap required
5139  *
5140  * Search between @mas->index and @mas->last for a gap of @size.
5141  */
5142 static inline void mas_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
5143 {
5144         struct maple_enode *last = NULL;
5145
5146         /*
5147          * There are 4 options:
5148          * go to child (descend)
5149          * go back to parent (ascend)
5150          * no gap found. (return, slot == MAPLE_NODE_SLOTS)
5151          * found the gap. (return, slot != MAPLE_NODE_SLOTS)
5152          */
5153         while (!mas_is_err(mas) && !mas_anode_descend(mas, size)) {
5154                 if (last == mas->node)
5155                         mas_skip_node(mas);
5156                 else
5157                         last = mas->node;
5158         }
5159 }
5160
5161 /*
5162  * mas_fill_gap() - Fill a located gap with @entry.
5163  * @mas: The maple state
5164  * @entry: The value to store
5165  * @slot: The offset into the node to store the @entry
5166  * @size: The size of the entry
5167  * @index: The start location
5168  */
5169 static inline void mas_fill_gap(struct ma_state *mas, void *entry,
5170                 unsigned char slot, unsigned long size, unsigned long *index)
5171 {
5172         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5173         unsigned char pslot = mte_parent_slot(mas->node);
5174         struct maple_enode *mn = mas->node;
5175         unsigned long *pivots;
5176         enum maple_type ptype;
5177         /*
5178          * mas->index is the start address for the search
5179          *  which may no longer be needed.
5180          * mas->last is the end address for the search
5181          */
5182
5183         *index = mas->index;
5184         mas->last = mas->index + size - 1;
5185
5186         /*
5187          * It is possible that using mas->max and mas->min to correctly
5188          * calculate the index and last will cause an issue in the gap
5189          * calculation, so fix the ma_state here
5190          */
5191         mas_ascend(mas);
5192         ptype = mte_node_type(mas->node);
5193         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), ptype);
5194         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, pslot, ptype);
5195         mas->min = mas_safe_min(mas, pivots, pslot);
5196         mas->node = mn;
5197         mas->offset = slot;
5198         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5199 }
5200
5201 /*
5202  * mas_sparse_area() - Internal function.  Return upper or lower limit when
5203  * searching for a gap in an empty tree.
5204  * @mas: The maple state
5205  * @min: the minimum range
5206  * @max: The maximum range
5207  * @size: The size of the gap
5208  * @fwd: Searching forward or back
5209  */
5210 static inline void mas_sparse_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5211                                 unsigned long max, unsigned long size, bool fwd)
5212 {
5213         unsigned long start = 0;
5214
5215         if (!unlikely(mas_is_none(mas)))
5216                 start++;
5217         /* mas_is_ptr */
5218
5219         if (start < min)
5220                 start = min;
5221
5222         if (fwd) {
5223                 mas->index = start;
5224                 mas->last = start + size - 1;
5225                 return;
5226         }
5227
5228         mas->index = max;
5229 }
5230
5231 /*
5232  * mas_empty_area() - Get the lowest address within the range that is
5233  * sufficient for the size requested.
5234  * @mas: The maple state
5235  * @min: The lowest value of the range
5236  * @max: The highest value of the range
5237  * @size: The size needed
5238  */
5239 int mas_empty_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5240                 unsigned long max, unsigned long size)
5241 {
5242         unsigned char offset;
5243         unsigned long *pivots;
5244         enum maple_type mt;
5245
5246         if (mas_is_start(mas))
5247                 mas_start(mas);
5248         else if (mas->offset >= 2)
5249                 mas->offset -= 2;
5250         else if (!mas_skip_node(mas))
5251                 return -EBUSY;
5252
5253         /* Empty set */
5254         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5255                 mas_sparse_area(mas, min, max, size, true);
5256                 return 0;
5257         }
5258
5259         /* The start of the window can only be within these values */
5260         mas->index = min;
5261         mas->last = max;
5262         mas_awalk(mas, size);
5263
5264         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5265                 return xa_err(mas->node);
5266
5267         offset = mas->offset;
5268         if (unlikely(offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5269                 return -EBUSY;
5270
5271         mt = mte_node_type(mas->node);
5272         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), mt);
5273         if (offset)
5274                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
5275
5276         if (offset < mt_pivots[mt])
5277                 mas->max = pivots[offset];
5278
5279         if (mas->index < mas->min)
5280                 mas->index = mas->min;
5281
5282         mas->last = mas->index + size - 1;
5283         return 0;
5284 }
5285 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area);
5286
5287 /*
5288  * mas_empty_area_rev() - Get the highest address within the range that is
5289  * sufficient for the size requested.
5290  * @mas: The maple state
5291  * @min: The lowest value of the range
5292  * @max: The highest value of the range
5293  * @size: The size needed
5294  */
5295 int mas_empty_area_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5296                 unsigned long max, unsigned long size)
5297 {
5298         struct maple_enode *last = mas->node;
5299
5300         if (mas_is_start(mas)) {
5301                 mas_start(mas);
5302                 mas->offset = mas_data_end(mas);
5303         } else if (mas->offset >= 2) {
5304                 mas->offset -= 2;
5305         } else if (!mas_rewind_node(mas)) {
5306                 return -EBUSY;
5307         }
5308
5309         /* Empty set. */
5310         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5311                 mas_sparse_area(mas, min, max, size, false);
5312                 return 0;
5313         }
5314
5315         /* The start of the window can only be within these values. */
5316         mas->index = min;
5317         mas->last = max;
5318
5319         while (!mas_rev_awalk(mas, size)) {
5320                 if (last == mas->node) {
5321                         if (!mas_rewind_node(mas))
5322                                 return -EBUSY;
5323                 } else {
5324                         last = mas->node;
5325                 }
5326         }
5327
5328         if (mas_is_err(mas))
5329                 return xa_err(mas->node);
5330
5331         if (unlikely(mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5332                 return -EBUSY;
5333
5334         /*
5335          * mas_rev_awalk() has set mas->min and mas->max to the gap values.  If
5336          * the maximum is outside the window we are searching, then use the last
5337          * location in the search.
5338          * mas->max and mas->min is the range of the gap.
5339          * mas->index and mas->last are currently set to the search range.
5340          */
5341
5342         /* Trim the upper limit to the max. */
5343         if (mas->max <= mas->last)
5344                 mas->last = mas->max;
5345
5346         mas->index = mas->last - size + 1;
5347         return 0;
5348 }
5349 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area_rev);
5350
5351 static inline int mas_alloc(struct ma_state *mas, void *entry,
5352                 unsigned long size, unsigned long *index)
5353 {
5354         unsigned long min;
5355
5356         mas_start(mas);
5357         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5358                 mas_root_expand(mas, entry);
5359                 if (mas_is_err(mas))
5360                         return xa_err(mas->node);
5361
5362                 if (!mas->index)
5363                         return mte_pivot(mas->node, 0);
5364                 return mte_pivot(mas->node, 1);
5365         }
5366
5367         /* Must be walking a tree. */
5368         mas_awalk(mas, size);
5369         if (mas_is_err(mas))
5370                 return xa_err(mas->node);
5371
5372         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5373                 goto no_gap;
5374
5375         /*
5376          * At this point, mas->node points to the right node and we have an
5377          * offset that has a sufficient gap.
5378          */
5379         min = mas->min;
5380         if (mas->offset)
5381                 min = mte_pivot(mas->node, mas->offset - 1) + 1;
5382
5383         if (mas->index < min)
5384                 mas->index = min;
5385
5386         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5387         return 0;
5388
5389 no_gap:
5390         return -EBUSY;
5391 }
5392
5393 static inline int mas_rev_alloc(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5394                                 unsigned long max, void *entry,
5395                                 unsigned long size, unsigned long *index)
5396 {
5397         int ret = 0;
5398
5399         ret = mas_empty_area_rev(mas, min, max, size);
5400         if (ret)
5401                 return ret;
5402
5403         if (mas_is_err(mas))
5404                 return xa_err(mas->node);
5405
5406         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5407                 goto no_gap;
5408
5409         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5410         return 0;
5411
5412 no_gap:
5413         return -EBUSY;
5414 }
5415
5416 /*
5417  * mas_dead_leaves() - Mark all leaves of a node as dead.
