maple_tree: add RCU lock checking to rcu callback functions
[platform/kernel/linux-starfive.git] / lib / maple_tree.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
2 /*
3  * Maple Tree implementation
4  * Copyright (c) 2018-2022 Oracle Corporation
5  * Authors: Liam R. Howlett <Liam.Howlett@oracle.com>
6  *          Matthew Wilcox <willy@infradead.org>
7  */
8
9 /*
10  * DOC: Interesting implementation details of the Maple Tree
11  *
12  * Each node type has a number of slots for entries and a number of slots for
13  * pivots.  In the case of dense nodes, the pivots are implied by the position
14  * and are simply the slot index + the minimum of the node.
15  *
16  * In regular B-Tree terms, pivots are called keys.  The term pivot is used to
17  * indicate that the tree is specifying ranges,  Pivots may appear in the
18  * subtree with an entry attached to the value where as keys are unique to a
19  * specific position of a B-tree.  Pivot values are inclusive of the slot with
20  * the same index.
21  *
22  *
23  * The following illustrates the layout of a range64 nodes slots and pivots.
24  *
25  *
26  *  Slots -> | 0 | 1 | 2 | ... | 12 | 13 | 14 | 15 |
27  *           ┬   ┬   ┬   ┬     ┬    ┬    ┬    ┬    ┬
28  *           │   │   │   │     │    │    │    │    └─ Implied maximum
29  *           │   │   │   │     │    │    │    └─ Pivot 14
30  *           │   │   │   │     │    │    └─ Pivot 13
31  *           │   │   │   │     │    └─ Pivot 12
32  *           │   │   │   │     └─ Pivot 11
33  *           │   │   │   └─ Pivot 2
34  *           │   │   └─ Pivot 1
35  *           │   └─ Pivot 0
36  *           └─  Implied minimum
37  *
38  * Slot contents:
39  *  Internal (non-leaf) nodes contain pointers to other nodes.
40  *  Leaf nodes contain entries.
41  *
42  * The location of interest is often referred to as an offset.  All offsets have
43  * a slot, but the last offset has an implied pivot from the node above (or
44  * UINT_MAX for the root node.
45  *
46  * Ranges complicate certain write activities.  When modifying any of
47  * the B-tree variants, it is known that one entry will either be added or
48  * deleted.  When modifying the Maple Tree, one store operation may overwrite
49  * the entire data set, or one half of the tree, or the middle half of the tree.
50  *
51  */
52
53
54 #include <linux/maple_tree.h>
55 #include <linux/xarray.h>
56 #include <linux/types.h>
57 #include <linux/export.h>
58 #include <linux/slab.h>
59 #include <linux/limits.h>
60 #include <asm/barrier.h>
61
62 #define CREATE_TRACE_POINTS
63 #include <trace/events/maple_tree.h>
64
65 #define MA_ROOT_PARENT 1
66
67 /*
68  * Maple state flags
69  * * MA_STATE_BULK              - Bulk insert mode
70  * * MA_STATE_REBALANCE         - Indicate a rebalance during bulk insert
71  * * MA_STATE_PREALLOC          - Preallocated nodes, WARN_ON allocation
72  */
73 #define MA_STATE_BULK           1
74 #define MA_STATE_REBALANCE      2
75 #define MA_STATE_PREALLOC       4
76
77 #define ma_parent_ptr(x) ((struct maple_pnode *)(x))
78 #define ma_mnode_ptr(x) ((struct maple_node *)(x))
79 #define ma_enode_ptr(x) ((struct maple_enode *)(x))
80 static struct kmem_cache *maple_node_cache;
81
82 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
83 static const unsigned long mt_max[] = {
84         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS,
85         [maple_leaf_64]         = ULONG_MAX,
86         [maple_range_64]        = ULONG_MAX,
87         [maple_arange_64]       = ULONG_MAX,
88 };
89 #define mt_node_max(x) mt_max[mte_node_type(x)]
90 #endif
91
92 static const unsigned char mt_slots[] = {
93         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS,
94         [maple_leaf_64]         = MAPLE_RANGE64_SLOTS,
95         [maple_range_64]        = MAPLE_RANGE64_SLOTS,
96         [maple_arange_64]       = MAPLE_ARANGE64_SLOTS,
97 };
98 #define mt_slot_count(x) mt_slots[mte_node_type(x)]
99
100 static const unsigned char mt_pivots[] = {
101         [maple_dense]           = 0,
102         [maple_leaf_64]         = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1,
103         [maple_range_64]        = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1,
104         [maple_arange_64]       = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1,
105 };
106 #define mt_pivot_count(x) mt_pivots[mte_node_type(x)]
107
108 static const unsigned char mt_min_slots[] = {
109         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS / 2,
110         [maple_leaf_64]         = (MAPLE_RANGE64_SLOTS / 2) - 2,
111         [maple_range_64]        = (MAPLE_RANGE64_SLOTS / 2) - 2,
112         [maple_arange_64]       = (MAPLE_ARANGE64_SLOTS / 2) - 1,
113 };
114 #define mt_min_slot_count(x) mt_min_slots[mte_node_type(x)]
115
116 #define MAPLE_BIG_NODE_SLOTS    (MAPLE_RANGE64_SLOTS * 2 + 2)
117 #define MAPLE_BIG_NODE_GAPS     (MAPLE_ARANGE64_SLOTS * 2 + 1)
118
119 struct maple_big_node {
120         struct maple_pnode *parent;
121         unsigned long pivot[MAPLE_BIG_NODE_SLOTS - 1];
122         union {
123                 struct maple_enode *slot[MAPLE_BIG_NODE_SLOTS];
124                 struct {
125                         unsigned long padding[MAPLE_BIG_NODE_GAPS];
126                         unsigned long gap[MAPLE_BIG_NODE_GAPS];
127                 };
128         };
129         unsigned char b_end;
130         enum maple_type type;
131 };
132
133 /*
134  * The maple_subtree_state is used to build a tree to replace a segment of an
135  * existing tree in a more atomic way.  Any walkers of the older tree will hit a
136  * dead node and restart on updates.
137  */
138 struct maple_subtree_state {
139         struct ma_state *orig_l;        /* Original left side of subtree */
140         struct ma_state *orig_r;        /* Original right side of subtree */
141         struct ma_state *l;             /* New left side of subtree */
142         struct ma_state *m;             /* New middle of subtree (rare) */
143         struct ma_state *r;             /* New right side of subtree */
144         struct ma_topiary *free;        /* nodes to be freed */
145         struct ma_topiary *destroy;     /* Nodes to be destroyed (walked and freed) */
146         struct maple_big_node *bn;
147 };
148
149 #ifdef CONFIG_KASAN_STACK
150 /* Prevent mas_wr_bnode() from exceeding the stack frame limit */
151 #define noinline_for_kasan noinline_for_stack
152 #else
153 #define noinline_for_kasan inline
154 #endif
155
156 /* Functions */
157 static inline struct maple_node *mt_alloc_one(gfp_t gfp)
158 {
159         return kmem_cache_alloc(maple_node_cache, gfp);
160 }
161
162 static inline int mt_alloc_bulk(gfp_t gfp, size_t size, void **nodes)
163 {
164         return kmem_cache_alloc_bulk(maple_node_cache, gfp, size, nodes);
165 }
166
167 static inline void mt_free_bulk(size_t size, void __rcu **nodes)
168 {
169         kmem_cache_free_bulk(maple_node_cache, size, (void **)nodes);
170 }
171
172 static void mt_free_rcu(struct rcu_head *head)
173 {
174         struct maple_node *node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
175
176         kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
177 }
178
179 /*
180  * ma_free_rcu() - Use rcu callback to free a maple node
181  * @node: The node to free
182  *
183  * The maple tree uses the parent pointer to indicate this node is no longer in
184  * use and will be freed.
185  */
186 static void ma_free_rcu(struct maple_node *node)
187 {
188         WARN_ON(node->parent != ma_parent_ptr(node));
189         call_rcu(&node->rcu, mt_free_rcu);
190 }
191
192 static void mas_set_height(struct ma_state *mas)
193 {
194         unsigned int new_flags = mas->tree->ma_flags;
195
196         new_flags &= ~MT_FLAGS_HEIGHT_MASK;
197         BUG_ON(mas->depth > MAPLE_HEIGHT_MAX);
198         new_flags |= mas->depth << MT_FLAGS_HEIGHT_OFFSET;
199         mas->tree->ma_flags = new_flags;
200 }
201
202 static unsigned int mas_mt_height(struct ma_state *mas)
203 {
204         return mt_height(mas->tree);
205 }
206
207 static inline enum maple_type mte_node_type(const struct maple_enode *entry)
208 {
209         return ((unsigned long)entry >> MAPLE_NODE_TYPE_SHIFT) &
210                 MAPLE_NODE_TYPE_MASK;
211 }
212
213 static inline bool ma_is_dense(const enum maple_type type)
214 {
215         return type < maple_leaf_64;
216 }
217
218 static inline bool ma_is_leaf(const enum maple_type type)
219 {
220         return type < maple_range_64;
221 }
222
223 static inline bool mte_is_leaf(const struct maple_enode *entry)
224 {
225         return ma_is_leaf(mte_node_type(entry));
226 }
227
228 /*
229  * We also reserve values with the bottom two bits set to '10' which are
230  * below 4096
231  */
232 static inline bool mt_is_reserved(const void *entry)
233 {
234         return ((unsigned long)entry < MAPLE_RESERVED_RANGE) &&
235                 xa_is_internal(entry);
236 }
237
238 static inline void mas_set_err(struct ma_state *mas, long err)
239 {
240         mas->node = MA_ERROR(err);
241 }
242
243 static inline bool mas_is_ptr(struct ma_state *mas)
244 {
245         return mas->node == MAS_ROOT;
246 }
247
248 static inline bool mas_is_start(struct ma_state *mas)
249 {
250         return mas->node == MAS_START;
251 }
252
253 bool mas_is_err(struct ma_state *mas)
254 {
255         return xa_is_err(mas->node);
256 }
257
258 static inline bool mas_searchable(struct ma_state *mas)
259 {
260         if (mas_is_none(mas))
261                 return false;
262
263         if (mas_is_ptr(mas))
264                 return false;
265
266         return true;
267 }
268
269 static inline struct maple_node *mte_to_node(const struct maple_enode *entry)
270 {
271         return (struct maple_node *)((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
272 }
273
274 /*
275  * mte_to_mat() - Convert a maple encoded node to a maple topiary node.
276  * @entry: The maple encoded node
277  *
278  * Return: a maple topiary pointer
279  */
280 static inline struct maple_topiary *mte_to_mat(const struct maple_enode *entry)
281 {
282         return (struct maple_topiary *)
283                 ((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
284 }
285
286 /*
287  * mas_mn() - Get the maple state node.
288  * @mas: The maple state
289  *
290  * Return: the maple node (not encoded - bare pointer).
291  */
292 static inline struct maple_node *mas_mn(const struct ma_state *mas)
293 {
294         return mte_to_node(mas->node);
295 }
296
297 /*
298  * mte_set_node_dead() - Set a maple encoded node as dead.
299  * @mn: The maple encoded node.
300  */
301 static inline void mte_set_node_dead(struct maple_enode *mn)
302 {
303         mte_to_node(mn)->parent = ma_parent_ptr(mte_to_node(mn));
304         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
305 }
306
307 /* Bit 1 indicates the root is a node */
308 #define MAPLE_ROOT_NODE                 0x02
309 /* maple_type stored bit 3-6 */
310 #define MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT          0x03
311 /* Bit 2 means a NULL somewhere below */
312 #define MAPLE_ENODE_NULL                0x04
313
314 static inline struct maple_enode *mt_mk_node(const struct maple_node *node,
315                                              enum maple_type type)
316 {
317         return (void *)((unsigned long)node |
318                         (type << MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT) | MAPLE_ENODE_NULL);
319 }
320
321 static inline void *mte_mk_root(const struct maple_enode *node)
322 {
323         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ROOT_NODE);
324 }
325
326 static inline void *mte_safe_root(const struct maple_enode *node)
327 {
328         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ROOT_NODE);
329 }
330
331 static inline void *mte_set_full(const struct maple_enode *node)
332 {
333         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ENODE_NULL);
334 }
335
336 static inline void *mte_clear_full(const struct maple_enode *node)
337 {
338         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ENODE_NULL);
339 }
340
341 static inline bool mte_has_null(const struct maple_enode *node)
342 {
343         return (unsigned long)node & MAPLE_ENODE_NULL;
344 }
345
346 static inline bool ma_is_root(struct maple_node *node)
347 {
348         return ((unsigned long)node->parent & MA_ROOT_PARENT);
349 }
350
351 static inline bool mte_is_root(const struct maple_enode *node)
352 {
353         return ma_is_root(mte_to_node(node));
354 }
355
356 static inline bool mas_is_root_limits(const struct ma_state *mas)
357 {
358         return !mas->min && mas->max == ULONG_MAX;
359 }
360
361 static inline bool mt_is_alloc(struct maple_tree *mt)
362 {
363         return (mt->ma_flags & MT_FLAGS_ALLOC_RANGE);
364 }
365
366 /*
367  * The Parent Pointer
368  * Excluding root, the parent pointer is 256B aligned like all other tree nodes.
369  * When storing a 32 or 64 bit values, the offset can fit into 5 bits.  The 16
370  * bit values need an extra bit to store the offset.  This extra bit comes from
371  * a reuse of the last bit in the node type.  This is possible by using bit 1 to
372  * indicate if bit 2 is part of the type or the slot.
373  *
374  * Note types:
375  *  0x??1 = Root
376  *  0x?00 = 16 bit nodes
377  *  0x010 = 32 bit nodes
378  *  0x110 = 64 bit nodes
379  *
380  * Slot size and alignment
381  *  0b??1 : Root
382  *  0b?00 : 16 bit values, type in 0-1, slot in 2-7
383  *  0b010 : 32 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
384  *  0b110 : 64 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
385  */
386
387 #define MAPLE_PARENT_ROOT               0x01
388
389 #define MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT         0x03
390 #define MAPLE_PARENT_SLOT_MASK          0xF8
391
392 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT     0x02
393 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK      0xFC
394
395 #define MAPLE_PARENT_RANGE64            0x06
396 #define MAPLE_PARENT_RANGE32            0x04
397 #define MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16        0x02
398
399 /*
400  * mte_parent_shift() - Get the parent shift for the slot storage.
401  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long
402  * Return: The shift into that pointer to the star to of the slot
403  */
404 static inline unsigned long mte_parent_shift(unsigned long parent)
405 {
406         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
407         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
408                 return MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
409
410         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT;
411 }
412
413 /*
414  * mte_parent_slot_mask() - Get the slot mask for the parent.
415  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long.
416  * Return: The slot mask for that parent.
417  */
418 static inline unsigned long mte_parent_slot_mask(unsigned long parent)
419 {
420         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
421         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
422                 return MAPLE_PARENT_SLOT_MASK;
423
424         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK;
425 }
426
427 /*
428  * mas_parent_enum() - Return the maple_type of the parent from the stored
429  * parent type.
430  * @mas: The maple state
431  * @node: The maple_enode to extract the parent's enum
432  * Return: The node->parent maple_type
433  */
434 static inline
435 enum maple_type mte_parent_enum(struct maple_enode *p_enode,
436                                 struct maple_tree *mt)
437 {
438         unsigned long p_type;
439
440         p_type = (unsigned long)p_enode;
441         if (p_type & MAPLE_PARENT_ROOT)
442                 return 0; /* Validated in the caller. */
443
444         p_type &= MAPLE_NODE_MASK;
445         p_type = p_type & ~(MAPLE_PARENT_ROOT | mte_parent_slot_mask(p_type));
446
447         switch (p_type) {
448         case MAPLE_PARENT_RANGE64: /* or MAPLE_PARENT_ARANGE64 */
449                 if (mt_is_alloc(mt))
450                         return maple_arange_64;
451                 return maple_range_64;
452         }
453
454         return 0;
455 }
456
457 static inline
458 enum maple_type mas_parent_enum(struct ma_state *mas, struct maple_enode *enode)
459 {
460         return mte_parent_enum(ma_enode_ptr(mte_to_node(enode)->parent), mas->tree);
461 }
462
463 /*
464  * mte_set_parent() - Set the parent node and encode the slot
465  * @enode: The encoded maple node.
466  * @parent: The encoded maple node that is the parent of @enode.
467  * @slot: The slot that @enode resides in @parent.
468  *
469  * Slot number is encoded in the enode->parent bit 3-6 or 2-6, depending on the
470  * parent type.
471  */
472 static inline
473 void mte_set_parent(struct maple_enode *enode, const struct maple_enode *parent,
474                     unsigned char slot)
475 {
476         unsigned long val = (unsigned long)parent;
477         unsigned long shift;
478         unsigned long type;
479         enum maple_type p_type = mte_node_type(parent);
480
481         BUG_ON(p_type == maple_dense);
482         BUG_ON(p_type == maple_leaf_64);
483
484         switch (p_type) {
485         case maple_range_64:
486         case maple_arange_64:
487                 shift = MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
488                 type = MAPLE_PARENT_RANGE64;
489                 break;
490         default:
491         case maple_dense:
492         case maple_leaf_64:
493                 shift = type = 0;
494                 break;
495         }
496
497         val &= ~MAPLE_NODE_MASK; /* Clear all node metadata in parent */
498         val |= (slot << shift) | type;
499         mte_to_node(enode)->parent = ma_parent_ptr(val);
500 }
501
502 /*
503  * mte_parent_slot() - get the parent slot of @enode.
504  * @enode: The encoded maple node.
505  *
506  * Return: The slot in the parent node where @enode resides.
507  */
508 static inline unsigned int mte_parent_slot(const struct maple_enode *enode)
509 {
510         unsigned long val = (unsigned long)mte_to_node(enode)->parent;
511
512         if (val & MA_ROOT_PARENT)
513                 return 0;
514
515         /*
516          * Okay to use MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK as the last bit will be lost
517          * by shift if the parent shift is MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT
518          */
519         return (val & MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK) >> mte_parent_shift(val);
520 }
521
522 /*
523  * mte_parent() - Get the parent of @node.
524  * @node: The encoded maple node.
525  *
526  * Return: The parent maple node.
527  */
528 static inline struct maple_node *mte_parent(const struct maple_enode *enode)
529 {
530         return (void *)((unsigned long)
531                         (mte_to_node(enode)->parent) & ~MAPLE_NODE_MASK);
532 }
533
534 /*
535  * ma_dead_node() - check if the @enode is dead.
536  * @enode: The encoded maple node
537  *
538  * Return: true if dead, false otherwise.
539  */
540 static inline bool ma_dead_node(const struct maple_node *node)
541 {
542         struct maple_node *parent;
543
544         /* Do not reorder reads from the node prior to the parent check */
545         smp_rmb();
546         parent = (void *)((unsigned long) node->parent & ~MAPLE_NODE_MASK);
547         return (parent == node);
548 }
549
550 /*
551  * mte_dead_node() - check if the @enode is dead.