5418  * @mas: The maple state
5419  * @slots: Pointer to the slot array
5420  *
5421  * Must hold the write lock.
5422  *
5423  * Return: The number of leaves marked as dead.
5424  */
5425 static inline
5426 unsigned char mas_dead_leaves(struct ma_state *mas, void __rcu **slots)
5427 {
5428         struct maple_node *node;
5429         enum maple_type type;
5430         void *entry;
5431         int offset;
5432
5433         for (offset = 0; offset < mt_slot_count(mas->node); offset++) {
5434                 entry = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
5435                 type = mte_node_type(entry);
5436                 node = mte_to_node(entry);
5437                 /* Use both node and type to catch LE & BE metadata */
5438                 if (!node || !type)
5439                         break;
5440
5441                 mte_set_node_dead(entry);
5442                 smp_wmb(); /* Needed for RCU */
5443                 node->type = type;
5444                 rcu_assign_pointer(slots[offset], node);
5445         }
5446
5447         return offset;
5448 }
5449
5450 static void __rcu **mas_dead_walk(struct ma_state *mas, unsigned char offset)
5451 {
5452         struct maple_node *node, *next;
5453         void __rcu **slots = NULL;
5454
5455         next = mas_mn(mas);
5456         do {
5457                 mas->node = ma_enode_ptr(next);
5458                 node = mas_mn(mas);
5459                 slots = ma_slots(node, node->type);
5460                 next = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
5461                 offset = 0;
5462         } while (!ma_is_leaf(next->type));
5463
5464         return slots;
5465 }
5466
5467 static void mt_free_walk(struct rcu_head *head)
5468 {
5469         void __rcu **slots;
5470         struct maple_node *node, *start;
5471         struct maple_tree mt;
5472         unsigned char offset;
5473         enum maple_type type;
5474         MA_STATE(mas, &mt, 0, 0);
5475
5476         node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
5477
5478         if (ma_is_leaf(node->type))
5479                 goto free_leaf;
5480
5481         mt_init_flags(&mt, node->ma_flags);
5482         mas_lock(&mas);
5483         start = node;
5484         mas.node = mt_mk_node(node, node->type);
5485         slots = mas_dead_walk(&mas, 0);
5486         node = mas_mn(&mas);
5487         do {
5488                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5489                 offset = node->parent_slot + 1;
5490                 mas.node = node->piv_parent;
5491                 if (mas_mn(&mas) == node)
5492                         goto start_slots_free;
5493
5494                 type = mte_node_type(mas.node);
5495                 slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), type);
5496                 if ((offset < mt_slots[type]) && (slots[offset]))
5497                         slots = mas_dead_walk(&mas, offset);
5498
5499                 node = mas_mn(&mas);
5500         } while ((node != start) || (node->slot_len < offset));
5501
5502         slots = ma_slots(node, node->type);
5503         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5504
5505 start_slots_free:
5506         mas_unlock(&mas);
5507 free_leaf:
5508         mt_free_rcu(&node->rcu);
5509 }
5510
5511 static inline void __rcu **mas_destroy_descend(struct ma_state *mas,
5512                         struct maple_enode *prev, unsigned char offset)
5513 {
5514         struct maple_node *node;
5515         struct maple_enode *next = mas->node;
5516         void __rcu **slots = NULL;
5517
5518         do {
5519                 mas->node = next;
5520                 node = mas_mn(mas);
5521                 slots = ma_slots(node, mte_node_type(mas->node));
5522                 next = mas_slot_locked(mas, slots, 0);
5523                 if ((mte_dead_node(next)))
5524                         next = mas_slot_locked(mas, slots, 1);
5525
5526                 mte_set_node_dead(mas->node);
5527                 node->type = mte_node_type(mas->node);
5528                 node->piv_parent = prev;
5529                 node->parent_slot = offset;
5530                 offset = 0;
5531                 prev = mas->node;
5532         } while (!mte_is_leaf(next));
5533
5534         return slots;
5535 }
5536
5537 static void mt_destroy_walk(struct maple_enode *enode, unsigned char ma_flags,
5538                             bool free)
5539 {
5540         void __rcu **slots;
5541         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5542         struct maple_enode *start;
5543         struct maple_tree mt;
5544
5545         MA_STATE(mas, &mt, 0, 0);
5546
5547         if (mte_is_leaf(enode))
5548                 goto free_leaf;
5549
5550         mt_init_flags(&mt, ma_flags);
5551         mas_lock(&mas);
5552
5553         mas.node = start = enode;
5554         slots = mas_destroy_descend(&mas, start, 0);
5555         node = mas_mn(&mas);
5556         do {
5557                 enum maple_type type;
5558                 unsigned char offset;
5559                 struct maple_enode *parent, *tmp;
5560
5561                 node->slot_len = mas_dead_leaves(&mas, slots);
5562                 if (free)
5563                         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5564                 offset = node->parent_slot + 1;
5565                 mas.node = node->piv_parent;
5566                 if (mas_mn(&mas) == node)
5567                         goto start_slots_free;
5568
5569                 type = mte_node_type(mas.node);
5570                 slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), type);
5571                 if (offset >= mt_slots[type])
5572                         goto next;
5573
5574                 tmp = mas_slot_locked(&mas, slots, offset);
5575                 if (mte_node_type(tmp) && mte_to_node(tmp)) {
5576                         parent = mas.node;
5577                         mas.node = tmp;
5578                         slots = mas_destroy_descend(&mas, parent, offset);
5579                 }
5580 next:
5581                 node = mas_mn(&mas);
5582         } while (start != mas.node);
5583
5584         node = mas_mn(&mas);
5585         node->slot_len = mas_dead_leaves(&mas, slots);
5586         if (free)
5587                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5588
5589 start_slots_free:
5590         mas_unlock(&mas);
5591
5592 free_leaf:
5593         if (free)
5594                 mt_free_rcu(&node->rcu);
5595 }
5596
5597 /*
5598  * mte_destroy_walk() - Free a tree or sub-tree.
5599  * @enode: the encoded maple node (maple_enode) to start
5600  * @mt: the tree to free - needed for node types.
5601  *
5602  * Must hold the write lock.
5603  */
5604 static inline void mte_destroy_walk(struct maple_enode *enode,
5605                                     struct maple_tree *mt)
5606 {
5607         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5608
5609         if (mt_in_rcu(mt)) {
5610                 mt_destroy_walk(enode, mt->ma_flags, false);
5611                 call_rcu(&node->rcu, mt_free_walk);
5612         } else {
5613                 mt_destroy_walk(enode, mt->ma_flags, true);
5614         }
5615 }
5616
5617 static void mas_wr_store_setup(struct ma_wr_state *wr_mas)
5618 {
5619         if (unlikely(mas_is_paused(wr_mas->mas)))
5620                 mas_reset(wr_mas->mas);
5621
5622         if (!mas_is_start(wr_mas->mas)) {
5623                 if (mas_is_none(wr_mas->mas)) {
5624                         mas_reset(wr_mas->mas);
5625                 } else {
5626                         wr_mas->r_max = wr_mas->mas->max;
5627                         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
5628                         if (mas_is_span_wr(wr_mas))
5629                                 mas_reset(wr_mas->mas);
5630                 }
5631         }
5632 }
5633
5634 /* Interface */
5635
5636 /**
5637  * mas_store() - Store an @entry.
5638  * @mas: The maple state.
5639  * @entry: The entry to store.
5640  *
5641  * The @mas->index and @mas->last is used to set the range for the @entry.
5642  * Note: The @mas should have pre-allocated entries to ensure there is memory to
5643  * store the entry.  Please see mas_expected_entries()/mas_destroy() for more details.
5644  *
5645  * Return: the first entry between mas->index and mas->last or %NULL.
5646  */
5647 void *mas_store(struct ma_state *mas, void *entry)
5648 {
5649         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5650
5651         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5652 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
5653         if (mas->index > mas->last)
5654                 pr_err("Error %lu > %lu %p\n", mas->index, mas->last, entry);
5655         MT_BUG_ON(mas->tree, mas->index > mas->last);
5656         if (mas->index > mas->last) {
5657                 mas_set_err(mas, -EINVAL);
5658                 return NULL;
5659         }
5660
5661 #endif
5662
5663         /*
5664          * Storing is the same operation as insert with the added caveat that it
5665          * can overwrite entries.  Although this seems simple enough, one may
5666          * want to examine what happens if a single store operation was to
5667          * overwrite multiple entries within a self-balancing B-Tree.
5668          */
5669         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5670         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5671         return wr_mas.content;
5672 }
5673 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store);
5674
5675 /**
5676  * mas_store_gfp() - Store a value into the tree.
5677  * @mas: The maple state
5678  * @entry: The entry to store
5679  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations if necessary.
5680  *
5681  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
5682  * be allocated.
5683  */
5684 int mas_store_gfp(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5685 {
5686         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5687
5688         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5689         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5690 retry:
5691         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5692         if (unlikely(mas_nomem(mas, gfp)))
5693                 goto retry;
5694
5695         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5696                 return xa_err(mas->node);
5697
5698         return 0;
5699 }
5700 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_gfp);
5701
5702 /**
5703  * mas_store_prealloc() - Store a value into the tree using memory
5704  * preallocated in the maple state.
5705  * @mas: The maple state
5706  * @entry: The entry to store.
5707  */
5708 void mas_store_prealloc(struct ma_state *mas, void *entry)
5709 {
5710         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5711
5712         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5713         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5714         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5715         BUG_ON(mas_is_err(mas));
5716         mas_destroy(mas);
5717 }
5718 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_prealloc);
5719
5720 /**
5721  * mas_preallocate() - Preallocate enough nodes for a store operation
5722  * @mas: The maple state
5723  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
5724  *
5725  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5726  */
5727 int mas_preallocate(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
5728 {
5729         int ret;
5730
5731         mas_node_count_gfp(mas, 1 + mas_mt_height(mas) * 3, gfp);
5732         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5733         if (likely(!mas_is_err(mas)))
5734                 return 0;
5735
5736         mas_set_alloc_req(mas, 0);
5737         ret = xa_err(mas->node);
5738         mas_reset(mas);
5739         mas_destroy(mas);
5740         mas_reset(mas);
5741         return ret;
5742 }
5743
5744 /*
5745  * mas_destroy() - destroy a maple state.
5746  * @mas: The maple state
5747  *
5748  * Upon completion, check the left-most node and rebalance against the node to
5749  * the right if necessary.  Frees any allocated nodes associated with this maple
5750  * state.
5751  */
5752 void mas_destroy(struct ma_state *mas)
5753 {
5754         struct maple_alloc *node;
5755         unsigned long total;
5756
5757         /*
5758          * When using mas_for_each() to insert an expected number of elements,
5759          * it is possible that the number inserted is less than the expected
5760          * number.  To fix an invalid final node, a check is performed here to
5761          * rebalance the previous node with the final node.
5762          */
5763         if (mas->mas_flags & MA_STATE_REBALANCE) {
5764                 unsigned char end;
5765
5766                 if (mas_is_start(mas))
5767                         mas_start(mas);
5768
5769                 mtree_range_walk(mas);
5770                 end = mas_data_end(mas) + 1;
5771                 if (end < mt_min_slot_count(mas->node) - 1)
5772                         mas_destroy_rebalance(mas, end);
5773
5774                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
5775         }
5776         mas->mas_flags &= ~(MA_STATE_BULK|MA_STATE_PREALLOC);
5777
5778         total = mas_allocated(mas);
5779         while (total) {
5780                 node = mas->alloc;
5781                 mas->alloc = node->slot[0];
5782                 if (node->node_count > 1) {
5783                         size_t count = node->node_count - 1;
5784
5785                         mt_free_bulk(count, (void __rcu **)&node->slot[1]);
5786                         total -= count;
5787                 }
5788                 kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
5789                 total--;
5790         }
5791
5792         mas->alloc = NULL;
5793 }
5794 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_destroy);
5795
5796 /*
5797  * mas_expected_entries() - Set the expected number of entries that will be inserted.
5798  * @mas: The maple state
5799  * @nr_entries: The number of expected entries.
5800  *
5801  * This will attempt to pre-allocate enough nodes to store the expected number
5802  * of entries.  The allocations will occur using the bulk allocator interface
5803  * for speed.  Please call mas_destroy() on the @mas after inserting the entries
5804  * to ensure any unused nodes are freed.
5805  *
5806  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5807  */
5808 int mas_expected_entries(struct ma_state *mas, unsigned long nr_entries)
5809 {
5810         int nonleaf_cap = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 2;
5811         struct maple_enode *enode = mas->node;
5812         int nr_nodes;
5813         int ret;
5814
5815         /*
5816          * Sometimes it is necessary to duplicate a tree to a new tree, such as
5817          * forking a process and duplicating the VMAs from one tree to a new
5818          * tree.  When such a situation arises, it is known that the new tree is
5819          * not going to be used until the entire tree is populated.  For
5820          * performance reasons, it is best to use a bulk load with RCU disabled.
5821          * This allows for optimistic splitting that favours the left and reuse
5822          * of nodes during the operation.
5823          */
5824
5825         /* Optimize splitting for bulk insert in-order */
5826         mas->mas_flags |= MA_STATE_BULK;
5827
5828         /*
5829          * Avoid overflow, assume a gap between each entry and a trailing null.
5830          * If this is wrong, it just means allocation can happen during
5831          * insertion of entries.
5832          */
5833         nr_nodes = max(nr_entries, nr_entries * 2 + 1);
5834         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
5835                 nonleaf_cap = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2;
5836
5837         /* Leaves; reduce slots to keep space for expansion */
5838         nr_nodes = DIV_ROUND_UP(nr_nodes, MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2);
5839         /* Internal nodes */
5840         nr_nodes += DIV_ROUND_UP(nr_nodes, nonleaf_cap);
5841         /* Add working room for split (2 nodes) + new parents */
5842         mas_node_count(mas, nr_nodes + 3);
5843
5844         /* Detect if allocations run out */
5845         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5846
5847         if (!mas_is_err(mas))
5848                 return 0;
5849
5850         ret = xa_err(mas->node);
5851         mas->node = enode;
5852         mas_destroy(mas);
5853         return ret;
5854
5855 }
5856 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_expected_entries);
5857
5858 /**
5859  * mas_next() - Get the next entry.
5860  * @mas: The maple state
5861  * @max: The maximum index to check.
5862  *
5863  * Returns the next entry after @mas->index.
5864  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5865  * Can return the zero entry.