552  * @enode: The encoded maple node
553  *
554  * Return: true if dead, false otherwise.
555  */
556 static inline bool mte_dead_node(const struct maple_enode *enode)
557 {
558         struct maple_node *parent, *node;
559
560         node = mte_to_node(enode);
561         /* Do not reorder reads from the node prior to the parent check */
562         smp_rmb();
563         parent = mte_parent(enode);
564         return (parent == node);
565 }
566
567 /*
568  * mas_allocated() - Get the number of nodes allocated in a maple state.
569  * @mas: The maple state
570  *
571  * The ma_state alloc member is overloaded to hold a pointer to the first
572  * allocated node or to the number of requested nodes to allocate.  If bit 0 is
573  * set, then the alloc contains the number of requested nodes.  If there is an
574  * allocated node, then the total allocated nodes is in that node.
575  *
576  * Return: The total number of nodes allocated
577  */
578 static inline unsigned long mas_allocated(const struct ma_state *mas)
579 {
580         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1))
581                 return 0;
582
583         return mas->alloc->total;
584 }
585
586 /*
587  * mas_set_alloc_req() - Set the requested number of allocations.
588  * @mas: the maple state
589  * @count: the number of allocations.
590  *
591  * The requested number of allocations is either in the first allocated node,
592  * located in @mas->alloc->request_count, or directly in @mas->alloc if there is
593  * no allocated node.  Set the request either in the node or do the necessary
594  * encoding to store in @mas->alloc directly.
595  */
596 static inline void mas_set_alloc_req(struct ma_state *mas, unsigned long count)
597 {
598         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)) {
599                 if (!count)
600                         mas->alloc = NULL;
601                 else
602                         mas->alloc = (struct maple_alloc *)(((count) << 1U) | 1U);
603                 return;
604         }
605
606         mas->alloc->request_count = count;
607 }
608
609 /*
610  * mas_alloc_req() - get the requested number of allocations.
611  * @mas: The maple state
612  *
613  * The alloc count is either stored directly in @mas, or in
614  * @mas->alloc->request_count if there is at least one node allocated.  Decode
615  * the request count if it's stored directly in @mas->alloc.
616  *
617  * Return: The allocation request count.
618  */
619 static inline unsigned int mas_alloc_req(const struct ma_state *mas)
620 {
621         if ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)
622                 return (unsigned long)(mas->alloc) >> 1;
623         else if (mas->alloc)
624                 return mas->alloc->request_count;
625         return 0;
626 }
627
628 /*
629  * ma_pivots() - Get a pointer to the maple node pivots.
630  * @node - the maple node
631  * @type - the node type
632  *
633  * In the event of a dead node, this array may be %NULL
634  *
635  * Return: A pointer to the maple node pivots
636  */
637 static inline unsigned long *ma_pivots(struct maple_node *node,
638                                            enum maple_type type)
639 {
640         switch (type) {
641         case maple_arange_64:
642                 return node->ma64.pivot;
643         case maple_range_64:
644         case maple_leaf_64:
645                 return node->mr64.pivot;
646         case maple_dense:
647                 return NULL;
648         }
649         return NULL;
650 }
651
652 /*
653  * ma_gaps() - Get a pointer to the maple node gaps.
654  * @node - the maple node
655  * @type - the node type
656  *
657  * Return: A pointer to the maple node gaps
658  */
659 static inline unsigned long *ma_gaps(struct maple_node *node,
660                                      enum maple_type type)
661 {
662         switch (type) {
663         case maple_arange_64:
664                 return node->ma64.gap;
665         case maple_range_64:
666         case maple_leaf_64:
667         case maple_dense:
668                 return NULL;
669         }
670         return NULL;
671 }
672
673 /*
674  * mte_pivot() - Get the pivot at @piv of the maple encoded node.
675  * @mn: The maple encoded node.
676  * @piv: The pivot.
677  *
678  * Return: the pivot at @piv of @mn.
679  */
680 static inline unsigned long mte_pivot(const struct maple_enode *mn,
681                                  unsigned char piv)
682 {
683         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
684         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
685
686         if (piv >= mt_pivots[type]) {
687                 WARN_ON(1);
688                 return 0;
689         }
690         switch (type) {
691         case maple_arange_64:
692                 return node->ma64.pivot[piv];
693         case maple_range_64:
694         case maple_leaf_64:
695                 return node->mr64.pivot[piv];
696         case maple_dense:
697                 return 0;
698         }
699         return 0;
700 }
701
702 /*
703  * mas_safe_pivot() - get the pivot at @piv or mas->max.
704  * @mas: The maple state
705  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
706  * @piv: The pivot to fetch
707  * @type: The maple node type
708  *
709  * Return: The pivot at @piv within the limit of the @pivots array, @mas->max
710  * otherwise.
711  */
712 static inline unsigned long
713 mas_safe_pivot(const struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
714                unsigned char piv, enum maple_type type)
715 {
716         if (piv >= mt_pivots[type])
717                 return mas->max;
718
719         return pivots[piv];
720 }
721
722 /*
723  * mas_safe_min() - Return the minimum for a given offset.
724  * @mas: The maple state
725  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
726  * @offset: The offset into the pivot array
727  *
728  * Return: The minimum range value that is contained in @offset.
729  */
730 static inline unsigned long
731 mas_safe_min(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots, unsigned char offset)
732 {
733         if (likely(offset))
734                 return pivots[offset - 1] + 1;
735
736         return mas->min;
737 }
738
739 /*
740  * mas_logical_pivot() - Get the logical pivot of a given offset.
741  * @mas: The maple state
742  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
743  * @offset: The offset into the pivot array
744  * @type: The maple node type
745  *
746  * When there is no value at a pivot (beyond the end of the data), then the
747  * pivot is actually @mas->max.
748  *
749  * Return: the logical pivot of a given @offset.
750  */
751 static inline unsigned long
752 mas_logical_pivot(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
753                   unsigned char offset, enum maple_type type)
754 {
755         unsigned long lpiv = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
756
757         if (likely(lpiv))
758                 return lpiv;
759
760         if (likely(offset))
761                 return mas->max;
762
763         return lpiv;
764 }
765
766 /*
767  * mte_set_pivot() - Set a pivot to a value in an encoded maple node.
768  * @mn: The encoded maple node
769  * @piv: The pivot offset
770  * @val: The value of the pivot
771  */
772 static inline void mte_set_pivot(struct maple_enode *mn, unsigned char piv,
773                                 unsigned long val)
774 {
775         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
776         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
777
778         BUG_ON(piv >= mt_pivots[type]);
779         switch (type) {
780         default:
781         case maple_range_64:
782         case maple_leaf_64:
783                 node->mr64.pivot[piv] = val;
784                 break;
785         case maple_arange_64:
786                 node->ma64.pivot[piv] = val;
787                 break;
788         case maple_dense:
789                 break;
790         }
791
792 }
793
794 /*
795  * ma_slots() - Get a pointer to the maple node slots.
796  * @mn: The maple node
797  * @mt: The maple node type
798  *
799  * Return: A pointer to the maple node slots
800  */
801 static inline void __rcu **ma_slots(struct maple_node *mn, enum maple_type mt)
802 {
803         switch (mt) {
804         default:
805         case maple_arange_64:
806                 return mn->ma64.slot;
807         case maple_range_64:
808         case maple_leaf_64:
809                 return mn->mr64.slot;
810         case maple_dense:
811                 return mn->slot;
812         }
813 }
814
815 static inline bool mt_locked(const struct maple_tree *mt)
816 {
817         return mt_external_lock(mt) ? mt_lock_is_held(mt) :
818                 lockdep_is_held(&mt->ma_lock);
819 }
820
821 static inline void *mt_slot(const struct maple_tree *mt,
822                 void __rcu **slots, unsigned char offset)
823 {
824         return rcu_dereference_check(slots[offset], mt_locked(mt));
825 }
826
827 static inline void *mt_slot_locked(struct maple_tree *mt, void __rcu **slots,
828                                    unsigned char offset)
829 {
830         return rcu_dereference_protected(slots[offset], mt_locked(mt));
831 }
832 /*
833  * mas_slot_locked() - Get the slot value when holding the maple tree lock.
834  * @mas: The maple state
835  * @slots: The pointer to the slots
836  * @offset: The offset into the slots array to fetch
837  *
838  * Return: The entry stored in @slots at the @offset.
839  */
840 static inline void *mas_slot_locked(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
841                                        unsigned char offset)
842 {
843         return mt_slot_locked(mas->tree, slots, offset);
844 }
845
846 /*
847  * mas_slot() - Get the slot value when not holding the maple tree lock.
848  * @mas: The maple state
849  * @slots: The pointer to the slots
850  * @offset: The offset into the slots array to fetch
851  *
852  * Return: The entry stored in @slots at the @offset
853  */
854 static inline void *mas_slot(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
855                              unsigned char offset)
856 {
857         return mt_slot(mas->tree, slots, offset);
858 }
859
860 /*
861  * mas_root() - Get the maple tree root.
862  * @mas: The maple state.
863  *
864  * Return: The pointer to the root of the tree
865  */
866 static inline void *mas_root(struct ma_state *mas)
867 {
868         return rcu_dereference_check(mas->tree->ma_root, mt_locked(mas->tree));
869 }
870
871 static inline void *mt_root_locked(struct maple_tree *mt)
872 {
873         return rcu_dereference_protected(mt->ma_root, mt_locked(mt));
874 }
875
876 /*
877  * mas_root_locked() - Get the maple tree root when holding the maple tree lock.
878  * @mas: The maple state.
879  *
880  * Return: The pointer to the root of the tree
881  */
882 static inline void *mas_root_locked(struct ma_state *mas)
883 {
884         return mt_root_locked(mas->tree);
885 }
886
887 static inline struct maple_metadata *ma_meta(struct maple_node *mn,
888                                              enum maple_type mt)
889 {
890         switch (mt) {
891         case maple_arange_64:
892                 return &mn->ma64.meta;
893         default:
894                 return &mn->mr64.meta;
895         }
896 }
897
898 /*
899  * ma_set_meta() - Set the metadata information of a node.
900  * @mn: The maple node
901  * @mt: The maple node type
902  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
903  * @end: The end of the data in this node.
904  */
905 static inline void ma_set_meta(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
906                                unsigned char offset, unsigned char end)
907 {
908         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
909
910         meta->gap = offset;
911         meta->end = end;
912 }
913
914 /*
915  * mt_clear_meta() - clear the metadata information of a node, if it exists
916  * @mt: The maple tree
917  * @mn: The maple node
918  * @type: The maple node type
919  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
920  * @end: The end of the data in this node.
921  */
922 static inline void mt_clear_meta(struct maple_tree *mt, struct maple_node *mn,
923                                   enum maple_type type)
924 {
925         struct maple_metadata *meta;
926         unsigned long *pivots;
927         void __rcu **slots;
928         void *next;
929
930         switch (type) {
931         case maple_range_64:
932                 pivots = mn->mr64.pivot;
933                 if (unlikely(pivots[MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2])) {
934                         slots = mn->mr64.slot;
935                         next = mt_slot_locked(mt, slots,
936                                               MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1);
937                         if (unlikely((mte_to_node(next) &&
938                                       mte_node_type(next))))
939                                 return; /* no metadata, could be node */
940                 }
941                 fallthrough;
942         case maple_arange_64:
943                 meta = ma_meta(mn, type);
944                 break;
945         default:
946                 return;
947         }
948
949         meta->gap = 0;
950         meta->end = 0;
951 }
952
953 /*
954  * ma_meta_end() - Get the data end of a node from the metadata
955  * @mn: The maple node
956  * @mt: The maple node type
957  */
958 static inline unsigned char ma_meta_end(struct maple_node *mn,
959                                         enum maple_type mt)
960 {
961         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
962
963         return meta->end;
964 }
965
966 /*
967  * ma_meta_gap() - Get the largest gap location of a node from the metadata
968  * @mn: The maple node
969  * @mt: The maple node type
970  */
971 static inline unsigned char ma_meta_gap(struct maple_node *mn,
972                                         enum maple_type mt)
973 {
974         BUG_ON(mt != maple_arange_64);
975
976         return mn->ma64.meta.gap;
977 }
978
979 /*
980  * ma_set_meta_gap() - Set the largest gap location in a nodes metadata
981  * @mn: The maple node
982  * @mn: The maple node type
983  * @offset: The location of the largest gap.
984  */
985 static inline void ma_set_meta_gap(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
986                                    unsigned char offset)
987 {
988
989         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
990
991         meta->gap = offset;
992 }
993
994 /*
995  * mat_add() - Add a @dead_enode to the ma_topiary of a list of dead nodes.
996  * @mat - the ma_topiary, a linked list of dead nodes.
997  * @dead_enode - the node to be marked as dead and added to the tail of the list
998  *
999  * Add the @dead_enode to the linked list in @mat.
1000  */
1001 static inline void mat_add(struct ma_topiary *mat,
1002                            struct maple_enode *dead_enode)
1003 {
1004         mte_set_node_dead(dead_enode);
1005         mte_to_mat(dead_enode)->next = NULL;
1006         if (!mat->tail) {
1007                 mat->tail = mat->head = dead_enode;
1008                 return;
1009         }
1010
1011         mte_to_mat(mat->tail)->next = dead_enode;
1012         mat->tail = dead_enode;
1013 }
1014
1015 static void mte_destroy_walk(struct maple_enode *, struct maple_tree *);
1016 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used);
1017
1018 /*
1019  * mas_mat_free() - Free all nodes in a dead list.
1020  * @mas - the maple state
1021  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
1022  *
1023  * Free walk a dead list.
1024  */
1025 static void mas_mat_free(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
1026 {
1027         struct maple_enode *next;
1028
1029         while (mat->head) {
1030                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
1031                 mas_free(mas, mat->head);
1032                 mat->head = next;
1033         }
1034 }
1035
1036 /*
1037  * mas_mat_destroy() - Free all nodes and subtrees in a dead list.
1038  * @mas - the maple state
1039  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
1040  *
1041  * Destroy walk a dead list.
1042  */
1043 static void mas_mat_destroy(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
1044 {
1045         struct maple_enode *next;
1046
1047         while (mat->head) {
1048                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
1049                 mte_destroy_walk(mat->head, mat->mtree);
1050                 mat->head = next;
1051         }
1052 }
1053 /*
1054  * mas_descend() - Descend into the slot stored in the ma_state.
1055  * @mas - the maple state.
1056  *
1057  * Note: Not RCU safe, only use in write side or debug code.
1058  */
1059 static inline void mas_descend(struct ma_state *mas)
1060 {
1061         enum maple_type type;
1062         unsigned long *pivots;
1063         struct maple_node *node;
1064         void __rcu **slots;
1065
1066         node = mas_mn(mas);
1067         type = mte_node_type(mas->node);
1068         pivots = ma_pivots(node, type);
1069         slots = ma_slots(node, type);
1070
1071         if (mas->offset)
1072                 mas->min = pivots[mas->offset - 1] + 1;
1073         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
1074         mas->node = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
1075 }
1076
1077 /*
1078  * mte_set_gap() - Set a maple node gap.
1079  * @mn: The encoded maple node
1080  * @gap: The offset of the gap to set
1081  * @val: The gap value
1082  */
1083 static inline void mte_set_gap(const struct maple_enode *mn,
1084                                  unsigned char gap, unsigned long val)
1085 {
1086         switch (mte_node_type(mn)) {
1087         default:
1088                 break;
1089         case maple_arange_64:
1090                 mte_to_node(mn)->ma64.gap[gap] = val;
1091                 break;
1092         }
1093 }
1094
1095 /*
1096  * mas_ascend() - Walk up a level of the tree.
1097  * @mas: The maple state
1098  *
1099  * Sets the @mas->max and @mas->min to the correct values when walking up.  This
1100  * may cause several levels of walking up to find the correct min and max.
1101  * May find a dead node which will cause a premature return.
1102  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise
1103  */
1104 static int mas_ascend(struct ma_state *mas)
1105 {
1106         struct maple_enode *p_enode; /* parent enode. */
1107         struct maple_enode *a_enode; /* ancestor enode. */
1108         struct maple_node *a_node; /* ancestor node. */
1109         struct maple_node *p_node; /* parent node. */
1110         unsigned char a_slot;
1111         enum maple_type a_type;
1112         unsigned long min, max;
1113         unsigned long *pivots;
1114         unsigned char offset;
1115         bool set_max = false, set_min = false;
1116
1117         a_node = mas_mn(mas);
1118         if (ma_is_root(a_node)) {
1119                 mas->offset = 0;
1120                 return 0;
1121         }
1122
1123         p_node = mte_parent(mas->node);
1124         if (unlikely(a_node == p_node))
1125                 return 1;
1126         a_type = mas_parent_enum(mas, mas->node);
1127         offset = mte_parent_slot(mas->node);
1128         a_enode = mt_mk_node(p_node, a_type);
1129
1130         /* Check to make sure all parent information is still accurate */
1131         if (p_node != mte_parent(mas->node))
1132                 return 1;
1133
1134         mas->node = a_enode;
1135         mas->offset = offset;
1136
1137         if (mte_is_root(a_enode)) {
1138                 mas->max = ULONG_MAX;
1139                 mas->min = 0;
1140                 return 0;
1141         }
1142
1143         min = 0;
1144         max = ULONG_MAX;
1145         do {
1146                 p_enode = a_enode;
1147                 a_type = mas_parent_enum(mas, p_enode);
1148                 a_node = mte_parent(p_enode);
1149                 a_slot = mte_parent_slot(p_enode);
1150                 a_enode = mt_mk_node(a_node, a_type);
1151                 pivots = ma_pivots(a_node, a_type);
1152
1153                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1154                         return 1;
1155
1156                 if (!set_min && a_slot) {
1157                         set_min = true;
1158                         min = pivots[a_slot - 1] + 1;
1159                 }
1160
1161                 if (!set_max && a_slot < mt_pivots[a_type]) {
1162                         set_max = true;
1163                         max = pivots[a_slot];
1164                 }
1165
1166                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1167                         return 1;
1168
1169                 if (unlikely(ma_is_root(a_node)))
1170                         break;
1171
1172         } while (!set_min || !set_max);
1173
1174         mas->max = max;
1175         mas->min = min;
1176         return 0;
1177 }
1178
1179 /*
1180  * mas_pop_node() - Get a previously allocated maple node from the maple state.
1181  * @mas: The maple state
1182  *
1183  * Return: A pointer to a maple node.
1184  */
1185 static inline struct maple_node *mas_pop_node(struct ma_state *mas)
1186 {
1187         struct maple_alloc *ret, *node = mas->alloc;
1188         unsigned long total = mas_allocated(mas);
1189         unsigned int req = mas_alloc_req(mas);
1190
1191         /* nothing or a request pending. */
1192         if (WARN_ON(!total))
1193                 return NULL;
1194
1195         if (total == 1) {
1196                 /* single allocation in this ma_state */
1197                 mas->alloc = NULL;
1198                 ret = node;
1199                 goto single_node;
1200         }
1201
1202         if (node->node_count == 1) {
1203                 /* Single allocation in this node. */
1204                 mas->alloc = node->slot[0];
1205                 mas->alloc->total = node->total - 1;
1206                 ret = node;
1207                 goto new_head;
1208         }
1209         node->total--;
1210         ret = node->slot[--node->node_count];
1211         node->slot[node->node_count] = NULL;
1212
1213 single_node:
1214 new_head:
1215         if (req) {
1216                 req++;
1217                 mas_set_alloc_req(mas, req);
1218         }
1219
1220         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
1221         return (struct maple_node *)ret;
1222 }
1223
1224 /*
1225  * mas_push_node() - Push a node back on the maple state allocation.
1226  * @mas: The maple state
1227  * @used: The used maple node
1228  *
1229  * Stores the maple node back into @mas->alloc for reuse.  Updates allocated and
1230  * requested node count as necessary.
1231  */
1232 static inline void mas_push_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *used)
1233 {
1234         struct maple_alloc *reuse = (struct maple_alloc *)used;
1235         struct maple_alloc *head = mas->alloc;
1236         unsigned long count;
1237         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1238
1239         count = mas_allocated(mas);
1240
1241         reuse->request_count = 0;
1242         reuse->node_count = 0;
1243         if (count && (head->node_count < MAPLE_ALLOC_SLOTS)) {
1244                 head->slot[head->node_count++] = reuse;
1245                 head->total++;
1246                 goto done;
1247         }
1248
1249         reuse->total = 1;
1250         if ((head) && !((unsigned long)head & 0x1)) {
1251                 reuse->slot[0] = head;
1252                 reuse->node_count = 1;
1253                 reuse->total += head->total;
1254         }
1255
1256         mas->alloc = reuse;
1257 done:
1258         if (requested > 1)
1259                 mas_set_alloc_req(mas, requested - 1);
1260 }
1261
1262 /*
1263  * mas_alloc_nodes() - Allocate nodes into a maple state
1264  * @mas: The maple state
1265  * @gfp: The GFP Flags
1266  */
1267 static inline void mas_alloc_nodes(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
1268 {
1269         struct maple_alloc *node;
1270         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1271         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1272         unsigned int count;
1273         void **slots = NULL;
1274         unsigned int max_req = 0;
1275
1276         if (!requested)
1277                 return;
1278
1279         mas_set_alloc_req(mas, 0);
1280         if (mas->mas_flags & MA_STATE_PREALLOC) {
1281                 if (allocated)
1282                         return;
1283                 WARN_ON(!allocated);
1284         }
1285
1286         if (!allocated || mas->alloc->node_count == MAPLE_ALLOC_SLOTS) {
1287                 node = (struct maple_alloc *)mt_alloc_one(gfp);
1288                 if (!node)
1289                         goto nomem_one;
1290
1291                 if (allocated) {
1292                         node->slot[0] = mas->alloc;
1293                         node->node_count = 1;
1294                 } else {
1295                         node->node_count = 0;
1296                 }
1297
1298                 mas->alloc = node;
1299                 node->total = ++allocated;
1300                 requested--;
1301         }
1302
1303         node = mas->alloc;
1304         node->request_count = 0;
1305         while (requested) {
1306                 max_req = MAPLE_ALLOC_SLOTS;
1307                 if (node->node_count) {
1308                         unsigned int offset = node->node_count;
1309
1310                         slots = (void **)&node->slot[offset];
1311                         max_req -= offset;
1312                 } else {
1313                         slots = (void **)&node->slot;
1314                 }
1315
1316                 max_req = min(requested, max_req);
1317                 count = mt_alloc_bulk(gfp, max_req, slots);
1318                 if (!count)
1319                         goto nomem_bulk;
1320
1321                 node->node_count += count;
1322                 allocated += count;
1323                 node = node->slot[0];
1324                 node->node_count = 0;
1325                 node->request_count = 0;
1326                 requested -= count;
1327         }
1328         mas->alloc->total = allocated;
1329         return;
1330
1331 nomem_bulk:
1332         /* Clean up potential freed allocations on bulk failure */
1333         memset(slots, 0, max_req * sizeof(unsigned long));
1334 nomem_one:
1335         mas_set_alloc_req(mas, requested);
1336         if (mas->alloc && !(((unsigned long)mas->alloc & 0x1)))
1337                 mas->alloc->total = allocated;
1338         mas_set_err(mas, -ENOMEM);
1339 }
1340
1341 /*
1342  * mas_free() - Free an encoded maple node
1343  * @mas: The maple state
1344  * @used: The encoded maple node to free.
1345  *
1346  * Uses rcu free if necessary, pushes @used back on the maple state allocations
1347  * otherwise.
1348  */
1349 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used)
1350 {
1351         struct maple_node *tmp = mte_to_node(used);
1352
1353         if (mt_in_rcu(mas->tree))
1354                 ma_free_rcu(tmp);
1355         else
1356                 mas_push_node(mas, tmp);
1357 }
1358
1359 /*
1360  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1361  * there is not enough nodes.
1362  * @mas: The maple state
1363  * @count: The number of nodes needed
1364  * @gfp: the gfp flags
1365  */
1366 static void mas_node_count_gfp(struct ma_state *mas, int count, gfp_t gfp)
1367 {
1368         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1369
1370         if (allocated < count) {
1371                 mas_set_alloc_req(mas, count - allocated);
1372                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
1373         }
1374 }
1375
1376 /*
1377  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1378  * there is not enough nodes.
1379  * @mas: The maple state
1380  * @count: The number of nodes needed
1381  *
1382  * Note: Uses GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN for gfp flags.
1383  */
1384 static void mas_node_count(struct ma_state *mas, int count)
1385 {
1386         return mas_node_count_gfp(mas, count, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1387 }
1388
1389 /*
1390  * mas_start() - Sets up maple state for operations.
1391  * @mas: The maple state.
1392  *
1393  * If mas->node == MAS_START, then set the min, max and depth to
1394  * defaults.
1395  *
1396  * Return:
1397  * - If mas->node is an error or not MAS_START, return NULL.
1398  * - If it's an empty tree:     NULL & mas->node == MAS_NONE
1399  * - If it's a single entry:    The entry & mas->node == MAS_ROOT
1400  * - If it's a tree:            NULL & mas->node == safe root node.
1401  */
1402 static inline struct maple_enode *mas_start(struct ma_state *mas)
1403 {
1404         if (likely(mas_is_start(mas))) {
1405                 struct maple_enode *root;
1406
1407                 mas->min = 0;
1408                 mas->max = ULONG_MAX;
1409                 mas->depth = 0;
1410
1411 retry:
1412                 root = mas_root(mas);
1413                 /* Tree with nodes */
1414                 if (likely(xa_is_node(root))) {
1415                         mas->depth = 1;
1416                         mas->node = mte_safe_root(root);
1417                         mas->offset = 0;
1418                         if (mte_dead_node(mas->node))
1419                                 goto retry;
1420
1421                         return NULL;
1422                 }
1423
1424                 /* empty tree */
1425                 if (unlikely(!root)) {
1426                         mas->node = MAS_NONE;
1427                         mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1428                         return NULL;
1429                 }
1430
1431                 /* Single entry tree */
1432                 mas->node = MAS_ROOT;
1433                 mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1434
1435                 /* Single entry tree. */
1436                 if (mas->index > 0)
1437                         return NULL;
1438
1439                 return root;
1440         }
1441
1442         return NULL;
1443 }
1444
1445 /*
1446  * ma_data_end() - Find the end of the data in a node.
1447  * @node: The maple node
1448  * @type: The maple node type
1449  * @pivots: The array of pivots in the node
1450  * @max: The maximum value in the node
1451  *
1452  * Uses metadata to find the end of the data when possible.
1453  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1454  */
1455 static inline unsigned char ma_data_end(struct maple_node *node,
1456                                         enum maple_type type,
1457                                         unsigned long *pivots,
1458                                         unsigned long max)
1459 {
1460         unsigned char offset;
1461
1462         if (!pivots)
1463                 return 0;
1464
1465         if (type == maple_arange_64)
1466                 return ma_meta_end(node, type);
1467
1468         offset = mt_pivots[type] - 1;
1469         if (likely(!pivots[offset]))
1470                 return ma_meta_end(node, type);
1471
1472         if (likely(pivots[offset] == max))
1473                 return offset;
1474
1475         return mt_pivots[type];
1476 }
1477
1478 /*
1479  * mas_data_end() - Find the end of the data (slot).
1480  * @mas: the maple state
1481  *
1482  * This method is optimized to check the metadata of a node if the node type
1483  * supports data end metadata.
1484  *
1485  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1486  */
1487 static inline unsigned char mas_data_end(struct ma_state *mas)
1488 {
1489         enum maple_type type;
1490         struct maple_node *node;
1491         unsigned char offset;
1492         unsigned long *pivots;
1493
1494         type = mte_node_type(mas->node);
1495         node = mas_mn(mas);
1496         if (type == maple_arange_64)
1497                 return ma_meta_end(node, type);
1498
1499         pivots = ma_pivots(node, type);
1500         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
1501                 return 0;
1502
1503         offset = mt_pivots[type] - 1;
1504         if (likely(!pivots[offset]))
1505                 return ma_meta_end(node, type);
1506
1507         if (likely(pivots[offset] == mas->max))
1508                 return offset;
1509
1510         return mt_pivots[type];
1511 }
1512
1513 /*
1514  * mas_leaf_max_gap() - Returns the largest gap in a leaf node
1515  * @mas - the maple state
1516  *
1517  * Return: The maximum gap in the leaf.
1518  */
1519 static unsigned long mas_leaf_max_gap(struct ma_state *mas)
1520 {
1521         enum maple_type mt;
1522         unsigned long pstart, gap, max_gap;
1523         struct maple_node *mn;
1524         unsigned long *pivots;
1525         void __rcu **slots;
1526         unsigned char i;
1527         unsigned char max_piv;
1528
1529         mt = mte_node_type(mas->node);
1530         mn = mas_mn(mas);
1531         slots = ma_slots(mn, mt);
1532         max_gap = 0;
1533         if (unlikely(ma_is_dense(mt))) {
1534                 gap = 0;
1535                 for (i = 0; i < mt_slots[mt]; i++) {
1536                         if (slots[i]) {
1537                                 if (gap > max_gap)
1538                                         max_gap = gap;
1539                                 gap = 0;
1540                         } else {
1541                                 gap++;
1542                         }
1543                 }
1544                 if (gap > max_gap)
1545                         max_gap = gap;
1546                 return max_gap;
1547         }
1548
1549         /*
1550          * Check the first implied pivot optimizes the loop below and slot 1 may
1551          * be skipped if there is a gap in slot 0.
1552          */
1553         pivots = ma_pivots(mn, mt);
1554         if (likely(!slots[0])) {
1555                 max_gap = pivots[0] - mas->min + 1;
1556                 i = 2;
1557         } else {
1558                 i = 1;
1559         }
1560
1561         /* reduce max_piv as the special case is checked before the loop */
1562         max_piv = ma_data_end(mn, mt, pivots, mas->max) - 1;
1563         /*
1564          * Check end implied pivot which can only be a gap on the right most
1565          * node.
1566          */
1567         if (unlikely(mas->max == ULONG_MAX) && !slots[max_piv + 1]) {
1568                 gap = ULONG_MAX - pivots[max_piv];
1569                 if (gap > max_gap)
1570                         max_gap = gap;
1571         }
1572
1573         for (; i <= max_piv; i++) {
1574                 /* data == no gap. */
1575                 if (likely(slots[i]))
1576                         continue;
1577
1578                 pstart = pivots[i - 1];
1579                 gap = pivots[i] - pstart;
1580                 if (gap > max_gap)
1581                         max_gap = gap;
1582
1583                 /* There cannot be two gaps in a row. */
1584                 i++;
1585         }
1586         return max_gap;
1587 }
1588
1589 /*
1590  * ma_max_gap() - Get the maximum gap in a maple node (non-leaf)
1591  * @node: The maple node
1592  * @gaps: The pointer to the gaps
1593  * @mt: The maple node type
1594  * @*off: Pointer to store the offset location of the gap.
1595  *
1596  * Uses the metadata data end to scan backwards across set gaps.
1597  *
1598  * Return: The maximum gap value
1599  */
1600 static inline unsigned long
1601 ma_max_gap(struct maple_node *node, unsigned long *gaps, enum maple_type mt,
1602             unsigned char *off)
1603 {
1604         unsigned char offset, i;
1605         unsigned long max_gap = 0;
1606
1607         i = offset = ma_meta_end(node, mt);
1608         do {
1609                 if (gaps[i] > max_gap) {
1610                         max_gap = gaps[i];
1611                         offset = i;
1612                 }
1613         } while (i--);
1614
1615         *off = offset;
1616         return max_gap;
1617 }
1618
1619 /*
1620  * mas_max_gap() - find the largest gap in a non-leaf node and set the slot.
1621  * @mas: The maple state.
1622  *
1623  * If the metadata gap is set to MAPLE_ARANGE64_META_MAX, there is no gap.
1624  *
1625  * Return: The gap value.
1626  */
1627 static inline unsigned long mas_max_gap(struct ma_state *mas)
1628 {
1629         unsigned long *gaps;
1630         unsigned char offset;
1631         enum maple_type mt;
1632         struct maple_node *node;
1633
1634         mt = mte_node_type(mas->node);
1635         if (ma_is_leaf(mt))
1636                 return mas_leaf_max_gap(mas);
1637
1638         node = mas_mn(mas);
1639         offset = ma_meta_gap(node, mt);
1640         if (offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1641                 return 0;
1642
1643         gaps = ma_gaps(node, mt);
1644         return gaps[offset];
1645 }
1646
1647 /*
1648  * mas_parent_gap() - Set the parent gap and any gaps above, as needed
1649  * @mas: The maple state
1650  * @offset: The gap offset in the parent to set
1651  * @new: The new gap value.
1652  *
1653  * Set the parent gap then continue to set the gap upwards, using the metadata
1654  * of the parent to see if it is necessary to check the node above.
1655  */
1656 static inline void mas_parent_gap(struct ma_state *mas, unsigned char offset,
1657                 unsigned long new)
1658 {
1659         unsigned long meta_gap = 0;
1660         struct maple_node *pnode;
1661         struct maple_enode *penode;
1662         unsigned long *pgaps;
1663         unsigned char meta_offset;
1664         enum maple_type pmt;
1665
1666         pnode = mte_parent(mas->node);
1667         pmt = mas_parent_enum(mas, mas->node);
1668         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1669         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1670
1671 ascend:
1672         meta_offset = ma_meta_gap(pnode, pmt);
1673         if (meta_offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1674                 meta_gap = 0;
1675         else
1676                 meta_gap = pgaps[meta_offset];
1677
1678         pgaps[offset] = new;
1679
1680         if (meta_gap == new)
1681                 return;
1682
1683         if (offset != meta_offset) {
1684                 if (meta_gap > new)
1685                         return;
1686
1687                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, offset);
1688         } else if (new < meta_gap) {
1689                 meta_offset = 15;
1690                 new = ma_max_gap(pnode, pgaps, pmt, &meta_offset);
1691                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, meta_offset);
1692         }
1693
1694         if (ma_is_root(pnode))
1695                 return;
1696
1697         /* Go to the parent node. */
1698         pnode = mte_parent(penode);
1699         pmt = mas_parent_enum(mas, penode);
1700         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1701         offset = mte_parent_slot(penode);
1702         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1703         goto ascend;
1704 }
1705
1706 /*
1707  * mas_update_gap() - Update a nodes gaps and propagate up if necessary.
1708  * @mas - the maple state.
1709  */
1710 static inline void mas_update_gap(struct ma_state *mas)
1711 {
1712         unsigned char pslot;
1713         unsigned long p_gap;
1714         unsigned long max_gap;
1715
1716         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
1717                 return;
1718
1719         if (mte_is_root(mas->node))
1720                 return;
1721
1722         max_gap = mas_max_gap(mas);
1723
1724         pslot = mte_parent_slot(mas->node);
1725         p_gap = ma_gaps(mte_parent(mas->node),
1726                         mas_parent_enum(mas, mas->node))[pslot];
1727
1728         if (p_gap != max_gap)
1729                 mas_parent_gap(mas, pslot, max_gap);
1730 }
1731
1732 /*
1733  * mas_adopt_children() - Set the parent pointer of all nodes in @parent to
1734  * @parent with the slot encoded.
1735  * @mas - the maple state (for the tree)
1736  * @parent - the maple encoded node containing the children.
1737  */
1738 static inline void mas_adopt_children(struct ma_state *mas,
1739                 struct maple_enode *parent)
1740 {
1741         enum maple_type type = mte_node_type(parent);
1742         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
1743         void __rcu **slots = ma_slots(node, type);
1744         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, type);
1745         struct maple_enode *child;
1746         unsigned char offset;
1747
1748         offset = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
1749         do {
1750                 child = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1751                 mte_set_parent(child, parent, offset);
1752         } while (offset--);
1753 }
1754
1755 /*
1756  * mas_replace() - Replace a maple node in the tree with mas->node.  Uses the
1757  * parent encoding to locate the maple node in the tree.
1758  * @mas - the ma_state to use for operations.
1759  * @advanced - boolean to adopt the child nodes and free the old node (false) or
1760  * leave the node (true) and handle the adoption and free elsewhere.
1761  */
1762 static inline void mas_replace(struct ma_state *mas, bool advanced)
1763         __must_hold(mas->tree->lock)
1764 {
1765         struct maple_node *mn = mas_mn(mas);
1766         struct maple_enode *old_enode;
1767         unsigned char offset = 0;
1768         void __rcu **slots = NULL;
1769
1770         if (ma_is_root(mn)) {
1771                 old_enode = mas_root_locked(mas);
1772         } else {
1773                 offset = mte_parent_slot(mas->node);
1774                 slots = ma_slots(mte_parent(mas->node),
1775                                  mas_parent_enum(mas, mas->node));
1776                 old_enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1777         }
1778
1779         if (!advanced && !mte_is_leaf(mas->node))
1780                 mas_adopt_children(mas, mas->node);
1781
1782         if (mte_is_root(mas->node)) {
1783                 mn->parent = ma_parent_ptr(
1784                               ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
1785                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
1786                 mas_set_height(mas);
1787         } else {
1788                 rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
1789         }
1790
1791         if (!advanced) {
1792                 mte_set_node_dead(old_enode);
1793                 mas_free(mas, old_enode);
1794         }
1795 }
1796
1797 /*
1798  * mas_new_child() - Find the new child of a node.