5866  *
5867  * Return: The next entry or %NULL
5868  */
5869 void *mas_next(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5870 {
5871         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5872                 mas->node = MAS_START;
5873
5874         if (mas_is_start(mas))
5875                 mas_walk(mas); /* Retries on dead nodes handled by mas_walk */
5876
5877         if (mas_is_ptr(mas)) {
5878                 if (!mas->index) {
5879                         mas->index = 1;
5880                         mas->last = ULONG_MAX;
5881                 }
5882                 return NULL;
5883         }
5884
5885         if (mas->last == ULONG_MAX)
5886                 return NULL;
5887
5888         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
5889         return mas_next_entry(mas, max);
5890 }
5891 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next);
5892
5893 /**
5894  * mt_next() - get the next value in the maple tree
5895  * @mt: The maple tree
5896  * @index: The start index
5897  * @max: The maximum index to check
5898  *
5899  * Return: The entry at @index or higher, or %NULL if nothing is found.
5900  */
5901 void *mt_next(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long max)
5902 {
5903         void *entry = NULL;
5904         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5905
5906         rcu_read_lock();
5907         entry = mas_next(&mas, max);
5908         rcu_read_unlock();
5909         return entry;
5910 }
5911 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_next);
5912
5913 /**
5914  * mas_prev() - Get the previous entry
5915  * @mas: The maple state
5916  * @min: The minimum value to check.
5917  *
5918  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5919  * Will reset mas to MAS_START if the node is MAS_NONE.  Will stop on not
5920  * searchable nodes.
5921  *
5922  * Return: the previous value or %NULL.
5923  */
5924 void *mas_prev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
5925 {
5926         if (!mas->index) {
5927                 /* Nothing comes before 0 */
5928                 mas->last = 0;
5929                 mas->node = MAS_NONE;
5930                 return NULL;
5931         }
5932
5933         if (unlikely(mas_is_ptr(mas)))
5934                 return NULL;
5935
5936         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5937                 mas->node = MAS_START;
5938
5939         if (mas_is_start(mas)) {
5940                 mas_walk(mas);
5941                 if (!mas->index)
5942                         return NULL;
5943         }
5944
5945         if (mas_is_ptr(mas)) {
5946                 if (!mas->index) {
5947                         mas->last = 0;
5948                         return NULL;
5949                 }
5950
5951                 mas->index = mas->last = 0;
5952                 return mas_root_locked(mas);
5953         }
5954         return mas_prev_entry(mas, min);
5955 }
5956 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev);
5957
5958 /**
5959  * mt_prev() - get the previous value in the maple tree
5960  * @mt: The maple tree
5961  * @index: The start index
5962  * @min: The minimum index to check
5963  *
5964  * Return: The entry at @index or lower, or %NULL if nothing is found.
5965  */
5966 void *mt_prev(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long min)
5967 {
5968         void *entry = NULL;
5969         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5970
5971         rcu_read_lock();
5972         entry = mas_prev(&mas, min);
5973         rcu_read_unlock();
5974         return entry;
5975 }
5976 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_prev);
5977
5978 /**
5979  * mas_pause() - Pause a mas_find/mas_for_each to drop the lock.
5980  * @mas: The maple state to pause
5981  *
5982  * Some users need to pause a walk and drop the lock they're holding in
5983  * order to yield to a higher priority thread or carry out an operation
5984  * on an entry.  Those users should call this function before they drop
5985  * the lock.  It resets the @mas to be suitable for the next iteration
5986  * of the loop after the user has reacquired the lock.  If most entries
5987  * found during a walk require you to call mas_pause(), the mt_for_each()
5988  * iterator may be more appropriate.
5989  *
5990  */
5991 void mas_pause(struct ma_state *mas)
5992 {
5993         mas->node = MAS_PAUSE;
5994 }
5995 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_pause);
5996
5997 /**
5998  * mas_find() - On the first call, find the entry at or after mas->index up to
5999  * %max.  Otherwise, find the entry after mas->index.
6000  * @mas: The maple state
6001  * @max: The maximum value to check.
6002  *
6003  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6004  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6005  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6006  *
6007  * Return: The entry or %NULL.
6008  */
6009 void *mas_find(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6010 {
6011         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
6012                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
6013                         mas->node = MAS_NONE;
6014                         return NULL;
6015                 }
6016                 mas->node = MAS_START;
6017                 mas->index = ++mas->last;
6018         }
6019
6020         if (unlikely(mas_is_none(mas)))
6021                 mas->node = MAS_START;
6022
6023         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6024                 /* First run or continue */
6025                 void *entry;
6026
6027                 if (mas->index > max)
6028                         return NULL;
6029
6030                 entry = mas_walk(mas);
6031                 if (entry)
6032                         return entry;
6033         }
6034
6035         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6036                 return NULL;
6037
6038         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
6039         return mas_next_entry(mas, max);
6040 }
6041 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find);
6042
6043 /**
6044  * mas_find_rev: On the first call, find the first non-null entry at or below
6045  * mas->index down to %min.  Otherwise find the first non-null entry below
6046  * mas->index down to %min.
6047  * @mas: The maple state
6048  * @min: The minimum value to check.
6049  *
6050  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6051  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6052  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6053  *
6054  * Return: The entry or %NULL.
6055  */
6056 void *mas_find_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6057 {
6058         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
6059                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
6060                         mas->node = MAS_NONE;
6061                         return NULL;
6062                 }
6063                 mas->node = MAS_START;
6064                 mas->last = --mas->index;
6065         }
6066
6067         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6068                 /* First run or continue */
6069                 void *entry;
6070
6071                 if (mas->index < min)
6072                         return NULL;
6073
6074                 entry = mas_walk(mas);
6075                 if (entry)
6076                         return entry;
6077         }
6078
6079         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6080                 return NULL;
6081
6082         if (mas->index < min)
6083                 return NULL;
6084
6085         /* Retries on dead nodes handled by mas_prev_entry */
6086         return mas_prev_entry(mas, min);
6087 }
6088 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_rev);
6089
6090 /**
6091  * mas_erase() - Find the range in which index resides and erase the entire
6092  * range.
6093  * @mas: The maple state
6094  *
6095  * Must hold the write lock.
6096  * Searches for @mas->index, sets @mas->index and @mas->last to the range and
6097  * erases that range.
6098  *
6099  * Return: the entry that was erased or %NULL, @mas->index and @mas->last are updated.
6100  */
6101 void *mas_erase(struct ma_state *mas)
6102 {
6103         void *entry;
6104         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, NULL);
6105
6106         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
6107                 mas->node = MAS_START;
6108
6109         /* Retry unnecessary when holding the write lock. */
6110         entry = mas_state_walk(mas);
6111         if (!entry)
6112                 return NULL;
6113
6114 write_retry:
6115         /* Must reset to ensure spanning writes of last slot are detected */
6116         mas_reset(mas);
6117         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
6118         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6119         if (mas_nomem(mas, GFP_KERNEL))
6120                 goto write_retry;
6121
6122         return entry;
6123 }
6124 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_erase);
6125
6126 /**
6127  * mas_nomem() - Check if there was an error allocating and do the allocation
6128  * if necessary If there are allocations, then free them.
6129  * @mas: The maple state
6130  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6131  * Return: true on allocation, false otherwise.