1799  * @mas: the maple state
1800  * @child: the maple state to store the child.
1801  */
1802 static inline bool mas_new_child(struct ma_state *mas, struct ma_state *child)
1803         __must_hold(mas->tree->lock)
1804 {
1805         enum maple_type mt;
1806         unsigned char offset;
1807         unsigned char end;
1808         unsigned long *pivots;
1809         struct maple_enode *entry;
1810         struct maple_node *node;
1811         void __rcu **slots;
1812
1813         mt = mte_node_type(mas->node);
1814         node = mas_mn(mas);
1815         slots = ma_slots(node, mt);
1816         pivots = ma_pivots(node, mt);
1817         end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
1818         for (offset = mas->offset; offset <= end; offset++) {
1819                 entry = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1820                 if (mte_parent(entry) == node) {
1821                         *child = *mas;
1822                         mas->offset = offset + 1;
1823                         child->offset = offset;
1824                         mas_descend(child);
1825                         child->offset = 0;
1826                         return true;
1827                 }
1828         }
1829         return false;
1830 }
1831
1832 /*
1833  * mab_shift_right() - Shift the data in mab right. Note, does not clean out the
1834  * old data or set b_node->b_end.
1835  * @b_node: the maple_big_node
1836  * @shift: the shift count
1837  */
1838 static inline void mab_shift_right(struct maple_big_node *b_node,
1839                                  unsigned char shift)
1840 {
1841         unsigned long size = b_node->b_end * sizeof(unsigned long);
1842
1843         memmove(b_node->pivot + shift, b_node->pivot, size);
1844         memmove(b_node->slot + shift, b_node->slot, size);
1845         if (b_node->type == maple_arange_64)
1846                 memmove(b_node->gap + shift, b_node->gap, size);
1847 }
1848
1849 /*
1850  * mab_middle_node() - Check if a middle node is needed (unlikely)
1851  * @b_node: the maple_big_node that contains the data.
1852  * @size: the amount of data in the b_node
1853  * @split: the potential split location
1854  * @slot_count: the size that can be stored in a single node being considered.
1855  *
1856  * Return: true if a middle node is required.
1857  */
1858 static inline bool mab_middle_node(struct maple_big_node *b_node, int split,
1859                                    unsigned char slot_count)
1860 {
1861         unsigned char size = b_node->b_end;
1862
1863         if (size >= 2 * slot_count)
1864                 return true;
1865
1866         if (!b_node->slot[split] && (size >= 2 * slot_count - 1))
1867                 return true;
1868
1869         return false;
1870 }
1871
1872 /*
1873  * mab_no_null_split() - ensure the split doesn't fall on a NULL
1874  * @b_node: the maple_big_node with the data
1875  * @split: the suggested split location
1876  * @slot_count: the number of slots in the node being considered.
1877  *
1878  * Return: the split location.
1879  */
1880 static inline int mab_no_null_split(struct maple_big_node *b_node,
1881                                     unsigned char split, unsigned char slot_count)
1882 {
1883         if (!b_node->slot[split]) {
1884                 /*
1885                  * If the split is less than the max slot && the right side will
1886                  * still be sufficient, then increment the split on NULL.
1887                  */
1888                 if ((split < slot_count - 1) &&
1889                     (b_node->b_end - split) > (mt_min_slots[b_node->type]))
1890                         split++;
1891                 else
1892                         split--;
1893         }
1894         return split;
1895 }
1896
1897 /*
1898  * mab_calc_split() - Calculate the split location and if there needs to be two
1899  * splits.
1900  * @bn: The maple_big_node with the data
1901  * @mid_split: The second split, if required.  0 otherwise.
1902  *
1903  * Return: The first split location.  The middle split is set in @mid_split.
1904  */
1905 static inline int mab_calc_split(struct ma_state *mas,
1906          struct maple_big_node *bn, unsigned char *mid_split, unsigned long min)
1907 {
1908         unsigned char b_end = bn->b_end;
1909         int split = b_end / 2; /* Assume equal split. */
1910         unsigned char slot_min, slot_count = mt_slots[bn->type];
1911
1912         /*
1913          * To support gap tracking, all NULL entries are kept together and a node cannot
1914          * end on a NULL entry, with the exception of the left-most leaf.  The
1915          * limitation means that the split of a node must be checked for this condition
1916          * and be able to put more data in one direction or the other.
1917          */
1918         if (unlikely((mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))) {
1919                 *mid_split = 0;
1920                 split = b_end - mt_min_slots[bn->type];
1921
1922                 if (!ma_is_leaf(bn->type))
1923                         return split;
1924
1925                 mas->mas_flags |= MA_STATE_REBALANCE;
1926                 if (!bn->slot[split])
1927                         split--;
1928                 return split;
1929         }
1930
1931         /*
1932          * Although extremely rare, it is possible to enter what is known as the 3-way
1933          * split scenario.  The 3-way split comes about by means of a store of a range
1934          * that overwrites the end and beginning of two full nodes.  The result is a set
1935          * of entries that cannot be stored in 2 nodes.  Sometimes, these two nodes can
1936          * also be located in different parent nodes which are also full.  This can
1937          * carry upwards all the way to the root in the worst case.
1938          */
1939         if (unlikely(mab_middle_node(bn, split, slot_count))) {
1940                 split = b_end / 3;
1941                 *mid_split = split * 2;
1942         } else {
1943                 slot_min = mt_min_slots[bn->type];
1944
1945                 *mid_split = 0;
1946                 /*
1947                  * Avoid having a range less than the slot count unless it
1948                  * causes one node to be deficient.
1949                  * NOTE: mt_min_slots is 1 based, b_end and split are zero.
1950                  */
1951                 while (((bn->pivot[split] - min) < slot_count - 1) &&
1952                        (split < slot_count - 1) && (b_end - split > slot_min))
1953                         split++;
1954         }
1955
1956         /* Avoid ending a node on a NULL entry */
1957         split = mab_no_null_split(bn, split, slot_count);
1958
1959         if (unlikely(*mid_split))
1960                 *mid_split = mab_no_null_split(bn, *mid_split, slot_count);
1961
1962         return split;
1963 }
1964
1965 /*
1966  * mas_mab_cp() - Copy data from a maple state inclusively to a maple_big_node
1967  * and set @b_node->b_end to the next free slot.
1968  * @mas: The maple state
1969  * @mas_start: The starting slot to copy
1970  * @mas_end: The end slot to copy (inclusively)
1971  * @b_node: The maple_big_node to place the data
1972  * @mab_start: The starting location in maple_big_node to store the data.
1973  */
1974 static inline void mas_mab_cp(struct ma_state *mas, unsigned char mas_start,
1975                         unsigned char mas_end, struct maple_big_node *b_node,
1976                         unsigned char mab_start)
1977 {
1978         enum maple_type mt;
1979         struct maple_node *node;
1980         void __rcu **slots;
1981         unsigned long *pivots, *gaps;
1982         int i = mas_start, j = mab_start;
1983         unsigned char piv_end;
1984
1985         node = mas_mn(mas);
1986         mt = mte_node_type(mas->node);
1987         pivots = ma_pivots(node, mt);
1988         if (!i) {
1989                 b_node->pivot[j] = pivots[i++];
1990                 if (unlikely(i > mas_end))
1991                         goto complete;
1992                 j++;
1993         }
1994
1995         piv_end = min(mas_end, mt_pivots[mt]);
1996         for (; i < piv_end; i++, j++) {
1997                 b_node->pivot[j] = pivots[i];
1998                 if (unlikely(!b_node->pivot[j]))
1999                         break;
2000
2001                 if (unlikely(mas->max == b_node->pivot[j]))
2002                         goto complete;
2003         }
2004
2005         if (likely(i <= mas_end))
2006                 b_node->pivot[j] = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, mt);
2007
2008 complete:
2009         b_node->b_end = ++j;
2010         j -= mab_start;
2011         slots = ma_slots(node, mt);
2012         memcpy(b_node->slot + mab_start, slots + mas_start, sizeof(void *) * j);
2013         if (!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree)) {
2014                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2015                 memcpy(b_node->gap + mab_start, gaps + mas_start,
2016                        sizeof(unsigned long) * j);
2017         }
2018 }
2019
2020 /*
2021  * mas_leaf_set_meta() - Set the metadata of a leaf if possible.
2022  * @mas: The maple state
2023  * @node: The maple node
2024  * @pivots: pointer to the maple node pivots
2025  * @mt: The maple type
2026  * @end: The assumed end
2027  *
2028  * Note, end may be incremented within this function but not modified at the
2029  * source.  This is fine since the metadata is the last thing to be stored in a
2030  * node during a write.
2031  */
2032 static inline void mas_leaf_set_meta(struct ma_state *mas,
2033                 struct maple_node *node, unsigned long *pivots,
2034                 enum maple_type mt, unsigned char end)
2035 {
2036         /* There is no room for metadata already */
2037         if (mt_pivots[mt] <= end)
2038                 return;
2039
2040         if (pivots[end] && pivots[end] < mas->max)
2041                 end++;
2042
2043         if (end < mt_slots[mt] - 1)
2044                 ma_set_meta(node, mt, 0, end);
2045 }
2046
2047 /*
2048  * mab_mas_cp() - Copy data from maple_big_node to a maple encoded node.
2049  * @b_node: the maple_big_node that has the data
2050  * @mab_start: the start location in @b_node.
2051  * @mab_end: The end location in @b_node (inclusively)
2052  * @mas: The maple state with the maple encoded node.
2053  */
2054 static inline void mab_mas_cp(struct maple_big_node *b_node,
2055                               unsigned char mab_start, unsigned char mab_end,
2056                               struct ma_state *mas, bool new_max)
2057 {
2058         int i, j = 0;
2059         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
2060         struct maple_node *node = mte_to_node(mas->node);
2061         void __rcu **slots = ma_slots(node, mt);
2062         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, mt);
2063         unsigned long *gaps = NULL;
2064         unsigned char end;
2065
2066         if (mab_end - mab_start > mt_pivots[mt])
2067                 mab_end--;
2068
2069         if (!pivots[mt_pivots[mt] - 1])
2070                 slots[mt_pivots[mt]] = NULL;
2071
2072         i = mab_start;
2073         do {
2074                 pivots[j++] = b_node->pivot[i++];
2075         } while (i <= mab_end && likely(b_node->pivot[i]));
2076
2077         memcpy(slots, b_node->slot + mab_start,
2078                sizeof(void *) * (i - mab_start));
2079
2080         if (new_max)
2081                 mas->max = b_node->pivot[i - 1];
2082
2083         end = j - 1;
2084         if (likely(!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree))) {
2085                 unsigned long max_gap = 0;
2086                 unsigned char offset = 15;
2087
2088                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2089                 do {
2090                         gaps[--j] = b_node->gap[--i];
2091                         if (gaps[j] > max_gap) {
2092                                 offset = j;
2093                                 max_gap = gaps[j];
2094                         }
2095                 } while (j);
2096
2097                 ma_set_meta(node, mt, offset, end);
2098         } else {
2099                 mas_leaf_set_meta(mas, node, pivots, mt, end);
2100         }
2101 }
2102
2103 /*
2104  * mas_descend_adopt() - Descend through a sub-tree and adopt children.
2105  * @mas: the maple state with the maple encoded node of the sub-tree.
2106  *
2107  * Descend through a sub-tree and adopt children who do not have the correct
2108  * parents set.  Follow the parents which have the correct parents as they are
2109  * the new entries which need to be followed to find other incorrectly set
2110  * parents.
2111  */
2112 static inline void mas_descend_adopt(struct ma_state *mas)
2113 {
2114         struct ma_state list[3], next[3];
2115         int i, n;
2116
2117         /*
2118          * At each level there may be up to 3 correct parent pointers which indicates
2119          * the new nodes which need to be walked to find any new nodes at a lower level.
2120          */
2121
2122         for (i = 0; i < 3; i++) {
2123                 list[i] = *mas;
2124                 list[i].offset = 0;
2125                 next[i].offset = 0;
2126         }
2127         next[0] = *mas;
2128
2129         while (!mte_is_leaf(list[0].node)) {
2130                 n = 0;
2131                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2132                         if (mas_is_none(&list[i]))
2133                                 continue;
2134
2135                         if (i && list[i-1].node == list[i].node)
2136                                 continue;
2137
2138                         while ((n < 3) && (mas_new_child(&list[i], &next[n])))
2139                                 n++;
2140
2141                         mas_adopt_children(&list[i], list[i].node);
2142                 }
2143
2144                 while (n < 3)
2145                         next[n++].node = MAS_NONE;
2146
2147                 /* descend by setting the list to the children */
2148                 for (i = 0; i < 3; i++)
2149                         list[i] = next[i];
2150         }
2151 }
2152
2153 /*
2154  * mas_bulk_rebalance() - Rebalance the end of a tree after a bulk insert.
2155  * @mas: The maple state
2156  * @end: The maple node end
2157  * @mt: The maple node type
2158  */
2159 static inline void mas_bulk_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end,
2160                                       enum maple_type mt)
2161 {
2162         if (!(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
2163                 return;
2164
2165         if (mte_is_root(mas->node))
2166                 return;
2167
2168         if (end > mt_min_slots[mt]) {
2169                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
2170                 return;
2171         }
2172 }
2173
2174 /*
2175  * mas_store_b_node() - Store an @entry into the b_node while also copying the
2176  * data from a maple encoded node.
2177  * @wr_mas: the maple write state
2178  * @b_node: the maple_big_node to fill with data
2179  * @offset_end: the offset to end copying
2180  *
2181  * Return: The actual end of the data stored in @b_node
2182  */
2183 static noinline_for_kasan void mas_store_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
2184                 struct maple_big_node *b_node, unsigned char offset_end)
2185 {
2186         unsigned char slot;
2187         unsigned char b_end;
2188         /* Possible underflow of piv will wrap back to 0 before use. */
2189         unsigned long piv;
2190         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2191
2192         b_node->type = wr_mas->type;
2193         b_end = 0;
2194         slot = mas->offset;
2195         if (slot) {
2196                 /* Copy start data up to insert. */
2197                 mas_mab_cp(mas, 0, slot - 1, b_node, 0);
2198                 b_end = b_node->b_end;
2199                 piv = b_node->pivot[b_end - 1];
2200         } else
2201                 piv = mas->min - 1;
2202
2203         if (piv + 1 < mas->index) {
2204                 /* Handle range starting after old range */
2205                 b_node->slot[b_end] = wr_mas->content;
2206                 if (!wr_mas->content)
2207                         b_node->gap[b_end] = mas->index - 1 - piv;
2208                 b_node->pivot[b_end++] = mas->index - 1;
2209         }
2210
2211         /* Store the new entry. */
2212         mas->offset = b_end;
2213         b_node->slot[b_end] = wr_mas->entry;
2214         b_node->pivot[b_end] = mas->last;
2215
2216         /* Appended. */
2217         if (mas->last >= mas->max)
2218                 goto b_end;
2219
2220         /* Handle new range ending before old range ends */
2221         piv = mas_logical_pivot(mas, wr_mas->pivots, offset_end, wr_mas->type);
2222         if (piv > mas->last) {
2223                 if (piv == ULONG_MAX)
2224                         mas_bulk_rebalance(mas, b_node->b_end, wr_mas->type);
2225
2226                 if (offset_end != slot)
2227                         wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
2228                                                           offset_end);
2229
2230                 b_node->slot[++b_end] = wr_mas->content;
2231                 if (!wr_mas->content)
2232                         b_node->gap[b_end] = piv - mas->last + 1;
2233                 b_node->pivot[b_end] = piv;
2234         }
2235
2236         slot = offset_end + 1;
2237         if (slot > wr_mas->node_end)
2238                 goto b_end;
2239
2240         /* Copy end data to the end of the node. */
2241         mas_mab_cp(mas, slot, wr_mas->node_end + 1, b_node, ++b_end);
2242         b_node->b_end--;
2243         return;
2244
2245 b_end:
2246         b_node->b_end = b_end;
2247 }
2248
2249 /*
2250  * mas_prev_sibling() - Find the previous node with the same parent.
2251  * @mas: the maple state
2252  *
2253  * Return: True if there is a previous sibling, false otherwise.
2254  */
2255 static inline bool mas_prev_sibling(struct ma_state *mas)
2256 {
2257         unsigned int p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
2258
2259         if (mte_is_root(mas->node))
2260                 return false;
2261
2262         if (!p_slot)
2263                 return false;
2264
2265         mas_ascend(mas);
2266         mas->offset = p_slot - 1;
2267         mas_descend(mas);
2268         return true;
2269 }
2270
2271 /*
2272  * mas_next_sibling() - Find the next node with the same parent.
2273  * @mas: the maple state
2274  *
2275  * Return: true if there is a next sibling, false otherwise.
2276  */
2277 static inline bool mas_next_sibling(struct ma_state *mas)
2278 {
2279         MA_STATE(parent, mas->tree, mas->index, mas->last);
2280
2281         if (mte_is_root(mas->node))
2282                 return false;
2283
2284         parent = *mas;
2285         mas_ascend(&parent);
2286         parent.offset = mte_parent_slot(mas->node) + 1;
2287         if (parent.offset > mas_data_end(&parent))
2288                 return false;
2289
2290         *mas = parent;
2291         mas_descend(mas);
2292         return true;
2293 }
2294
2295 /*
2296  * mte_node_or_node() - Return the encoded node or MAS_NONE.
2297  * @enode: The encoded maple node.
2298  *
2299  * Shorthand to avoid setting %NULLs in the tree or maple_subtree_state.
2300  *
2301  * Return: @enode or MAS_NONE
2302  */
2303 static inline struct maple_enode *mte_node_or_none(struct maple_enode *enode)
2304 {
2305         if (enode)
2306                 return enode;
2307
2308         return ma_enode_ptr(MAS_NONE);
2309 }
2310
2311 /*
2312  * mas_wr_node_walk() - Find the correct offset for the index in the @mas.
2313  * @wr_mas: The maple write state
2314  *
2315  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
2316  */
2317 static inline void mas_wr_node_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
2318 {
2319         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2320         unsigned char count;
2321         unsigned char offset;
2322         unsigned long index, min, max;
2323
2324         if (unlikely(ma_is_dense(wr_mas->type))) {
2325                 wr_mas->r_max = wr_mas->r_min = mas->index;
2326                 mas->offset = mas->index = mas->min;
2327                 return;
2328         }
2329
2330         wr_mas->node = mas_mn(wr_mas->mas);
2331         wr_mas->pivots = ma_pivots(wr_mas->node, wr_mas->type);
2332         count = wr_mas->node_end = ma_data_end(wr_mas->node, wr_mas->type,
2333                                                wr_mas->pivots, mas->max);
2334         offset = mas->offset;
2335         min = mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, offset);
2336         if (unlikely(offset == count))
2337                 goto max;
2338
2339         max = wr_mas->pivots[offset];
2340         index = mas->index;
2341         if (unlikely(index <= max))
2342                 goto done;
2343
2344         if (unlikely(!max && offset))
2345                 goto max;
2346
2347         min = max + 1;
2348         while (++offset < count) {
2349                 max = wr_mas->pivots[offset];
2350                 if (index <= max)
2351                         goto done;
2352                 else if (unlikely(!max))
2353                         break;
2354
2355                 min = max + 1;
2356         }
2357
2358 max:
2359         max = mas->max;
2360 done:
2361         wr_mas->r_max = max;
2362         wr_mas->r_min = min;
2363         wr_mas->offset_end = mas->offset = offset;
2364 }
2365
2366 /*
2367  * mas_topiary_range() - Add a range of slots to the topiary.