6132  */
6133 bool mas_nomem(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
6134         __must_hold(mas->tree->lock)
6135 {
6136         if (likely(mas->node != MA_ERROR(-ENOMEM))) {
6137                 mas_destroy(mas);
6138                 return false;
6139         }
6140
6141         if (gfpflags_allow_blocking(gfp) && !mt_external_lock(mas->tree)) {
6142                 mtree_unlock(mas->tree);
6143                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6144                 mtree_lock(mas->tree);
6145         } else {
6146                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6147         }
6148
6149         if (!mas_allocated(mas))
6150                 return false;
6151
6152         mas->node = MAS_START;
6153         return true;
6154 }
6155
6156 void __init maple_tree_init(void)
6157 {
6158         maple_node_cache = kmem_cache_create("maple_node",
6159                         sizeof(struct maple_node), sizeof(struct maple_node),
6160                         SLAB_PANIC, NULL);
6161 }
6162
6163 /**
6164  * mtree_load() - Load a value stored in a maple tree
6165  * @mt: The maple tree
6166  * @index: The index to load
6167  *
6168  * Return: the entry or %NULL
6169  */
6170 void *mtree_load(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6171 {
6172         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6173         void *entry;
6174
6175         trace_ma_read(__func__, &mas);
6176         rcu_read_lock();
6177 retry:
6178         entry = mas_start(&mas);
6179         if (unlikely(mas_is_none(&mas)))
6180                 goto unlock;
6181
6182         if (unlikely(mas_is_ptr(&mas))) {
6183                 if (index)
6184                         entry = NULL;
6185
6186                 goto unlock;
6187         }
6188
6189         entry = mtree_lookup_walk(&mas);
6190         if (!entry && unlikely(mas_is_start(&mas)))
6191                 goto retry;
6192 unlock:
6193         rcu_read_unlock();
6194         if (xa_is_zero(entry))
6195                 return NULL;
6196
6197         return entry;
6198 }
6199 EXPORT_SYMBOL(mtree_load);
6200
6201 /**
6202  * mtree_store_range() - Store an entry at a given range.
6203  * @mt: The maple tree
6204  * @index: The start of the range
6205  * @last: The end of the range
6206  * @entry: The entry to store
6207  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6208  *
6209  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6210  * be allocated.
6211  */
6212 int mtree_store_range(struct maple_tree *mt, unsigned long index,
6213                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6214 {
6215         MA_STATE(mas, mt, index, last);
6216         MA_WR_STATE(wr_mas, &mas, entry);
6217
6218         trace_ma_write(__func__, &mas, 0, entry);
6219         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6220                 return -EINVAL;
6221
6222         if (index > last)
6223                 return -EINVAL;
6224
6225         mtree_lock(mt);
6226 retry:
6227         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6228         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6229                 goto retry;
6230
6231         mtree_unlock(mt);
6232         if (mas_is_err(&mas))
6233                 return xa_err(mas.node);
6234
6235         return 0;
6236 }
6237 EXPORT_SYMBOL(mtree_store_range);
6238
6239 /**
6240  * mtree_store() - Store an entry at a given index.
6241  * @mt: The maple tree
6242  * @index: The index to store the value
6243  * @entry: The entry to store
6244  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6245  *
6246  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6247  * be allocated.
6248  */
6249 int mtree_store(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6250                  gfp_t gfp)
6251 {
6252         return mtree_store_range(mt, index, index, entry, gfp);
6253 }
6254 EXPORT_SYMBOL(mtree_store);
6255
6256 /**
6257  * mtree_insert_range() - Insert an entry at a give range if there is no value.
6258  * @mt: The maple tree
6259  * @first: The start of the range
6260  * @last: The end of the range
6261  * @entry: The entry to store
6262  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6263  *
6264  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6265  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6266  */
6267 int mtree_insert_range(struct maple_tree *mt, unsigned long first,
6268                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6269 {
6270         MA_STATE(ms, mt, first, last);
6271
6272         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6273                 return -EINVAL;
6274
6275         if (first > last)
6276                 return -EINVAL;
6277
6278         mtree_lock(mt);
6279 retry:
6280         mas_insert(&ms, entry);
6281         if (mas_nomem(&ms, gfp))
6282                 goto retry;
6283
6284         mtree_unlock(mt);
6285         if (mas_is_err(&ms))
6286                 return xa_err(ms.node);
6287
6288         return 0;
6289 }
6290 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert_range);
6291
6292 /**
6293  * mtree_insert() - Insert an entry at a give index if there is no value.
6294  * @mt: The maple tree
6295  * @index : The index to store the value
6296  * @entry: The entry to store
6297  * @gfp: The FGP_FLAGS to use for allocations.
6298  *
6299  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6300  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6301  */
6302 int mtree_insert(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6303                  gfp_t gfp)
6304 {
6305         return mtree_insert_range(mt, index, index, entry, gfp);
6306 }
6307 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert);
6308
6309 int mtree_alloc_range(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6310                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6311                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6312 {
6313         int ret = 0;
6314
6315         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6316         if (!mt_is_alloc(mt))
6317                 return -EINVAL;
6318
6319         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6320                 return -EINVAL;
6321
6322         if (min > max)
6323                 return -EINVAL;
6324
6325         if (max < size)
6326                 return -EINVAL;
6327
6328         if (!size)
6329                 return -EINVAL;
6330
6331         mtree_lock(mt);
6332 retry:
6333         mas.offset = 0;
6334         mas.index = min;
6335         mas.last = max - size;
6336         ret = mas_alloc(&mas, entry, size, startp);
6337         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6338                 goto retry;
6339
6340         mtree_unlock(mt);
6341         return ret;
6342 }
6343 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_range);
6344
6345 int mtree_alloc_rrange(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6346                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6347                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6348 {
6349         int ret = 0;
6350
6351         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6352         if (!mt_is_alloc(mt))
6353                 return -EINVAL;
6354
6355         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6356                 return -EINVAL;
6357
6358         if (min >= max)
6359                 return -EINVAL;
6360
6361         if (max < size - 1)
6362                 return -EINVAL;
6363
6364         if (!size)
6365                 return -EINVAL;
6366
6367         mtree_lock(mt);
6368 retry:
6369         ret = mas_rev_alloc(&mas, min, max, entry, size, startp);
6370         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6371                 goto retry;
6372
6373         mtree_unlock(mt);
6374         return ret;
6375 }
6376 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_rrange);
6377
6378 /**
6379  * mtree_erase() - Find an index and erase the entire range.
6380  * @mt: The maple tree
6381  * @index: The index to erase
6382  *
6383  * Erasing is the same as a walk to an entry then a store of a NULL to that
6384  * ENTIRE range.  In fact, it is implemented as such using the advanced API.
6385  *
6386  * Return: The entry stored at the @index or %NULL
6387  */
6388 void *mtree_erase(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6389 {
6390         void *entry = NULL;
6391
6392         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6393         trace_ma_op(__func__, &mas);
6394
6395         mtree_lock(mt);
6396         entry = mas_erase(&mas);
6397         mtree_unlock(mt);
6398
6399         return entry;
6400 }
6401 EXPORT_SYMBOL(mtree_erase);
6402
6403 /**
6404  * __mt_destroy() - Walk and free all nodes of a locked maple tree.
6405  * @mt: The maple tree
6406  *
6407  * Note: Does not handle locking.
6408  */
6409 void __mt_destroy(struct maple_tree *mt)
6410 {
6411         void *root = mt_root_locked(mt);
6412
6413         rcu_assign_pointer(mt->ma_root, NULL);
6414         if (xa_is_node(root))
6415                 mte_destroy_walk(root, mt);
6416
6417         mt->ma_flags = 0;
6418 }
6419 EXPORT_SYMBOL_GPL(__mt_destroy);
6420
6421 /**
6422  * mtree_destroy() - Destroy a maple tree
6423  * @mt: The maple tree
6424  *
6425  * Frees all resources used by the tree.  Handles locking.
6426  */
6427 void mtree_destroy(struct maple_tree *mt)
6428 {
6429         mtree_lock(mt);
6430         __mt_destroy(mt);
6431         mtree_unlock(mt);
6432 }
6433 EXPORT_SYMBOL(mtree_destroy);
6434
6435 /**
6436  * mt_find() - Search from the start up until an entry is found.
6437  * @mt: The maple tree
6438  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6439  * @max: The maximum value to check
6440  *
6441  * Handles locking.  @index will be incremented to one beyond the range.