2368  * @mas: The maple state
2369  * @destroy: The topiary to add the slots (usually destroy)
2370  * @start: The starting slot inclusively
2371  * @end: The end slot inclusively
2372  */
2373 static inline void mas_topiary_range(struct ma_state *mas,
2374         struct ma_topiary *destroy, unsigned char start, unsigned char end)
2375 {
2376         void __rcu **slots;
2377         unsigned char offset;
2378
2379         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_is_leaf(mas->node));
2380         slots = ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node));
2381         for (offset = start; offset <= end; offset++) {
2382                 struct maple_enode *enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
2383
2384                 if (mte_dead_node(enode))
2385                         continue;
2386
2387                 mat_add(destroy, enode);
2388         }
2389 }
2390
2391 /*
2392  * mast_topiary() - Add the portions of the tree to the removal list; either to
2393  * be freed or discarded (destroy walk).
2394  * @mast: The maple_subtree_state.
2395  */
2396 static inline void mast_topiary(struct maple_subtree_state *mast)
2397 {
2398         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_l, NULL);
2399         unsigned char r_start, r_end;
2400         unsigned char l_start, l_end;
2401         void __rcu **l_slots, **r_slots;
2402
2403         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2404         mast->orig_l->index = mast->orig_l->last;
2405         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2406         l_start = mast->orig_l->offset + 1;
2407         l_end = mas_data_end(mast->orig_l);
2408         r_start = 0;
2409         r_end = mast->orig_r->offset;
2410
2411         if (r_end)
2412                 r_end--;
2413
2414         l_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_l),
2415                            mte_node_type(mast->orig_l->node));
2416
2417         r_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_r),
2418                            mte_node_type(mast->orig_r->node));
2419
2420         if ((l_start < l_end) &&
2421             mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_start))) {
2422                 l_start++;
2423         }
2424
2425         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_end))) {
2426                 if (r_end)
2427                         r_end--;
2428         }
2429
2430         if ((l_start > r_end) && (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node))
2431                 return;
2432
2433         /* At the node where left and right sides meet, add the parts between */
2434         if (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node) {
2435                 return mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy,
2436                                              l_start, r_end);
2437         }
2438
2439         /* mast->orig_r is different and consumed. */
2440         if (mte_is_leaf(mast->orig_r->node))
2441                 return;
2442
2443         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_end)))
2444                 l_end--;
2445
2446
2447         if (l_start <= l_end)
2448                 mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy, l_start, l_end);
2449
2450         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_start)))
2451                 r_start++;
2452
2453         if (r_start <= r_end)
2454                 mas_topiary_range(mast->orig_r, mast->destroy, 0, r_end);
2455 }
2456
2457 /*
2458  * mast_rebalance_next() - Rebalance against the next node
2459  * @mast: The maple subtree state
2460  * @old_r: The encoded maple node to the right (next node).
2461  */
2462 static inline void mast_rebalance_next(struct maple_subtree_state *mast)
2463 {
2464         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2465
2466         mas_mab_cp(mast->orig_r, 0, mt_slot_count(mast->orig_r->node),
2467                    mast->bn, b_end);
2468         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2469 }
2470
2471 /*
2472  * mast_rebalance_prev() - Rebalance against the previous node
2473  * @mast: The maple subtree state
2474  * @old_l: The encoded maple node to the left (previous node)
2475  */
2476 static inline void mast_rebalance_prev(struct maple_subtree_state *mast)
2477 {
2478         unsigned char end = mas_data_end(mast->orig_l) + 1;
2479         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2480
2481         mab_shift_right(mast->bn, end);
2482         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, end - 1, mast->bn, 0);
2483         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2484         mast->orig_l->index = mast->orig_l->min;
2485         mast->bn->b_end = end + b_end;
2486         mast->l->offset += end;
2487 }
2488
2489 /*
2490  * mast_spanning_rebalance() - Rebalance nodes with nearest neighbour favouring
2491  * the node to the right.  Checking the nodes to the right then the left at each
2492  * level upwards until root is reached.  Free and destroy as needed.
2493  * Data is copied into the @mast->bn.
2494  * @mast: The maple_subtree_state.
2495  */
2496 static inline
2497 bool mast_spanning_rebalance(struct maple_subtree_state *mast)
2498 {
2499         struct ma_state r_tmp = *mast->orig_r;
2500         struct ma_state l_tmp = *mast->orig_l;
2501         struct maple_enode *ancestor = NULL;
2502         unsigned char start, end;
2503         unsigned char depth = 0;
2504
2505         r_tmp = *mast->orig_r;
2506         l_tmp = *mast->orig_l;
2507         do {
2508                 mas_ascend(mast->orig_r);
2509                 mas_ascend(mast->orig_l);
2510                 depth++;
2511                 if (!ancestor &&
2512                     (mast->orig_r->node == mast->orig_l->node)) {
2513                         ancestor = mast->orig_r->node;
2514                         end = mast->orig_r->offset - 1;
2515                         start = mast->orig_l->offset + 1;
2516                 }
2517
2518                 if (mast->orig_r->offset < mas_data_end(mast->orig_r)) {
2519                         if (!ancestor) {
2520                                 ancestor = mast->orig_r->node;
2521                                 start = 0;
2522                         }
2523
2524                         mast->orig_r->offset++;
2525                         do {
2526                                 mas_descend(mast->orig_r);
2527                                 mast->orig_r->offset = 0;
2528                                 depth--;
2529                         } while (depth);
2530
2531                         mast_rebalance_next(mast);
2532                         do {
2533                                 unsigned char l_off = 0;
2534                                 struct maple_enode *child = r_tmp.node;
2535
2536                                 mas_ascend(&r_tmp);
2537                                 if (ancestor == r_tmp.node)
2538                                         l_off = start;
2539
2540                                 if (r_tmp.offset)
2541                                         r_tmp.offset--;
2542
2543                                 if (l_off < r_tmp.offset)
2544                                         mas_topiary_range(&r_tmp, mast->destroy,
2545                                                           l_off, r_tmp.offset);
2546
2547                                 if (l_tmp.node != child)
2548                                         mat_add(mast->free, child);
2549
2550                         } while (r_tmp.node != ancestor);
2551
2552                         *mast->orig_l = l_tmp;
2553                         return true;
2554
2555                 } else if (mast->orig_l->offset != 0) {
2556                         if (!ancestor) {
2557                                 ancestor = mast->orig_l->node;
2558                                 end = mas_data_end(mast->orig_l);
2559                         }
2560
2561                         mast->orig_l->offset--;
2562                         do {
2563                                 mas_descend(mast->orig_l);
2564                                 mast->orig_l->offset =
2565                                         mas_data_end(mast->orig_l);
2566                                 depth--;
2567                         } while (depth);
2568
2569                         mast_rebalance_prev(mast);
2570                         do {
2571                                 unsigned char r_off;
2572                                 struct maple_enode *child = l_tmp.node;
2573
2574                                 mas_ascend(&l_tmp);
2575                                 if (ancestor == l_tmp.node)
2576                                         r_off = end;
2577                                 else
2578                                         r_off = mas_data_end(&l_tmp);
2579
2580                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2581                                         l_tmp.offset++;
2582
2583                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2584                                         mas_topiary_range(&l_tmp, mast->destroy,
2585                                                           l_tmp.offset, r_off);
2586
2587                                 if (r_tmp.node != child)
2588                                         mat_add(mast->free, child);
2589
2590                         } while (l_tmp.node != ancestor);
2591
2592                         *mast->orig_r = r_tmp;
2593                         return true;
2594                 }
2595         } while (!mte_is_root(mast->orig_r->node));
2596
2597         *mast->orig_r = r_tmp;
2598         *mast->orig_l = l_tmp;
2599         return false;
2600 }
2601
2602 /*
2603  * mast_ascend_free() - Add current original maple state nodes to the free list
2604  * and ascend.
2605  * @mast: the maple subtree state.
2606  *
2607  * Ascend the original left and right sides and add the previous nodes to the
2608  * free list.  Set the slots to point to the correct location in the new nodes.
2609  */
2610 static inline void
2611 mast_ascend_free(struct maple_subtree_state *mast)
2612 {
2613         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_r,  NULL);
2614         struct maple_enode *left = mast->orig_l->node;
2615         struct maple_enode *right = mast->orig_r->node;
2616
2617         mas_ascend(mast->orig_l);
2618         mas_ascend(mast->orig_r);
2619         mat_add(mast->free, left);
2620
2621         if (left != right)
2622                 mat_add(mast->free, right);
2623
2624         mast->orig_r->offset = 0;
2625         mast->orig_r->index = mast->r->max;
2626         /* last should be larger than or equal to index */
2627         if (mast->orig_r->last < mast->orig_r->index)
2628                 mast->orig_r->last = mast->orig_r->index;
2629         /*
2630          * The node may not contain the value so set slot to ensure all
2631          * of the nodes contents are freed or destroyed.
2632          */
2633         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_r->node);
2634         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2635         /* Set up the left side of things */
2636         mast->orig_l->offset = 0;
2637         mast->orig_l->index = mast->l->min;
2638         wr_mas.mas = mast->orig_l;
2639         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2640         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2641
2642         mast->bn->type = wr_mas.type;
2643 }
2644
2645 /*
2646  * mas_new_ma_node() - Create and return a new maple node.  Helper function.
2647  * @mas: the maple state with the allocations.
2648  * @b_node: the maple_big_node with the type encoding.
2649  *
2650  * Use the node type from the maple_big_node to allocate a new node from the
2651  * ma_state.  This function exists mainly for code readability.
2652  *
2653  * Return: A new maple encoded node
2654  */
2655 static inline struct maple_enode
2656 *mas_new_ma_node(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
2657 {
2658         return mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)), b_node->type);
2659 }
2660
2661 /*
2662  * mas_mab_to_node() - Set up right and middle nodes
2663  *
2664  * @mas: the maple state that contains the allocations.
2665  * @b_node: the node which contains the data.
2666  * @left: The pointer which will have the left node
2667  * @right: The pointer which may have the right node
2668  * @middle: the pointer which may have the middle node (rare)
2669  * @mid_split: the split location for the middle node
2670  *
2671  * Return: the split of left.
2672  */
2673 static inline unsigned char mas_mab_to_node(struct ma_state *mas,
2674         struct maple_big_node *b_node, struct maple_enode **left,
2675         struct maple_enode **right, struct maple_enode **middle,
2676         unsigned char *mid_split, unsigned long min)
2677 {
2678         unsigned char split = 0;
2679         unsigned char slot_count = mt_slots[b_node->type];
2680
2681         *left = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2682         *right = NULL;
2683         *middle = NULL;
2684         *mid_split = 0;
2685
2686         if (b_node->b_end < slot_count) {
2687                 split = b_node->b_end;
2688         } else {
2689                 split = mab_calc_split(mas, b_node, mid_split, min);
2690                 *right = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2691         }
2692
2693         if (*mid_split)
2694                 *middle = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2695
2696         return split;
2697
2698 }
2699
2700 /*
2701  * mab_set_b_end() - Add entry to b_node at b_node->b_end and increment the end
2702  * pointer.
2703  * @b_node - the big node to add the entry
2704  * @mas - the maple state to get the pivot (mas->max)
2705  * @entry - the entry to add, if NULL nothing happens.
2706  */
2707 static inline void mab_set_b_end(struct maple_big_node *b_node,
2708                                  struct ma_state *mas,
2709                                  void *entry)
2710 {
2711         if (!entry)
2712                 return;
2713
2714         b_node->slot[b_node->b_end] = entry;
2715         if (mt_is_alloc(mas->tree))
2716                 b_node->gap[b_node->b_end] = mas_max_gap(mas);
2717         b_node->pivot[b_node->b_end++] = mas->max;
2718 }
2719
2720 /*
2721  * mas_set_split_parent() - combine_then_separate helper function.  Sets the parent
2722  * of @mas->node to either @left or @right, depending on @slot and @split
2723  *
2724  * @mas - the maple state with the node that needs a parent
2725  * @left - possible parent 1
2726  * @right - possible parent 2
2727  * @slot - the slot the mas->node was placed
2728  * @split - the split location between @left and @right
2729  */
2730 static inline void mas_set_split_parent(struct ma_state *mas,
2731                                         struct maple_enode *left,
2732                                         struct maple_enode *right,
2733                                         unsigned char *slot, unsigned char split)
2734 {
2735         if (mas_is_none(mas))
2736                 return;
2737
2738         if ((*slot) <= split)
2739                 mte_set_parent(mas->node, left, *slot);
2740         else if (right)
2741                 mte_set_parent(mas->node, right, (*slot) - split - 1);
2742
2743         (*slot)++;
2744 }
2745
2746 /*
2747  * mte_mid_split_check() - Check if the next node passes the mid-split
2748  * @**l: Pointer to left encoded maple node.
2749  * @**m: Pointer to middle encoded maple node.
2750  * @**r: Pointer to right encoded maple node.
2751  * @slot: The offset
2752  * @*split: The split location.
2753  * @mid_split: The middle split.
2754  */
2755 static inline void mte_mid_split_check(struct maple_enode **l,
2756                                        struct maple_enode **r,
2757                                        struct maple_enode *right,
2758                                        unsigned char slot,
2759                                        unsigned char *split,
2760                                        unsigned char mid_split)
2761 {
2762         if (*r == right)
2763                 return;
2764
2765         if (slot < mid_split)
2766                 return;
2767
2768         *l = *r;
2769         *r = right;
2770         *split = mid_split;
2771 }
2772
2773 /*
2774  * mast_set_split_parents() - Helper function to set three nodes parents.  Slot
2775  * is taken from @mast->l.
2776  * @mast - the maple subtree state
2777  * @left - the left node
2778  * @right - the right node
2779  * @split - the split location.
2780  */
2781 static inline void mast_set_split_parents(struct maple_subtree_state *mast,
2782                                           struct maple_enode *left,
2783                                           struct maple_enode *middle,
2784                                           struct maple_enode *right,
2785                                           unsigned char split,
2786                                           unsigned char mid_split)
2787 {
2788         unsigned char slot;
2789         struct maple_enode *l = left;
2790         struct maple_enode *r = right;
2791
2792         if (mas_is_none(mast->l))
2793                 return;
2794
2795         if (middle)
2796                 r = middle;
2797
2798         slot = mast->l->offset;
2799
2800         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2801         mas_set_split_parent(mast->l, l, r, &slot, split);
2802
2803         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2804         mas_set_split_parent(mast->m, l, r, &slot, split);
2805
2806         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2807         mas_set_split_parent(mast->r, l, r, &slot, split);
2808 }
2809
2810 /*
2811  * mas_wmb_replace() - Write memory barrier and replace
2812  * @mas: The maple state
2813  * @free: the maple topiary list of nodes to free
2814  * @destroy: The maple topiary list of nodes to destroy (walk and free)
2815  *
2816  * Updates gap as necessary.
2817  */
2818 static inline void mas_wmb_replace(struct ma_state *mas,
2819                                    struct ma_topiary *free,
2820                                    struct ma_topiary *destroy)
2821 {
2822         /* All nodes must see old data as dead prior to replacing that data */
2823         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
2824
2825         /* Insert the new data in the tree */
2826         mas_replace(mas, true);
2827
2828         if (!mte_is_leaf(mas->node))
2829                 mas_descend_adopt(mas);
2830
2831         mas_mat_free(mas, free);
2832
2833         if (destroy)
2834                 mas_mat_destroy(mas, destroy);
2835
2836         if (mte_is_leaf(mas->node))
2837                 return;
2838
2839         mas_update_gap(mas);
2840 }
2841
2842 /*
2843  * mast_new_root() - Set a new tree root during subtree creation
2844  * @mast: The maple subtree state
2845  * @mas: The maple state
2846  */
2847 static inline void mast_new_root(struct maple_subtree_state *mast,
2848                                  struct ma_state *mas)
2849 {
2850         mas_mn(mast->l)->parent =
2851                 ma_parent_ptr(((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
2852         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node) &&
2853             !mte_is_root(mast->orig_l->node)) {
2854                 do {
2855                         mast_ascend_free(mast);
2856                         mast_topiary(mast);
2857                 } while (!mte_is_root(mast->orig_l->node));
2858         }
2859         if ((mast->orig_l->node != mas->node) &&
2860                    (mast->l->depth > mas_mt_height(mas))) {
2861                 mat_add(mast->free, mas->node);
2862         }
2863 }
2864
2865 /*
2866  * mast_cp_to_nodes() - Copy data out to nodes.
2867  * @mast: The maple subtree state
2868  * @left: The left encoded maple node
2869  * @middle: The middle encoded maple node
2870  * @right: The right encoded maple node
2871  * @split: The location to split between left and (middle ? middle : right)
2872  * @mid_split: The location to split between middle and right.
2873  */
2874 static inline void mast_cp_to_nodes(struct maple_subtree_state *mast,
2875         struct maple_enode *left, struct maple_enode *middle,
2876         struct maple_enode *right, unsigned char split, unsigned char mid_split)
2877 {
2878         bool new_lmax = true;
2879
2880         mast->l->node = mte_node_or_none(left);
2881         mast->m->node = mte_node_or_none(middle);
2882         mast->r->node = mte_node_or_none(right);
2883
2884         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2885         if (split == mast->bn->b_end) {
2886                 mast->l->max = mast->orig_r->max;
2887                 new_lmax = false;
2888         }
2889
2890         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, new_lmax);
2891
2892         if (middle) {
2893                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mid_split, mast->m, true);
2894                 mast->m->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2895                 split = mid_split;
2896         }
2897
2898         mast->r->max = mast->orig_r->max;
2899         if (right) {
2900                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mast->bn->b_end, mast->r, false);
2901                 mast->r->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2902         }
2903 }
2904
2905 /*
2906  * mast_combine_cp_left - Copy in the original left side of the tree into the
2907  * combined data set in the maple subtree state big node.
2908  * @mast: The maple subtree state
2909  */
2910 static inline void mast_combine_cp_left(struct maple_subtree_state *mast)
2911 {
2912         unsigned char l_slot = mast->orig_l->offset;
2913
2914         if (!l_slot)
2915                 return;
2916
2917         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, l_slot - 1, mast->bn, 0);
2918 }
2919
2920 /*
2921  * mast_combine_cp_right: Copy in the original right side of the tree into the
2922  * combined data set in the maple subtree state big node.
2923  * @mast: The maple subtree state
2924  */
2925 static inline void mast_combine_cp_right(struct maple_subtree_state *mast)
2926 {
2927         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] >= mast->orig_r->max)
2928                 return;
2929
2930         mas_mab_cp(mast->orig_r, mast->orig_r->offset + 1,
2931                    mt_slot_count(mast->orig_r->node), mast->bn,
2932                    mast->bn->b_end);
2933         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2934 }
2935
2936 /*
2937  * mast_sufficient: Check if the maple subtree state has enough data in the big
2938  * node to create at least one sufficient node
2939  * @mast: the maple subtree state
2940  */
2941 static inline bool mast_sufficient(struct maple_subtree_state *mast)
2942 {
2943         if (mast->bn->b_end > mt_min_slot_count(mast->orig_l->node))
2944                 return true;
2945
2946         return false;
2947 }
2948
2949 /*
2950  * mast_overflow: Check if there is too much data in the subtree state for a
2951  * single node.
2952  * @mast: The maple subtree state
2953  */
2954 static inline bool mast_overflow(struct maple_subtree_state *mast)
2955 {
2956         if (mast->bn->b_end >= mt_slot_count(mast->orig_l->node))
2957                 return true;
2958
2959         return false;
2960 }
2961
2962 static inline void *mtree_range_walk(struct ma_state *mas)
2963 {
2964         unsigned long *pivots;
2965         unsigned char offset;
2966         struct maple_node *node;
2967         struct maple_enode *next, *last;
2968         enum maple_type type;
2969         void __rcu **slots;
2970         unsigned char end;
2971         unsigned long max, min;
2972         unsigned long prev_max, prev_min;
2973
2974         next = mas->node;
2975         min = mas->min;
2976         max = mas->max;
2977         do {
2978                 offset = 0;
2979                 last = next;
2980                 node = mte_to_node(next);
2981                 type = mte_node_type(next);
2982                 pivots = ma_pivots(node, type);
2983                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
2984                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2985                         goto dead_node;
2986
2987                 if (pivots[offset] >= mas->index) {
2988                         prev_max = max;
2989                         prev_min = min;
2990                         max = pivots[offset];
2991                         goto next;
2992                 }
2993
2994                 do {
2995                         offset++;
2996                 } while ((offset < end) && (pivots[offset] < mas->index));
2997
2998                 prev_min = min;
2999                 min = pivots[offset - 1] + 1;
3000                 prev_max = max;
3001                 if (likely(offset < end && pivots[offset]))
3002                         max = pivots[offset];
3003
3004 next:
3005                 slots = ma_slots(node, type);
3006                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
3007                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3008                         goto dead_node;
3009         } while (!ma_is_leaf(type));
3010
3011         mas->offset = offset;
3012         mas->index = min;
3013         mas->last = max;
3014         mas->min = prev_min;
3015         mas->max = prev_max;
3016         mas->node = last;
3017         return (void *)next;
3018
3019 dead_node:
3020         mas_reset(mas);
3021         return NULL;
3022 }
3023
3024 /*
3025  * mas_spanning_rebalance() - Rebalance across two nodes which may not be peers.
3026  * @mas: The starting maple state
3027  * @mast: The maple_subtree_state, keeps track of 4 maple states.
3028  * @count: The estimated count of iterations needed.
3029  *
3030  * Follow the tree upwards from @l_mas and @r_mas for @count, or until the root
3031  * is hit.  First @b_node is split into two entries which are inserted into the
3032  * next iteration of the loop.  @b_node is returned populated with the final
3033  * iteration. @mas is used to obtain allocations.  orig_l_mas keeps track of the
3034  * nodes that will remain active by using orig_l_mas->index and orig_l_mas->last
3035  * to account of what has been copied into the new sub-tree.  The update of
3036  * orig_l_mas->last is used in mas_consume to find the slots that will need to
3037  * be either freed or destroyed.  orig_l_mas->depth keeps track of the height of
3038  * the new sub-tree in case the sub-tree becomes the full tree.
3039  *
3040  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3041  */
3042 static int mas_spanning_rebalance(struct ma_state *mas,
3043                 struct maple_subtree_state *mast, unsigned char count)
3044 {
3045         unsigned char split, mid_split;
3046         unsigned char slot = 0;
3047         struct maple_enode *left = NULL, *middle = NULL, *right = NULL;
3048
3049         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
3050         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3051         MA_STATE(m_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
3052         MA_TOPIARY(free, mas->tree);
3053         MA_TOPIARY(destroy, mas->tree);
3054
3055         /*
3056          * The tree needs to be rebalanced and leaves need to be kept at the same level.
3057          * Rebalancing is done by use of the ``struct maple_topiary``.
3058          */
3059         mast->l = &l_mas;
3060         mast->m = &m_mas;
3061         mast->r = &r_mas;
3062         mast->free = &free;
3063         mast->destroy = &destroy;
3064         l_mas.node = r_mas.node = m_mas.node = MAS_NONE;
3065
3066         /* Check if this is not root and has sufficient data.  */
3067         if (((mast->orig_l->min != 0) || (mast->orig_r->max != ULONG_MAX)) &&
3068             unlikely(mast->bn->b_end <= mt_min_slots[mast->bn->type]))
3069                 mast_spanning_rebalance(mast);
3070
3071         mast->orig_l->depth = 0;
3072
3073         /*
3074          * Each level of the tree is examined and balanced, pushing data to the left or
3075          * right, or rebalancing against left or right nodes is employed to avoid
3076          * rippling up the tree to limit the amount of churn.  Once a new sub-section of
3077          * the tree is created, there may be a mix of new and old nodes.  The old nodes
3078          * will have the incorrect parent pointers and currently be in two trees: the
3079          * original tree and the partially new tree.  To remedy the parent pointers in
3080          * the old tree, the new data is swapped into the active tree and a walk down
3081          * the tree is performed and the parent pointers are updated.
3082          * See mas_descend_adopt() for more information..
3083          */
3084         while (count--) {
3085                 mast->bn->b_end--;
3086                 mast->bn->type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
3087                 split = mas_mab_to_node(mas, mast->bn, &left, &right, &middle,
3088                                         &mid_split, mast->orig_l->min);
3089                 mast_set_split_parents(mast, left, middle, right, split,
3090                                        mid_split);
3091                 mast_cp_to_nodes(mast, left, middle, right, split, mid_split);
3092
3093                 /*
3094                  * Copy data from next level in the tree to mast->bn from next
3095                  * iteration
3096                  */
3097                 memset(mast->bn, 0, sizeof(struct maple_big_node));
3098                 mast->bn->type = mte_node_type(left);
3099                 mast->orig_l->depth++;
3100
3101                 /* Root already stored in l->node. */
3102                 if (mas_is_root_limits(mast->l))
3103                         goto new_root;
3104
3105                 mast_ascend_free(mast);
3106                 mast_combine_cp_left(mast);
3107                 l_mas.offset = mast->bn->b_end;
3108                 mab_set_b_end(mast->bn, &l_mas, left);
3109                 mab_set_b_end(mast->bn, &m_mas, middle);
3110                 mab_set_b_end(mast->bn, &r_mas, right);
3111
3112                 /* Copy anything necessary out of the right node. */
3113                 mast_combine_cp_right(mast);
3114                 mast_topiary(mast);
3115                 mast->orig_l->last = mast->orig_l->max;
3116
3117                 if (mast_sufficient(mast))
3118                         continue;
3119
3120                 if (mast_overflow(mast))
3121                         continue;
3122
3123                 /* May be a new root stored in mast->bn */
3124                 if (mas_is_root_limits(mast->orig_l))
3125                         break;
3126
3127                 mast_spanning_rebalance(mast);
3128
3129                 /* rebalancing from other nodes may require another loop. */
3130                 if (!count)
3131                         count++;
3132         }
3133
3134         l_mas.node = mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)),
3135                                 mte_node_type(mast->orig_l->node));
3136         mast->orig_l->depth++;
3137         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, &l_mas, true);
3138         mte_set_parent(left, l_mas.node, slot);
3139         if (middle)
3140                 mte_set_parent(middle, l_mas.node, ++slot);
3141
3142         if (right)
3143                 mte_set_parent(right, l_mas.node, ++slot);
3144
3145         if (mas_is_root_limits(mast->l)) {
3146 new_root:
3147                 mast_new_root(mast, mas);
3148         } else {
3149                 mas_mn(&l_mas)->parent = mas_mn(mast->orig_l)->parent;
3150         }
3151
3152         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node))
3153                 mat_add(&free, mast->orig_l->node);
3154
3155         mas->depth = mast->orig_l->depth;
3156         *mast->orig_l = l_mas;
3157         mte_set_node_dead(mas->node);
3158
3159         /* Set up mas for insertion. */
3160         mast->orig_l->depth = mas->depth;
3161         mast->orig_l->alloc = mas->alloc;
3162         *mas = *mast->orig_l;
3163         mas_wmb_replace(mas, &free, &destroy);
3164         mtree_range_walk(mas);
3165         return mast->bn->b_end;
3166 }
3167
3168 /*
3169  * mas_rebalance() - Rebalance a given node.
3170  * @mas: The maple state
3171  * @b_node: The big maple node.
3172  *
3173  * Rebalance two nodes into a single node or two new nodes that are sufficient.
3174  * Continue upwards until tree is sufficient.
3175  *
3176  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3177  */
3178 static inline int mas_rebalance(struct ma_state *mas,
3179                                 struct maple_big_node *b_node)
3180 {
3181         char empty_count = mas_mt_height(mas);
3182         struct maple_subtree_state mast;
3183         unsigned char shift, b_end = ++b_node->b_end;
3184
3185         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3186         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3187
3188         trace_ma_op(__func__, mas);
3189
3190         /*
3191          * Rebalancing occurs if a node is insufficient.  Data is rebalanced
3192          * against the node to the right if it exists, otherwise the node to the
3193          * left of this node is rebalanced against this node.  If rebalancing
3194          * causes just one node to be produced instead of two, then the parent
3195          * is also examined and rebalanced if it is insufficient.  Every level
3196          * tries to combine the data in the same way.  If one node contains the
3197          * entire range of the tree, then that node is used as a new root node.
3198          */
3199         mas_node_count(mas, 1 + empty_count * 3);
3200         if (mas_is_err(mas))
3201                 return 0;
3202
3203         mast.orig_l = &l_mas;
3204         mast.orig_r = &r_mas;
3205         mast.bn = b_node;
3206         mast.bn->type = mte_node_type(mas->node);
3207
3208         l_mas = r_mas = *mas;
3209
3210         if (mas_next_sibling(&r_mas)) {
3211                 mas_mab_cp(&r_mas, 0, mt_slot_count(r_mas.node), b_node, b_end);
3212                 r_mas.last = r_mas.index = r_mas.max;
3213         } else {
3214                 mas_prev_sibling(&l_mas);
3215                 shift = mas_data_end(&l_mas) + 1;
3216                 mab_shift_right(b_node, shift);
3217                 mas->offset += shift;
3218                 mas_mab_cp(&l_mas, 0, shift - 1, b_node, 0);
3219                 b_node->b_end = shift + b_end;
3220                 l_mas.index = l_mas.last = l_mas.min;
3221         }
3222
3223         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, empty_count);
3224 }
3225
3226 /*
3227  * mas_destroy_rebalance() - Rebalance left-most node while destroying the maple
3228  * state.
3229  * @mas: The maple state
3230  * @end: The end of the left-most node.
3231  *
3232  * During a mass-insert event (such as forking), it may be necessary to
3233  * rebalance the left-most node when it is not sufficient.
3234  */
3235 static inline void mas_destroy_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end)
3236 {
3237         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
3238         struct maple_node reuse, *newnode, *parent, *new_left, *left, *node;
3239         struct maple_enode *eparent;
3240         unsigned char offset, tmp, split = mt_slots[mt] / 2;
3241         void __rcu **l_slots, **slots;
3242         unsigned long *l_pivs, *pivs, gap;
3243         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
3244
3245         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3246
3247         l_mas = *mas;
3248         mas_prev_sibling(&l_mas);
3249
3250         /* set up node. */
3251         if (in_rcu) {
3252                 /* Allocate for both left and right as well as parent. */
3253                 mas_node_count(mas, 3);
3254                 if (mas_is_err(mas))
3255                         return;
3256
3257                 newnode = mas_pop_node(mas);
3258         } else {
3259                 newnode = &reuse;
3260         }
3261
3262         node = mas_mn(mas);
3263         newnode->parent = node->parent;
3264         slots = ma_slots(newnode, mt);
3265         pivs = ma_pivots(newnode, mt);
3266         left = mas_mn(&l_mas);
3267         l_slots = ma_slots(left, mt);
3268         l_pivs = ma_pivots(left, mt);
3269         if (!l_slots[split])
3270                 split++;
3271         tmp = mas_data_end(&l_mas) - split;
3272
3273         memcpy(slots, l_slots + split + 1, sizeof(void *) * tmp);
3274         memcpy(pivs, l_pivs + split + 1, sizeof(unsigned long) * tmp);
3275         pivs[tmp] = l_mas.max;
3276         memcpy(slots + tmp, ma_slots(node, mt), sizeof(void *) * end);
3277         memcpy(pivs + tmp, ma_pivots(node, mt), sizeof(unsigned long) * end);
3278
3279         l_mas.max = l_pivs[split];
3280         mas->min = l_mas.max + 1;
3281         eparent = mt_mk_node(mte_parent(l_mas.node),
3282                              mas_parent_enum(&l_mas, l_mas.node));
3283         tmp += end;
3284         if (!in_rcu) {
3285                 unsigned char max_p = mt_pivots[mt];
3286                 unsigned char max_s = mt_slots[mt];
3287
3288                 if (tmp < max_p)
3289                         memset(pivs + tmp, 0,
3290                                sizeof(unsigned long *) * (max_p - tmp));
3291
3292                 if (tmp < mt_slots[mt])
3293                         memset(slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3294
3295                 memcpy(node, newnode, sizeof(struct maple_node));
3296                 ma_set_meta(node, mt, 0, tmp - 1);
3297                 mte_set_pivot(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node),
3298                               l_pivs[split]);
3299
3300                 /* Remove data from l_pivs. */
3301                 tmp = split + 1;
3302                 memset(l_pivs + tmp, 0, sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3303                 memset(l_slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3304                 ma_set_meta(left, mt, 0, split);
3305
3306                 goto done;
3307         }
3308
3309         /* RCU requires replacing both l_mas, mas, and parent. */
3310         mas->node = mt_mk_node(newnode, mt);
3311         ma_set_meta(newnode, mt, 0, tmp);
3312
3313         new_left = mas_pop_node(mas);
3314         new_left->parent = left->parent;
3315         mt = mte_node_type(l_mas.node);
3316         slots = ma_slots(new_left, mt);
3317         pivs = ma_pivots(new_left, mt);
3318         memcpy(slots, l_slots, sizeof(void *) * split);
3319         memcpy(pivs, l_pivs, sizeof(unsigned long) * split);
3320         ma_set_meta(new_left, mt, 0, split);
3321         l_mas.node = mt_mk_node(new_left, mt);
3322
3323         /* replace parent. */
3324         offset = mte_parent_slot(mas->node);
3325         mt = mas_parent_enum(&l_mas, l_mas.node);
3326         parent = mas_pop_node(mas);
3327         slots = ma_slots(parent, mt);
3328         pivs = ma_pivots(parent, mt);
3329         memcpy(parent, mte_to_node(eparent), sizeof(struct maple_node));
3330         rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
3331         rcu_assign_pointer(slots[offset - 1], l_mas.node);
3332         pivs[offset - 1] = l_mas.max;
3333         eparent = mt_mk_node(parent, mt);
3334 done:
3335         gap = mas_leaf_max_gap(mas);
3336         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(mas->node), gap);
3337         gap = mas_leaf_max_gap(&l_mas);
3338         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node), gap);
3339         mas_ascend(mas);
3340
3341         if (in_rcu)
3342                 mas_replace(mas, false);
3343
3344         mas_update_gap(mas);
3345 }
3346
3347 /*
3348  * mas_split_final_node() - Split the final node in a subtree operation.
3349  * @mast: the maple subtree state
3350  * @mas: The maple state
3351  * @height: The height of the tree in case it's a new root.
3352  */
3353 static inline bool mas_split_final_node(struct maple_subtree_state *mast,
3354                                         struct ma_state *mas, int height)
3355 {
3356         struct maple_enode *ancestor;
3357
3358         if (mte_is_root(mas->node)) {
3359                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
3360                         mast->bn->type = maple_arange_64;
3361                 else
3362                         mast->bn->type = maple_range_64;
3363                 mas->depth = height;
3364         }
3365         /*
3366          * Only a single node is used here, could be root.
3367          * The Big_node data should just fit in a single node.
3368          */
3369         ancestor = mas_new_ma_node(mas, mast->bn);
3370         mte_set_parent(mast->l->node, ancestor, mast->l->offset);
3371         mte_set_parent(mast->r->node, ancestor, mast->r->offset);
3372         mte_to_node(ancestor)->parent = mas_mn(mas)->parent;
3373
3374         mast->l->node = ancestor;
3375         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, mast->l, true);
3376         mas->offset = mast->bn->b_end - 1;
3377         return true;
3378 }
3379
3380 /*
3381  * mast_fill_bnode() - Copy data into the big node in the subtree state
3382  * @mast: The maple subtree state
3383  * @mas: the maple state
3384  * @skip: The number of entries to skip for new nodes insertion.
3385  */
3386 static inline void mast_fill_bnode(struct maple_subtree_state *mast,
3387                                          struct ma_state *mas,
3388                                          unsigned char skip)
3389 {
3390         bool cp = true;
3391         struct maple_enode *old = mas->node;
3392         unsigned char split;
3393
3394         memset(mast->bn->gap, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->gap));
3395         memset(mast->bn->slot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->slot));
3396         memset(mast->bn->pivot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->pivot));
3397         mast->bn->b_end = 0;
3398
3399         if (mte_is_root(mas->node)) {
3400                 cp = false;
3401         } else {
3402                 mas_ascend(mas);
3403                 mat_add(mast->free, old);
3404                 mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3405         }
3406
3407         if (cp && mast->l->offset)
3408                 mas_mab_cp(mas, 0, mast->l->offset - 1, mast->bn, 0);
3409
3410         split = mast->bn->b_end;
3411         mab_set_b_end(mast->bn, mast->l, mast->l->node);
3412         mast->r->offset = mast->bn->b_end;
3413         mab_set_b_end(mast->bn, mast->r, mast->r->node);
3414         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] == mas->max)
3415                 cp = false;
3416
3417         if (cp)
3418                 mas_mab_cp(mas, split + skip, mt_slot_count(mas->node) - 1,
3419                            mast->bn, mast->bn->b_end);
3420
3421         mast->bn->b_end--;
3422         mast->bn->type = mte_node_type(mas->node);
3423 }
3424
3425 /*
3426  * mast_split_data() - Split the data in the subtree state big node into regular
3427  * nodes.