6442  *
6443  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6444  */
6445 void *mt_find(struct maple_tree *mt, unsigned long *index, unsigned long max)
6446 {
6447         MA_STATE(mas, mt, *index, *index);
6448         void *entry;
6449 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6450         unsigned long copy = *index;
6451 #endif
6452
6453         trace_ma_read(__func__, &mas);
6454
6455         if ((*index) > max)
6456                 return NULL;
6457
6458         rcu_read_lock();
6459 retry:
6460         entry = mas_state_walk(&mas);
6461         if (mas_is_start(&mas))
6462                 goto retry;
6463
6464         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6465                 entry = NULL;
6466
6467         if (entry)
6468                 goto unlock;
6469
6470         while (mas_searchable(&mas) && (mas.index < max)) {
6471                 entry = mas_next_entry(&mas, max);
6472                 if (likely(entry && !xa_is_zero(entry)))
6473                         break;
6474         }
6475
6476         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6477                 entry = NULL;
6478 unlock:
6479         rcu_read_unlock();
6480         if (likely(entry)) {
6481                 *index = mas.last + 1;
6482 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6483                 if ((*index) && (*index) <= copy)
6484                         pr_err("index not increased! %lx <= %lx\n",
6485                                *index, copy);
6486                 MT_BUG_ON(mt, (*index) && ((*index) <= copy));
6487 #endif
6488         }
6489
6490         return entry;
6491 }
6492 EXPORT_SYMBOL(mt_find);
6493
6494 /**
6495  * mt_find_after() - Search from the start up until an entry is found.
6496  * @mt: The maple tree
6497  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6498  * @max: The maximum value to check
6499  *
6500  * Handles locking, detects wrapping on index == 0
6501  *
6502  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6503  */
6504 void *mt_find_after(struct maple_tree *mt, unsigned long *index,
6505                     unsigned long max)
6506 {
6507         if (!(*index))
6508                 return NULL;
6509
6510         return mt_find(mt, index, max);
6511 }
6512 EXPORT_SYMBOL(mt_find_after);
6513
6514 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6515 atomic_t maple_tree_tests_run;
6516 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_run);
6517 atomic_t maple_tree_tests_passed;
6518 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_passed);
6519
6520 #ifndef __KERNEL__
6521 extern void kmem_cache_set_non_kernel(struct kmem_cache *, unsigned int);
6522 void mt_set_non_kernel(unsigned int val)
6523 {
6524         kmem_cache_set_non_kernel(maple_node_cache, val);
6525 }
6526
6527 extern unsigned long kmem_cache_get_alloc(struct kmem_cache *);
6528 unsigned long mt_get_alloc_size(void)
6529 {
6530         return kmem_cache_get_alloc(maple_node_cache);
6531 }
6532
6533 extern void kmem_cache_zero_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6534 void mt_zero_nr_tallocated(void)
6535 {
6536         kmem_cache_zero_nr_tallocated(maple_node_cache);
6537 }
6538
6539 extern unsigned int kmem_cache_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6540 unsigned int mt_nr_tallocated(void)
6541 {
6542         return kmem_cache_nr_tallocated(maple_node_cache);
6543 }
6544
6545 extern unsigned int kmem_cache_nr_allocated(struct kmem_cache *);
6546 unsigned int mt_nr_allocated(void)
6547 {
6548         return kmem_cache_nr_allocated(maple_node_cache);
6549 }
6550
6551 /*
6552  * mas_dead_node() - Check if the maple state is pointing to a dead node.
6553  * @mas: The maple state
6554  * @index: The index to restore in @mas.
6555  *
6556  * Used in test code.
6557  * Return: 1 if @mas has been reset to MAS_START, 0 otherwise.
6558  */
6559 static inline int mas_dead_node(struct ma_state *mas, unsigned long index)
6560 {
6561         if (unlikely(!mas_searchable(mas) || mas_is_start(mas)))
6562                 return 0;
6563
6564         if (likely(!mte_dead_node(mas->node)))
6565                 return 0;
6566
6567         mas_rewalk(mas, index);
6568         return 1;
6569 }
6570
6571 void mt_cache_shrink(void)
6572 {
6573 }
6574 #else
6575 /*
6576  * mt_cache_shrink() - For testing, don't use this.
6577  *
6578  * Certain testcases can trigger an OOM when combined with other memory
6579  * debugging configuration options.  This function is used to reduce the
6580  * possibility of an out of memory even due to kmem_cache objects remaining
6581  * around for longer than usual.
6582  */
6583 void mt_cache_shrink(void)
6584 {
6585         kmem_cache_shrink(maple_node_cache);
6586
6587 }
6588 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_cache_shrink);
6589
6590 #endif /* not defined __KERNEL__ */
6591 /*
6592  * mas_get_slot() - Get the entry in the maple state node stored at @offset.
6593  * @mas: The maple state
6594  * @offset: The offset into the slot array to fetch.
6595  *
6596  * Return: The entry stored at @offset.
6597  */
6598 static inline struct maple_enode *mas_get_slot(struct ma_state *mas,
6599                 unsigned char offset)
6600 {
6601         return mas_slot(mas, ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node)),
6602                         offset);
6603 }
6604
6605
6606 /*
6607  * mas_first_entry() - Go the first leaf and find the first entry.
6608  * @mas: the maple state.
6609  * @limit: the maximum index to check.
6610  * @*r_start: Pointer to set to the range start.
6611  *
6612  * Sets mas->offset to the offset of the entry, r_start to the range minimum.
6613  *
6614  * Return: The first entry or MAS_NONE.
6615  */
6616 static inline void *mas_first_entry(struct ma_state *mas, struct maple_node *mn,
6617                 unsigned long limit, enum maple_type mt)
6618
6619 {
6620         unsigned long max;
6621         unsigned long *pivots;
6622         void __rcu **slots;
6623         void *entry = NULL;
6624
6625         mas->index = mas->min;
6626         if (mas->index > limit)
6627                 goto none;
6628
6629         max = mas->max;
6630         mas->offset = 0;
6631         while (likely(!ma_is_leaf(mt))) {
6632                 MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6633                 slots = ma_slots(mn, mt);
6634                 pivots = ma_pivots(mn, mt);
6635                 max = pivots[0];
6636                 entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6637                 if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6638                         return NULL;
6639                 mas->node = entry;
6640                 mn = mas_mn(mas);
6641                 mt = mte_node_type(mas->node);
6642         }
6643         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6644
6645         mas->max = max;
6646         slots = ma_slots(mn, mt);
6647         entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6648         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6649                 return NULL;
6650
6651         /* Slot 0 or 1 must be set */
6652         if (mas->index > limit)
6653                 goto none;
6654
6655         if (likely(entry))
6656                 return entry;
6657
6658         pivots = ma_pivots(mn, mt);
6659         mas->index = pivots[0] + 1;
6660         mas->offset = 1;
6661         entry = mas_slot(mas, slots, 1);
6662         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6663                 return NULL;
6664
6665         if (mas->index > limit)
6666                 goto none;
6667
6668         if (likely(entry))
6669                 return entry;
6670
6671 none:
6672         if (likely(!ma_dead_node(mn)))
6673                 mas->node = MAS_NONE;
6674         return NULL;
6675 }
6676
6677 /* Depth first search, post-order */
6678 static void mas_dfs_postorder(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6679 {
6680
6681         struct maple_enode *p = MAS_NONE, *mn = mas->node;
6682         unsigned long p_min, p_max;
6683
6684         mas_next_node(mas, mas_mn(mas), max);
6685         if (!mas_is_none(mas))
6686                 return;
6687
6688         if (mte_is_root(mn))
6689                 return;
6690
6691         mas->node = mn;
6692         mas_ascend(mas);
6693         while (mas->node != MAS_NONE) {
6694                 p = mas->node;
6695                 p_min = mas->min;
6696                 p_max = mas->max;
6697                 mas_prev_node(mas, 0);
6698         }
6699
6700         if (p == MAS_NONE)
6701                 return;
6702
6703         mas->node = p;
6704         mas->max = p_max;
6705         mas->min = p_min;
6706 }
6707
6708 /* Tree validations */
6709 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6710                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth);
6711 static void mt_dump_range(unsigned long min, unsigned long max,
6712                           unsigned int depth)
6713 {
6714         static const char spaces[] = "                                ";
6715
6716         if (min == max)
6717                 pr_info("%.*s%lu: ", depth * 2, spaces, min);
6718         else
6719                 pr_info("%.*s%lu-%lu: ", depth * 2, spaces, min, max);
6720 }
6721
6722 static void mt_dump_entry(void *entry, unsigned long min, unsigned long max,
6723                           unsigned int depth)
6724 {
6725         mt_dump_range(min, max, depth);
6726
6727         if (xa_is_value(entry))
6728                 pr_cont("value %ld (0x%lx) [%p]\n", xa_to_value(entry),