3428  * @mast: The maple subtree state
3429  * @mas: The maple state
3430  * @split: The location to split the big node
3431  */
3432 static inline void mast_split_data(struct maple_subtree_state *mast,
3433            struct ma_state *mas, unsigned char split)
3434 {
3435         unsigned char p_slot;
3436
3437         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, true);
3438         mte_set_pivot(mast->r->node, 0, mast->r->max);
3439         mab_mas_cp(mast->bn, split + 1, mast->bn->b_end, mast->r, false);
3440         mast->l->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3441         mast->l->max = mast->bn->pivot[split];
3442         mast->r->min = mast->l->max + 1;
3443         if (mte_is_leaf(mas->node))
3444                 return;
3445
3446         p_slot = mast->orig_l->offset;
3447         mas_set_split_parent(mast->orig_l, mast->l->node, mast->r->node,
3448                              &p_slot, split);
3449         mas_set_split_parent(mast->orig_r, mast->l->node, mast->r->node,
3450                              &p_slot, split);
3451 }
3452
3453 /*
3454  * mas_push_data() - Instead of splitting a node, it is beneficial to push the
3455  * data to the right or left node if there is room.
3456  * @mas: The maple state
3457  * @height: The current height of the maple state
3458  * @mast: The maple subtree state
3459  * @left: Push left or not.
3460  *
3461  * Keeping the height of the tree low means faster lookups.
3462  *
3463  * Return: True if pushed, false otherwise.
3464  */
3465 static inline bool mas_push_data(struct ma_state *mas, int height,
3466                                  struct maple_subtree_state *mast, bool left)
3467 {
3468         unsigned char slot_total = mast->bn->b_end;
3469         unsigned char end, space, split;
3470
3471         MA_STATE(tmp_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3472         tmp_mas = *mas;
3473         tmp_mas.depth = mast->l->depth;
3474
3475         if (left && !mas_prev_sibling(&tmp_mas))
3476                 return false;
3477         else if (!left && !mas_next_sibling(&tmp_mas))
3478                 return false;
3479
3480         end = mas_data_end(&tmp_mas);
3481         slot_total += end;
3482         space = 2 * mt_slot_count(mas->node) - 2;
3483         /* -2 instead of -1 to ensure there isn't a triple split */
3484         if (ma_is_leaf(mast->bn->type))
3485                 space--;
3486
3487         if (mas->max == ULONG_MAX)
3488                 space--;
3489
3490         if (slot_total >= space)
3491                 return false;
3492
3493         /* Get the data; Fill mast->bn */
3494         mast->bn->b_end++;
3495         if (left) {
3496                 mab_shift_right(mast->bn, end + 1);
3497                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, 0);
3498                 mast->bn->b_end = slot_total + 1;
3499         } else {
3500                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, mast->bn->b_end);
3501         }
3502
3503         /* Configure mast for splitting of mast->bn */
3504         split = mt_slots[mast->bn->type] - 2;
3505         if (left) {
3506                 /*  Switch mas to prev node  */
3507                 mat_add(mast->free, mas->node);
3508                 *mas = tmp_mas;
3509                 /* Start using mast->l for the left side. */
3510                 tmp_mas.node = mast->l->node;
3511                 *mast->l = tmp_mas;
3512         } else {
3513                 mat_add(mast->free, tmp_mas.node);
3514                 tmp_mas.node = mast->r->node;
3515                 *mast->r = tmp_mas;
3516                 split = slot_total - split;
3517         }
3518         split = mab_no_null_split(mast->bn, split, mt_slots[mast->bn->type]);
3519         /* Update parent slot for split calculation. */
3520         if (left)
3521                 mast->orig_l->offset += end + 1;
3522
3523         mast_split_data(mast, mas, split);
3524         mast_fill_bnode(mast, mas, 2);
3525         mas_split_final_node(mast, mas, height + 1);
3526         return true;
3527 }
3528
3529 /*
3530  * mas_split() - Split data that is too big for one node into two.
3531  * @mas: The maple state
3532  * @b_node: The maple big node
3533  * Return: 1 on success, 0 on failure.
3534  */
3535 static int mas_split(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
3536 {
3537         struct maple_subtree_state mast;
3538         int height = 0;
3539         unsigned char mid_split, split = 0;
3540
3541         /*
3542          * Splitting is handled differently from any other B-tree; the Maple
3543          * Tree splits upwards.  Splitting up means that the split operation
3544          * occurs when the walk of the tree hits the leaves and not on the way
3545          * down.  The reason for splitting up is that it is impossible to know
3546          * how much space will be needed until the leaf is (or leaves are)
3547          * reached.  Since overwriting data is allowed and a range could
3548          * overwrite more than one range or result in changing one entry into 3
3549          * entries, it is impossible to know if a split is required until the
3550          * data is examined.
3551          *
3552          * Splitting is a balancing act between keeping allocations to a minimum
3553          * and avoiding a 'jitter' event where a tree is expanded to make room
3554          * for an entry followed by a contraction when the entry is removed.  To
3555          * accomplish the balance, there are empty slots remaining in both left
3556          * and right nodes after a split.
3557          */
3558         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3559         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3560         MA_STATE(prev_l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3561         MA_STATE(prev_r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3562         MA_TOPIARY(mat, mas->tree);
3563
3564         trace_ma_op(__func__, mas);
3565         mas->depth = mas_mt_height(mas);
3566         /* Allocation failures will happen early. */
3567         mas_node_count(mas, 1 + mas->depth * 2);
3568         if (mas_is_err(mas))
3569                 return 0;
3570
3571         mast.l = &l_mas;
3572         mast.r = &r_mas;
3573         mast.orig_l = &prev_l_mas;
3574         mast.orig_r = &prev_r_mas;
3575         mast.free = &mat;
3576         mast.bn = b_node;
3577
3578         while (height++ <= mas->depth) {
3579                 if (mt_slots[b_node->type] > b_node->b_end) {
3580                         mas_split_final_node(&mast, mas, height);
3581                         break;
3582                 }
3583
3584                 l_mas = r_mas = *mas;
3585                 l_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3586                 r_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3587                 /*
3588                  * Another way that 'jitter' is avoided is to terminate a split up early if the
3589                  * left or right node has space to spare.  This is referred to as "pushing left"
3590                  * or "pushing right" and is similar to the B* tree, except the nodes left or
3591                  * right can rarely be reused due to RCU, but the ripple upwards is halted which
3592                  * is a significant savings.
3593                  */
3594                 /* Try to push left. */
3595                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, true))
3596                         break;
3597
3598                 /* Try to push right. */
3599                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, false))
3600                         break;
3601
3602                 split = mab_calc_split(mas, b_node, &mid_split, prev_l_mas.min);
3603                 mast_split_data(&mast, mas, split);
3604                 /*
3605                  * Usually correct, mab_mas_cp in the above call overwrites
3606                  * r->max.
3607                  */
3608                 mast.r->max = mas->max;
3609                 mast_fill_bnode(&mast, mas, 1);
3610                 prev_l_mas = *mast.l;
3611                 prev_r_mas = *mast.r;
3612         }
3613
3614         /* Set the original node as dead */
3615         mat_add(mast.free, mas->node);
3616         mas->node = l_mas.node;
3617         mas_wmb_replace(mas, mast.free, NULL);
3618         mtree_range_walk(mas);
3619         return 1;
3620 }
3621
3622 /*
3623  * mas_reuse_node() - Reuse the node to store the data.
3624  * @wr_mas: The maple write state
3625  * @bn: The maple big node
3626  * @end: The end of the data.
3627  *
3628  * Will always return false in RCU mode.
3629  *
3630  * Return: True if node was reused, false otherwise.
3631  */
3632 static inline bool mas_reuse_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3633                           struct maple_big_node *bn, unsigned char end)
3634 {
3635         /* Need to be rcu safe. */
3636         if (mt_in_rcu(wr_mas->mas->tree))
3637                 return false;
3638
3639         if (end > bn->b_end) {
3640                 int clear = mt_slots[wr_mas->type] - bn->b_end;
3641
3642                 memset(wr_mas->slots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear--);
3643                 memset(wr_mas->pivots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear);
3644         }
3645         mab_mas_cp(bn, 0, bn->b_end, wr_mas->mas, false);
3646         return true;
3647 }
3648
3649 /*
3650  * mas_commit_b_node() - Commit the big node into the tree.
3651  * @wr_mas: The maple write state
3652  * @b_node: The maple big node
3653  * @end: The end of the data.
3654  */
3655 static noinline_for_kasan int mas_commit_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3656                             struct maple_big_node *b_node, unsigned char end)
3657 {
3658         struct maple_node *node;
3659         unsigned char b_end = b_node->b_end;
3660         enum maple_type b_type = b_node->type;
3661
3662         if ((b_end < mt_min_slots[b_type]) &&
3663             (!mte_is_root(wr_mas->mas->node)) &&
3664             (mas_mt_height(wr_mas->mas) > 1))
3665                 return mas_rebalance(wr_mas->mas, b_node);
3666
3667         if (b_end >= mt_slots[b_type])
3668                 return mas_split(wr_mas->mas, b_node);
3669
3670         if (mas_reuse_node(wr_mas, b_node, end))
3671                 goto reuse_node;
3672
3673         mas_node_count(wr_mas->mas, 1);
3674         if (mas_is_err(wr_mas->mas))
3675                 return 0;
3676
3677         node = mas_pop_node(wr_mas->mas);
3678         node->parent = mas_mn(wr_mas->mas)->parent;
3679         wr_mas->mas->node = mt_mk_node(node, b_type);
3680         mab_mas_cp(b_node, 0, b_end, wr_mas->mas, false);
3681         mas_replace(wr_mas->mas, false);
3682 reuse_node:
3683         mas_update_gap(wr_mas->mas);
3684         return 1;
3685 }
3686
3687 /*
3688  * mas_root_expand() - Expand a root to a node
3689  * @mas: The maple state
3690  * @entry: The entry to store into the tree
3691  */
3692 static inline int mas_root_expand(struct ma_state *mas, void *entry)
3693 {
3694         void *contents = mas_root_locked(mas);
3695         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3696         struct maple_node *node;
3697         void __rcu **slots;
3698         unsigned long *pivots;
3699         int slot = 0;
3700
3701         mas_node_count(mas, 1);
3702         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
3703                 return 0;
3704
3705         node = mas_pop_node(mas);
3706         pivots = ma_pivots(node, type);
3707         slots = ma_slots(node, type);
3708         node->parent = ma_parent_ptr(
3709                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3710         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3711
3712         if (mas->index) {
3713                 if (contents) {
3714                         rcu_assign_pointer(slots[slot], contents);
3715                         if (likely(mas->index > 1))
3716                                 slot++;
3717                 }
3718                 pivots[slot++] = mas->index - 1;
3719         }
3720
3721         rcu_assign_pointer(slots[slot], entry);
3722         mas->offset = slot;
3723         pivots[slot] = mas->last;
3724         if (mas->last != ULONG_MAX)
3725                 slot++;
3726         mas->depth = 1;
3727         mas_set_height(mas);
3728
3729         /* swap the new root into the tree */
3730         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3731         ma_set_meta(node, maple_leaf_64, 0, slot);
3732         return slot;
3733 }
3734
3735 static inline void mas_store_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3736 {
3737         if (likely((mas->last != 0) || (mas->index != 0)))
3738                 mas_root_expand(mas, entry);
3739         else if (((unsigned long) (entry) & 3) == 2)
3740                 mas_root_expand(mas, entry);
3741         else {
3742                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3743                 mas->node = MAS_START;
3744         }
3745 }
3746
3747 /*
3748  * mas_is_span_wr() - Check if the write needs to be treated as a write that
3749  * spans the node.
3750  * @mas: The maple state
3751  * @piv: The pivot value being written
3752  * @type: The maple node type
3753  * @entry: The data to write
3754  *
3755  * Spanning writes are writes that start in one node and end in another OR if
3756  * the write of a %NULL will cause the node to end with a %NULL.
3757  *
3758  * Return: True if this is a spanning write, false otherwise.
3759  */
3760 static bool mas_is_span_wr(struct ma_wr_state *wr_mas)
3761 {
3762         unsigned long max;
3763         unsigned long last = wr_mas->mas->last;
3764         unsigned long piv = wr_mas->r_max;
3765         enum maple_type type = wr_mas->type;
3766         void *entry = wr_mas->entry;
3767
3768         /* Contained in this pivot */
3769         if (piv > last)
3770                 return false;
3771
3772         max = wr_mas->mas->max;
3773         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
3774                 /* Fits in the node, but may span slots. */
3775                 if (last < max)
3776                         return false;
3777
3778                 /* Writes to the end of the node but not null. */
3779                 if ((last == max) && entry)
3780                         return false;
3781
3782                 /*
3783                  * Writing ULONG_MAX is not a spanning write regardless of the
3784                  * value being written as long as the range fits in the node.
3785                  */
3786                 if ((last == ULONG_MAX) && (last == max))
3787                         return false;
3788         } else if (piv == last) {
3789                 if (entry)
3790                         return false;
3791
3792                 /* Detect spanning store wr walk */
3793                 if (last == ULONG_MAX)
3794                         return false;
3795         }
3796
3797         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, piv, entry);
3798
3799         return true;
3800 }
3801
3802 static inline void mas_wr_walk_descend(struct ma_wr_state *wr_mas)
3803 {
3804         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
3805         mas_wr_node_walk(wr_mas);
3806         wr_mas->slots = ma_slots(wr_mas->node, wr_mas->type);
3807 }
3808
3809 static inline void mas_wr_walk_traverse(struct ma_wr_state *wr_mas)
3810 {
3811         wr_mas->mas->max = wr_mas->r_max;
3812         wr_mas->mas->min = wr_mas->r_min;
3813         wr_mas->mas->node = wr_mas->content;
3814         wr_mas->mas->offset = 0;
3815         wr_mas->mas->depth++;
3816 }
3817 /*
3818  * mas_wr_walk() - Walk the tree for a write.
3819  * @wr_mas: The maple write state
3820  *
3821  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
3822  *
3823  * Return: True if it's contained in a node, false on spanning write.
3824  */
3825 static bool mas_wr_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
3826 {
3827         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3828
3829         while (true) {
3830                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3831                 if (unlikely(mas_is_span_wr(wr_mas)))
3832                         return false;
3833
3834                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3835                                                   mas->offset);
3836                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3837                         return true;
3838
3839                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3840         }
3841
3842         return true;
3843 }
3844
3845 static bool mas_wr_walk_index(struct ma_wr_state *wr_mas)
3846 {
3847         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3848
3849         while (true) {
3850                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3851                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3852                                                   mas->offset);
3853                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3854                         return true;
3855                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3856
3857         }
3858         return true;
3859 }
3860 /*
3861  * mas_extend_spanning_null() - Extend a store of a %NULL to include surrounding %NULLs.
3862  * @l_wr_mas: The left maple write state
3863  * @r_wr_mas: The right maple write state
3864  */
3865 static inline void mas_extend_spanning_null(struct ma_wr_state *l_wr_mas,
3866                                             struct ma_wr_state *r_wr_mas)
3867 {
3868         struct ma_state *r_mas = r_wr_mas->mas;
3869         struct ma_state *l_mas = l_wr_mas->mas;
3870         unsigned char l_slot;
3871
3872         l_slot = l_mas->offset;
3873         if (!l_wr_mas->content)
3874                 l_mas->index = l_wr_mas->r_min;
3875
3876         if ((l_mas->index == l_wr_mas->r_min) &&
3877                  (l_slot &&
3878                   !mas_slot_locked(l_mas, l_wr_mas->slots, l_slot - 1))) {
3879                 if (l_slot > 1)
3880                         l_mas->index = l_wr_mas->pivots[l_slot - 2] + 1;
3881                 else
3882                         l_mas->index = l_mas->min;
3883
3884                 l_mas->offset = l_slot - 1;
3885         }
3886
3887         if (!r_wr_mas->content) {
3888                 if (r_mas->last < r_wr_mas->r_max)
3889                         r_mas->last = r_wr_mas->r_max;
3890                 r_mas->offset++;
3891         } else if ((r_mas->last == r_wr_mas->r_max) &&
3892             (r_mas->last < r_mas->max) &&
3893             !mas_slot_locked(r_mas, r_wr_mas->slots, r_mas->offset + 1)) {
3894                 r_mas->last = mas_safe_pivot(r_mas, r_wr_mas->pivots,
3895                                              r_wr_mas->type, r_mas->offset + 1);
3896                 r_mas->offset++;
3897         }
3898 }
3899
3900 static inline void *mas_state_walk(struct ma_state *mas)
3901 {
3902         void *entry;
3903
3904         entry = mas_start(mas);
3905         if (mas_is_none(mas))
3906                 return NULL;
3907
3908         if (mas_is_ptr(mas))
3909                 return entry;
3910
3911         return mtree_range_walk(mas);
3912 }
3913
3914 /*
3915  * mtree_lookup_walk() - Internal quick lookup that does not keep maple state up
3916  * to date.
3917  *
3918  * @mas: The maple state.
3919  *
3920  * Note: Leaves mas in undesirable state.
3921  * Return: The entry for @mas->index or %NULL on dead node.
3922  */
3923 static inline void *mtree_lookup_walk(struct ma_state *mas)
3924 {
3925         unsigned long *pivots;
3926         unsigned char offset;
3927         struct maple_node *node;
3928         struct maple_enode *next;
3929         enum maple_type type;
3930         void __rcu **slots;
3931         unsigned char end;
3932         unsigned long max;
3933
3934         next = mas->node;
3935         max = ULONG_MAX;
3936         do {
3937                 offset = 0;
3938                 node = mte_to_node(next);
3939                 type = mte_node_type(next);
3940                 pivots = ma_pivots(node, type);
3941                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
3942                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3943                         goto dead_node;
3944
3945                 if (pivots[offset] >= mas->index)
3946                         goto next;
3947
3948                 do {
3949                         offset++;
3950                 } while ((offset < end) && (pivots[offset] < mas->index));
3951
3952                 if (likely(offset > end))
3953                         max = pivots[offset];
3954
3955 next:
3956                 slots = ma_slots(node, type);
3957                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
3958                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3959                         goto dead_node;
3960         } while (!ma_is_leaf(type));
3961
3962         return (void *)next;
3963
3964 dead_node:
3965         mas_reset(mas);
3966         return NULL;
3967 }
3968
3969 /*
3970  * mas_new_root() - Create a new root node that only contains the entry passed
3971  * in.
3972  * @mas: The maple state
3973  * @entry: The entry to store.
3974  *
3975  * Only valid when the index == 0 and the last == ULONG_MAX
3976  *
3977  * Return 0 on error, 1 on success.
3978  */
3979 static inline int mas_new_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3980 {
3981         struct maple_enode *root = mas_root_locked(mas);
3982         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3983         struct maple_node *node;
3984         void __rcu **slots;
3985         unsigned long *pivots;
3986
3987         if (!entry && !mas->index && mas->last == ULONG_MAX) {
3988                 mas->depth = 0;
3989                 mas_set_height(mas);
3990                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3991                 mas->node = MAS_START;
3992                 goto done;
3993         }
3994
3995         mas_node_count(mas, 1);
3996         if (mas_is_err(mas))
3997                 return 0;
3998
3999         node = mas_pop_node(mas);
4000         pivots = ma_pivots(node, type);
4001         slots = ma_slots(node, type);
4002         node->parent = ma_parent_ptr(
4003                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
4004         mas->node = mt_mk_node(node, type);
4005         rcu_assign_pointer(slots[0], entry);
4006         pivots[0] = mas->last;
4007         mas->depth = 1;
4008         mas_set_height(mas);
4009         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
4010
4011 done:
4012         if (xa_is_node(root))
4013                 mte_destroy_walk(root, mas->tree);
4014
4015         return 1;
4016 }
4017 /*
4018  * mas_wr_spanning_store() - Create a subtree with the store operation completed
4019  * and new nodes where necessary, then place the sub-tree in the actual tree.
4020  * Note that mas is expected to point to the node which caused the store to
4021  * span.
4022  * @wr_mas: The maple write state
4023  *
4024  * Return: 0 on error, positive on success.
4025  */
4026 static inline int mas_wr_spanning_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4027 {
4028         struct maple_subtree_state mast;
4029         struct maple_big_node b_node;
4030         struct ma_state *mas;
4031         unsigned char height;
4032
4033         /* Left and Right side of spanning store */
4034         MA_STATE(l_mas, NULL, 0, 0);
4035         MA_STATE(r_mas, NULL, 0, 0);
4036
4037         MA_WR_STATE(r_wr_mas, &r_mas, wr_mas->entry);
4038         MA_WR_STATE(l_wr_mas, &l_mas, wr_mas->entry);
4039
4040         /*
4041          * A store operation that spans multiple nodes is called a spanning
4042          * store and is handled early in the store call stack by the function
4043          * mas_is_span_wr().  When a spanning store is identified, the maple
4044          * state is duplicated.  The first maple state walks the left tree path
4045          * to ``index``, the duplicate walks the right tree path to ``last``.
4046          * The data in the two nodes are combined into a single node, two nodes,
4047          * or possibly three nodes (see the 3-way split above).  A ``NULL``
4048          * written to the last entry of a node is considered a spanning store as
4049          * a rebalance is required for the operation to complete and an overflow
4050          * of data may happen.
4051          */
4052         mas = wr_mas->mas;
4053         trace_ma_op(__func__, mas);
4054
4055         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX))
4056                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4057         /*
4058          * Node rebalancing may occur due to this store, so there may be three new
4059          * entries per level plus a new root.
4060          */
4061         height = mas_mt_height(mas);
4062         mas_node_count(mas, 1 + height * 3);
4063         if (mas_is_err(mas))
4064                 return 0;
4065
4066         /*
4067          * Set up right side.  Need to get to the next offset after the spanning
4068          * store to ensure it's not NULL and to combine both the next node and
4069          * the node with the start together.
4070          */
4071         r_mas = *mas;
4072         /* Avoid overflow, walk to next slot in the tree. */
4073         if (r_mas.last + 1)
4074                 r_mas.last++;
4075
4076         r_mas.index = r_mas.last;
4077         mas_wr_walk_index(&r_wr_mas);
4078         r_mas.last = r_mas.index = mas->last;
4079
4080         /* Set up left side. */
4081         l_mas = *mas;
4082         mas_wr_walk_index(&l_wr_mas);
4083
4084         if (!wr_mas->entry) {
4085                 mas_extend_spanning_null(&l_wr_mas, &r_wr_mas);
4086                 mas->offset = l_mas.offset;
4087                 mas->index = l_mas.index;
4088                 mas->last = l_mas.last = r_mas.last;
4089         }
4090
4091         /* expanding NULLs may make this cover the entire range */
4092         if (!l_mas.index && r_mas.last == ULONG_MAX) {
4093                 mas_set_range(mas, 0, ULONG_MAX);
4094                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4095         }
4096
4097         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4098         /* Copy l_mas and store the value in b_node. */
4099         mas_store_b_node(&l_wr_mas, &b_node, l_wr_mas.node_end);
4100         /* Copy r_mas into b_node. */
4101         if (r_mas.offset <= r_wr_mas.node_end)
4102                 mas_mab_cp(&r_mas, r_mas.offset, r_wr_mas.node_end,
4103                            &b_node, b_node.b_end + 1);
4104         else
4105                 b_node.b_end++;
4106
4107         /* Stop spanning searches by searching for just index. */
4108         l_mas.index = l_mas.last = mas->index;
4109
4110         mast.bn = &b_node;
4111         mast.orig_l = &l_mas;
4112         mast.orig_r = &r_mas;
4113         /* Combine l_mas and r_mas and split them up evenly again. */
4114         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, height + 1);
4115 }
4116
4117 /*
4118  * mas_wr_node_store() - Attempt to store the value in a node
4119  * @wr_mas: The maple write state
4120  *
4121  * Attempts to reuse the node, but may allocate.
4122  *
4123  * Return: True if stored, false otherwise
4124  */
4125 static inline bool mas_wr_node_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4126 {
4127         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4128         void __rcu **dst_slots;
4129         unsigned long *dst_pivots;
4130         unsigned char dst_offset;
4131         unsigned char new_end = wr_mas->node_end;
4132         unsigned char offset;
4133         unsigned char node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4134         struct maple_node reuse, *newnode;
4135         unsigned char copy_size, max_piv = mt_pivots[wr_mas->type];
4136         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
4137
4138         offset = mas->offset;
4139         if (mas->last == wr_mas->r_max) {
4140                 /* runs right to the end of the node */
4141                 if (mas->last == mas->max)
4142                         new_end = offset;
4143                 /* don't copy this offset */
4144                 wr_mas->offset_end++;
4145         } else if (mas->last < wr_mas->r_max) {
4146                 /* new range ends in this range */
4147                 if (unlikely(wr_mas->r_max == ULONG_MAX))
4148                         mas_bulk_rebalance(mas, wr_mas->node_end, wr_mas->type);
4149
4150                 new_end++;
4151         } else {
4152                 if (wr_mas->end_piv == mas->last)
4153                         wr_mas->offset_end++;
4154
4155                 new_end -= wr_mas->offset_end - offset - 1;
4156         }
4157
4158         /* new range starts within a range */
4159         if (wr_mas->r_min < mas->index)
4160                 new_end++;
4161
4162         /* Not enough room */
4163         if (new_end >= node_slots)
4164                 return false;
4165
4166         /* Not enough data. */
4167         if (!mte_is_root(mas->node) && (new_end <= mt_min_slots[wr_mas->type]) &&
4168             !(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
4169                 return false;
4170
4171         /* set up node. */
4172         if (in_rcu) {
4173                 mas_node_count(mas, 1);
4174                 if (mas_is_err(mas))
4175                         return false;
4176
4177                 newnode = mas_pop_node(mas);
4178         } else {
4179                 memset(&reuse, 0, sizeof(struct maple_node));
4180                 newnode = &reuse;
4181         }
4182
4183         newnode->parent = mas_mn(mas)->parent;
4184         dst_pivots = ma_pivots(newnode, wr_mas->type);
4185         dst_slots = ma_slots(newnode, wr_mas->type);
4186         /* Copy from start to insert point */
4187         memcpy(dst_pivots, wr_mas->pivots, sizeof(unsigned long) * (offset + 1));
4188         memcpy(dst_slots, wr_mas->slots, sizeof(void *) * (offset + 1));
4189         dst_offset = offset;
4190
4191         /* Handle insert of new range starting after old range */
4192         if (wr_mas->r_min < mas->index) {
4193                 mas->offset++;
4194                 rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->content);
4195                 dst_pivots[dst_offset++] = mas->index - 1;
4196         }
4197
4198         /* Store the new entry and range end. */
4199         if (dst_offset < max_piv)
4200                 dst_pivots[dst_offset] = mas->last;
4201         mas->offset = dst_offset;
4202         rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->entry);
4203
4204         /*
4205          * this range wrote to the end of the node or it overwrote the rest of
4206          * the data
4207          */
4208         if (wr_mas->offset_end > wr_mas->node_end || mas->last >= mas->max) {
4209                 new_end = dst_offset;
4210                 goto done;
4211         }
4212
4213         dst_offset++;
4214         /* Copy to the end of node if necessary. */
4215         copy_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + 1;
4216         memcpy(dst_slots + dst_offset, wr_mas->slots + wr_mas->offset_end,
4217                sizeof(void *) * copy_size);
4218         if (dst_offset < max_piv) {
4219                 if (copy_size > max_piv - dst_offset)
4220                         copy_size = max_piv - dst_offset;
4221
4222                 memcpy(dst_pivots + dst_offset,
4223                        wr_mas->pivots + wr_mas->offset_end,
4224                        sizeof(unsigned long) * copy_size);
4225         }
4226
4227         if ((wr_mas->node_end == node_slots - 1) && (new_end < node_slots - 1))
4228                 dst_pivots[new_end] = mas->max;
4229
4230 done:
4231         mas_leaf_set_meta(mas, newnode, dst_pivots, maple_leaf_64, new_end);
4232         if (in_rcu) {
4233                 mte_set_node_dead(mas->node);
4234                 mas->node = mt_mk_node(newnode, wr_mas->type);
4235                 mas_replace(mas, false);
4236         } else {
4237                 memcpy(wr_mas->node, newnode, sizeof(struct maple_node));
4238         }
4239         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4240         mas_update_gap(mas);
4241         return true;
4242 }
4243
4244 /*
4245  * mas_wr_slot_store: Attempt to store a value in a slot.
4246  * @wr_mas: the maple write state
4247  *
4248  * Return: True if stored, false otherwise
4249  */
4250 static inline bool mas_wr_slot_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4251 {
4252         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4253         unsigned long lmax; /* Logical max. */
4254         unsigned char offset = mas->offset;
4255
4256         if ((wr_mas->r_max > mas->last) && ((wr_mas->r_min != mas->index) ||
4257                                   (offset != wr_mas->node_end)))
4258                 return false;
4259
4260         if (offset == wr_mas->node_end - 1)
4261                 lmax = mas->max;
4262         else
4263                 lmax = wr_mas->pivots[offset + 1];
4264
4265         /* going to overwrite too many slots. */
4266         if (lmax < mas->last)
4267                 return false;
4268
4269         if (wr_mas->r_min == mas->index) {
4270                 /* overwriting two or more ranges with one. */
4271                 if (lmax == mas->last)
4272                         return false;
4273
4274                 /* Overwriting all of offset and a portion of offset + 1. */
4275                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset], wr_mas->entry);
4276                 wr_mas->pivots[offset] = mas->last;
4277                 goto done;
4278         }
4279
4280         /* Doesn't end on the next range end. */
4281         if (lmax != mas->last)
4282                 return false;
4283
4284         /* Overwriting a portion of offset and all of offset + 1 */
4285         if ((offset + 1 < mt_pivots[wr_mas->type]) &&
4286             (wr_mas->entry || wr_mas->pivots[offset + 1]))
4287                 wr_mas->pivots[offset + 1] = mas->last;
4288
4289         rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset + 1], wr_mas->entry);
4290         wr_mas->pivots[offset] = mas->index - 1;
4291         mas->offset++; /* Keep mas accurate. */
4292
4293 done:
4294         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4295         mas_update_gap(mas);
4296         return true;
4297 }
4298
4299 static inline void mas_wr_end_piv(struct ma_wr_state *wr_mas)
4300 {
4301         while ((wr_mas->mas->last > wr_mas->end_piv) &&
4302                (wr_mas->offset_end < wr_mas->node_end))
4303                 wr_mas->end_piv = wr_mas->pivots[++wr_mas->offset_end];
4304
4305         if (wr_mas->mas->last > wr_mas->end_piv)
4306                 wr_mas->end_piv = wr_mas->mas->max;
4307 }
4308
4309 static inline void mas_wr_extend_null(struct ma_wr_state *wr_mas)
4310 {
4311         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4312
4313         if (mas->last < wr_mas->end_piv && !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end])
4314                 mas->last = wr_mas->end_piv;
4315
4316         /* Check next slot(s) if we are overwriting the end */
4317         if ((mas->last == wr_mas->end_piv) &&
4318             (wr_mas->node_end != wr_mas->offset_end) &&
4319             !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end + 1]) {
4320                 wr_mas->offset_end++;
4321                 if (wr_mas->offset_end == wr_mas->node_end)
4322                         mas->last = mas->max;
4323                 else
4324                         mas->last = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4325                 wr_mas->end_piv = mas->last;
4326         }
4327
4328         if (!wr_mas->content) {
4329                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4330                 mas->index = wr_mas->r_min;
4331         } else {
4332                 /* Check prev slot if we are overwriting the start */
4333                 if (mas->index == wr_mas->r_min && mas->offset &&
4334                     !wr_mas->slots[mas->offset - 1]) {
4335                         mas->offset--;
4336                         wr_mas->r_min = mas->index =
4337                                 mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, mas->offset);
4338                         wr_mas->r_max = wr_mas->pivots[mas->offset];
4339                 }
4340         }
4341 }
4342
4343 static inline bool mas_wr_append(struct ma_wr_state *wr_mas)
4344 {
4345         unsigned char end = wr_mas->node_end;
4346         unsigned char new_end = end + 1;
4347         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4348         unsigned char node_pivots = mt_pivots[wr_mas->type];
4349
4350         if ((mas->index != wr_mas->r_min) && (mas->last == wr_mas->r_max)) {
4351                 if (new_end < node_pivots)
4352                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4353
4354                 if (new_end < node_pivots)
4355                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4356
4357                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->entry);
4358                 mas->offset = new_end;
4359                 wr_mas->pivots[end] = mas->index - 1;
4360
4361                 return true;
4362         }
4363
4364         if ((mas->index == wr_mas->r_min) && (mas->last < wr_mas->r_max)) {
4365                 if (new_end < node_pivots)
4366                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4367
4368                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->content);
4369                 if (new_end < node_pivots)
4370                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4371
4372                 wr_mas->pivots[end] = mas->last;
4373                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[end], wr_mas->entry);
4374                 return true;
4375         }
4376
4377         return false;
4378 }
4379
4380 /*
4381  * mas_wr_bnode() - Slow path for a modification.
4382  * @wr_mas: The write maple state
4383  *
4384  * This is where split, rebalance end up.
4385  */
4386 static void mas_wr_bnode(struct ma_wr_state *wr_mas)
4387 {
4388         struct maple_big_node b_node;
4389
4390         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, 0, wr_mas->entry);
4391         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4392         mas_store_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->offset_end);
4393         mas_commit_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->node_end);
4394 }
4395
4396 static inline void mas_wr_modify(struct ma_wr_state *wr_mas)
4397 {
4398         unsigned char node_slots;
4399         unsigned char node_size;
4400         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4401
4402         /* Direct replacement */
4403         if (wr_mas->r_min == mas->index && wr_mas->r_max == mas->last) {
4404                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[mas->offset], wr_mas->entry);
4405                 if (!!wr_mas->entry ^ !!wr_mas->content)
4406                         mas_update_gap(mas);
4407                 return;
4408         }
4409
4410         /* Attempt to append */
4411         node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4412         node_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + mas->offset + 2;
4413         if (mas->max == ULONG_MAX)
4414                 node_size++;
4415
4416         /* slot and node store will not fit, go to the slow path */
4417         if (unlikely(node_size >= node_slots))
4418                 goto slow_path;
4419
4420         if (wr_mas->entry && (wr_mas->node_end < node_slots - 1) &&
4421             (mas->offset == wr_mas->node_end) && mas_wr_append(wr_mas)) {
4422                 if (!wr_mas->content || !wr_mas->entry)
4423                         mas_update_gap(mas);
4424                 return;
4425         }
4426
4427         if ((wr_mas->offset_end - mas->offset <= 1) && mas_wr_slot_store(wr_mas))
4428                 return;
4429         else if (mas_wr_node_store(wr_mas))
4430                 return;
4431
4432         if (mas_is_err(mas))
4433                 return;
4434
4435 slow_path:
4436         mas_wr_bnode(wr_mas);
4437 }
4438
4439 /*
4440  * mas_wr_store_entry() - Internal call to store a value
4441  * @mas: The maple state
4442  * @entry: The entry to store.
4443  *
4444  * Return: The contents that was stored at the index.
4445  */
4446 static inline void *mas_wr_store_entry(struct ma_wr_state *wr_mas)
4447 {
4448         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4449
4450         wr_mas->content = mas_start(mas);
4451         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4452                 mas_store_root(mas, wr_mas->entry);
4453                 return wr_mas->content;
4454         }
4455
4456         if (unlikely(!mas_wr_walk(wr_mas))) {
4457                 mas_wr_spanning_store(wr_mas);
4458                 return wr_mas->content;
4459         }
4460
4461         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4462         wr_mas->end_piv = wr_mas->r_max;
4463         mas_wr_end_piv(wr_mas);
4464
4465         if (!wr_mas->entry)
4466                 mas_wr_extend_null(wr_mas);
4467
4468         /* New root for a single pointer */
4469         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX)) {
4470                 mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4471                 return wr_mas->content;
4472         }
4473
4474         mas_wr_modify(wr_mas);
4475         return wr_mas->content;
4476 }
4477
4478 /**
4479  * mas_insert() - Internal call to insert a value
4480  * @mas: The maple state
4481  * @entry: The entry to store
4482  *
4483  * Return: %NULL or the contents that already exists at the requested index
4484  * otherwise.  The maple state needs to be checked for error conditions.
4485  */
4486 static inline void *mas_insert(struct ma_state *mas, void *entry)
4487 {
4488         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
4489
4490         /*
4491          * Inserting a new range inserts either 0, 1, or 2 pivots within the
4492          * tree.  If the insert fits exactly into an existing gap with a value
4493          * of NULL, then the slot only needs to be written with the new value.
4494          * If the range being inserted is adjacent to another range, then only a
4495          * single pivot needs to be inserted (as well as writing the entry).  If
4496          * the new range is within a gap but does not touch any other ranges,
4497          * then two pivots need to be inserted: the start - 1, and the end.  As
4498          * usual, the entry must be written.  Most operations require a new node
4499          * to be allocated and replace an existing node to ensure RCU safety,
4500          * when in RCU mode.  The exception to requiring a newly allocated node
4501          * is when inserting at the end