6729                                 xa_to_value(entry), entry);
6730         else if (xa_is_zero(entry))
6731                 pr_cont("zero (%ld)\n", xa_to_internal(entry));
6732         else if (mt_is_reserved(entry))
6733                 pr_cont("UNKNOWN ENTRY (%p)\n", entry);
6734         else
6735                 pr_cont("%p\n", entry);
6736 }
6737
6738 static void mt_dump_range64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6739                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6740 {
6741         struct maple_range_64 *node = &mte_to_node(entry)->mr64;
6742         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6743         unsigned long first = min;
6744         int i;
6745
6746         pr_cont(" contents: ");
6747         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1; i++)
6748                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6749         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6750         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS; i++) {
6751                 unsigned long last = max;
6752
6753                 if (i < (MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1))
6754                         last = node->pivot[i];
6755                 else if (!node->slot[i] && max != mt_node_max(entry))
6756                         break;
6757                 if (last == 0 && i > 0)
6758                         break;
6759                 if (leaf)
6760                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6761                                         first, last, depth + 1);
6762                 else if (node->slot[i])
6763                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6764                                         first, last, depth + 1);
6765
6766                 if (last == max)
6767                         break;
6768                 if (last > max) {
6769                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6770                                         node, last, max, i);
6771                         break;
6772                 }
6773                 first = last + 1;
6774         }
6775 }
6776
6777 static void mt_dump_arange64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6778                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6779 {
6780         struct maple_arange_64 *node = &mte_to_node(entry)->ma64;
6781         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6782         unsigned long first = min;
6783         int i;
6784
6785         pr_cont(" contents: ");
6786         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++)
6787                 pr_cont("%lu ", node->gap[i]);
6788         pr_cont("| %02X %02X| ", node->meta.end, node->meta.gap);
6789         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1; i++)
6790                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6791         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6792         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++) {
6793                 unsigned long last = max;
6794
6795                 if (i < (MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1))
6796                         last = node->pivot[i];
6797                 else if (!node->slot[i])
6798                         break;
6799                 if (last == 0 && i > 0)
6800                         break;
6801                 if (leaf)
6802                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6803                                         first, last, depth + 1);
6804                 else if (node->slot[i])
6805                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6806                                         first, last, depth + 1);
6807
6808                 if (last == max)
6809                         break;
6810                 if (last > max) {
6811                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6812                                         node, last, max, i);
6813                         break;
6814                 }
6815                 first = last + 1;
6816         }
6817 }
6818
6819 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6820                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6821 {
6822         struct maple_node *node = mte_to_node(entry);
6823         unsigned int type = mte_node_type(entry);
6824         unsigned int i;
6825
6826         mt_dump_range(min, max, depth);
6827
6828         pr_cont("node %p depth %d type %d parent %p", node, depth, type,
6829                         node ? node->parent : NULL);
6830         switch (type) {
6831         case maple_dense:
6832                 pr_cont("\n");
6833                 for (i = 0; i < MAPLE_NODE_SLOTS; i++) {
6834                         if (min + i > max)
6835                                 pr_cont("OUT OF RANGE: ");
6836                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6837                                         min + i, min + i, depth);
6838                 }
6839                 break;
6840         case maple_leaf_64:
6841         case maple_range_64:
6842                 mt_dump_range64(mt, entry, min, max, depth);
6843                 break;
6844         case maple_arange_64:
6845                 mt_dump_arange64(mt, entry, min, max, depth);
6846                 break;
6847
6848         default:
6849                 pr_cont(" UNKNOWN TYPE\n");
6850         }
6851 }
6852
6853 void mt_dump(const struct maple_tree *mt)
6854 {
6855         void *entry = rcu_dereference_check(mt->ma_root, mt_locked(mt));
6856
6857         pr_info("maple_tree(%p) flags %X, height %u root %p\n",
6858                  mt, mt->ma_flags, mt_height(mt), entry);
6859         if (!xa_is_node(entry))
6860                 mt_dump_entry(entry, 0, 0, 0);
6861         else if (entry)
6862                 mt_dump_node(mt, entry, 0, mt_node_max(entry), 0);
6863 }
6864 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_dump);
6865
6866 /*
6867  * Calculate the maximum gap in a node and check if that's what is reported in
6868  * the parent (unless root).
6869  */
6870 static void mas_validate_gaps(struct ma_state *mas)
6871 {
6872         struct maple_enode *mte = mas->node;
6873         struct maple_node *p_mn;
6874         unsigned long gap = 0, max_gap = 0;
6875         unsigned long p_end, p_start = mas->min;
6876         unsigned char p_slot;
6877         unsigned long *gaps = NULL;
6878         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6879         int i;
6880
6881         if (ma_is_dense(mte_node_type(mte))) {
6882                 for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6883                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6884                                 if (gap > max_gap)
6885                                         max_gap = gap;
6886                                 gap = 0;
6887                                 continue;
6888                         }
6889                         gap++;
6890                 }
6891                 goto counted;
6892         }
6893
6894         gaps = ma_gaps(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6895         for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6896                 p_end = mas_logical_pivot(mas, pivots, i, mte_node_type(mte));
6897
6898                 if (!gaps) {
6899                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6900                                 gap = 0;
6901                                 goto not_empty;
6902                         }
6903
6904                         gap += p_end - p_start + 1;
6905                 } else {
6906                         void *entry = mas_get_slot(mas, i);
6907
6908                         gap = gaps[i];
6909                         if (!entry) {
6910                                 if (gap != p_end - p_start + 1) {
6911                                         pr_err("%p[%u] -> %p %lu != %lu - %lu + 1\n",
6912                                                 mas_mn(mas), i,
6913                                                 mas_get_slot(mas, i), gap,
6914                                                 p_end, p_start);
6915                                         mt_dump(mas->tree);
6916
6917                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
6918                                                 gap != p_end - p_start + 1);
6919                                 }
6920                         } else {
6921                                 if (gap > p_end - p_start + 1) {
6922                                         pr_err("%p[%u] %lu >= %lu - %lu + 1 (%lu)\n",
6923                                         mas_mn(mas), i, gap, p_end, p_start,
6924                                         p_end - p_start + 1);
6925                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
6926                                                 gap > p_end - p_start + 1);
6927                                 }
6928                         }
6929                 }
6930
6931                 if (gap > max_gap)
6932                         max_gap = gap;
6933 not_empty:
6934                 p_start = p_end + 1;
6935                 if (p_end >= mas->max)
6936                         break;
6937         }
6938
6939 counted:
6940         if (mte_is_root(mte))
6941                 return;
6942
6943         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
6944         p_mn = mte_parent(mte);
6945         MT_BUG_ON(mas->tree, max_gap > mas->max);
6946         if (ma_gaps(p_mn, mas_parent_enum(mas, mte))[p_slot] != max_gap) {
6947                 pr_err("gap %p[%u] != %lu\n", p_mn, p_slot, max_gap);
6948                 mt_dump(mas->tree);
6949         }
6950
6951         MT_BUG_ON(mas->tree,
6952                   ma_gaps(p_mn, mas_parent_enum(mas, mte))[p_slot] != max_gap);
6953 }
6954
6955 static void mas_validate_parent_slot(struct ma_state *mas)
6956 {
6957         struct maple_node *parent;
6958         struct maple_enode *node;
6959         enum maple_type p_type = mas_parent_enum(mas, mas->node);
6960         unsigned char p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
6961         void __rcu **slots;
6962         int i;
6963
6964         if (mte_is_root(mas->node))
6965                 return;
6966
6967         parent = mte_parent(mas->node);
6968         slots = ma_slots(parent, p_type);
6969         MT_BUG_ON(mas->tree, mas_mn(mas) == parent);
6970
6971         /* Check prev/next parent slot for duplicate node entry */
6972
6973         for (i = 0; i < mt_slots[p_type]; i++) {
6974                 node = mas_slot(mas, slots, i);
6975                 if (i == p_slot) {
6976                         if (node != mas->node)
6977                                 pr_err("parent %p[%u] does not have %p\n",
6978                                         parent, i, mas_mn(mas));
6979                         MT_BUG_ON(mas->tree, node != mas->node);
6980                 } else if (node == mas->node) {
6981                         pr_err("Invalid child %p at parent %p[%u] p_slot %u\n",
6982                                mas_mn(mas), parent, i, p_slot);
6983                         MT_BUG_ON(mas->tree, node == mas->node);
6984                 }
6985         }
6986 }
6987
6988 static void mas_validate_child_slot(struct ma_state *mas)
6989 {
6990         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
6991         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
6992         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mas->node), type);
6993         struct maple_enode *child;
6994         unsigned char i;
6995
6996         if (mte_is_leaf(mas->node))
6997                 return;
6998
6999         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7000                 child = mas_slot(mas, slots, i);
7001                 if (!pivots[i] || pivots[i] == mas->max)
7002                         break;
7003
7004                 if (!child)
7005                         break;
7006
7007                 if (mte_parent_slot(child) != i) {
7008                         pr_err("Slot error at %p[%u]: child %p has pslot %u\n",
7009                                mas_mn(mas), i, mte_to_node(child),
7010                                mte_parent_slot(child));
7011                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7012                 }
7013
7014                 if (mte_parent(child) != mte_to_node(mas->node)) {
7015                         pr_err("child %p has parent %p not %p\n",
7016                                mte_to_node(child), mte_parent(child),
7017                                mte_to_node(mas->node));
7018                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7019                 }
7020         }
7021 }
7022
7023 /*
7024  * Validate all pivots are within mas->min and mas->max.
7025  */
7026 static void mas_validate_limits(struct ma_state *mas)
7027 {
7028         int i;
7029         unsigned long prev_piv = 0;
7030         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7031         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7032         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
7033
7034         /* all limits are fine here. */
7035         if (mte_is_root(mas->node))
7036                 return;
7037
7038         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7039                 unsigned long piv;
7040
7041                 piv = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, type);
7042
7043                 if (!piv && (i != 0))
7044                         break;
7045
7046                 if (!mte_is_leaf(mas->node)) {
7047                         void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7048
7049                         if (!entry)
7050                                 pr_err("%p[%u] cannot be null\n",
7051                                        mas_mn(mas), i);
7052
7053                         MT_BUG_ON(mas->tree, !entry);
7054                 }
7055
7056                 if (prev_piv > piv) {
7057                         pr_err("%p[%u] piv %lu < prev_piv %lu\n",
7058                                 mas_mn(mas), i, piv, prev_piv);
7059                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < prev_piv);
7060                 }
7061
7062                 if (piv < mas->min) {
7063                         pr_err("%p[%u] %lu < %lu\n", mas_mn(mas), i,
7064                                 piv, mas->min);
7065                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < mas->min);
7066                 }
7067                 if (piv > mas->max) {
7068                         pr_err("%p[%u] %lu > %lu\n", mas_mn(mas), i,
7069                                 piv, mas->max);
7070                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv > mas->max);
7071                 }
7072                 prev_piv = piv;
7073                 if (piv == mas->max)
7074                         break;
7075         }
7076         for (i += 1; i < mt_slots[type]; i++) {
7077                 void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7078
7079                 if (entry && (i != mt_slots[type] - 1)) {
7080                         pr_err("%p[%u] should not have entry %p\n", mas_mn(mas),
7081                                i, entry);
7082                         MT_BUG_ON(mas->tree, entry != NULL);
7083                 }
7084
7085                 if (i < mt_pivots[type]) {
7086                         unsigned long piv = pivots[i];
7087
7088                         if (!piv)
7089                                 continue;
7090
7091                         pr_err("%p[%u] should not have piv %lu\n",
7092                                mas_mn(mas), i, piv);
7093                         MT_BUG_ON(mas->tree, i < mt_pivots[type] - 1);
7094                 }
7095         }
7096 }
7097
7098 static void mt_validate_nulls(struct maple_tree *mt)
7099 {
7100         void *entry, *last = (void *)1;
7101         unsigned char offset = 0;
7102         void __rcu **slots;
7103         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7104
7105         mas_start(&mas);
7106         if (mas_is_none(&mas) || (mas.node == MAS_ROOT))
7107                 return;
7108
7109         while (!mte_is_leaf(mas.node))
7110                 mas_descend(&mas);
7111
7112         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), mte_node_type(mas.node));
7113         do {
7114                 entry = mas_slot(&mas, slots, offset);
7115                 if (!last && !entry) {
7116                         pr_err("Sequential nulls end at %p[%u]\n",
7117                                 mas_mn(&mas), offset);
7118                 }
7119                 MT_BUG_ON(mt, !last && !entry);
7120                 last = entry;
7121                 if (offset == mas_data_end(&mas)) {
7122                         mas_next_node(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX);
7123                         if (mas_is_none(&mas))
7124                                 return;
7125                         offset = 0;
7126                         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node),
7127                                          mte_node_type(mas.node));
7128                 } else {
7129                         offset++;
7130                 }
7131
7132         } while (!mas_is_none(&mas));
7133 }
7134
7135 /*
7136  * validate a maple tree by checking:
7137  * 1. The limits (pivots are within mas->min to mas->max)
7138  * 2. The gap is correctly set in the parents
7139  */
7140 void mt_validate(struct maple_tree *mt)
7141 {
7142         unsigned char end;
7143
7144         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7145         rcu_read_lock();
7146         mas_start(&mas);
7147         if (!mas_searchable(&mas))
7148                 goto done;
7149
7150         mas_first_entry(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX, mte_node_type(mas.node));
7151         while (!mas_is_none(&mas)) {
7152                 MT_BUG_ON(mas.tree, mte_dead_node(mas.node));
7153                 if (!mte_is_root(mas.node)) {
7154                         end = mas_data_end(&mas);
7155                         if ((end < mt_min_slot_count(mas.node)) &&
7156                             (mas.max != ULONG_MAX)) {
7157                                 pr_err("Invalid size %u of %p\n", end,
7158                                 mas_mn(&mas));
7159                                 MT_BUG_ON(mas.tree, 1);
7160                         }
7161
7162                 }
7163                 mas_validate_parent_slot(&mas);
7164                 mas_validate_child_slot(&mas);
7165                 mas_validate_limits(&mas);
7166                 if (mt_is_alloc(mt))
7167                         mas_validate_gaps(&mas);
7168                 mas_dfs_postorder(&mas, ULONG_MAX);
7169         }
7170         mt_validate_nulls(mt);
7171 done:
7172         rcu_read_unlock();
7173
7174 }
7175 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_validate);
7176
7177 #endif /* CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE */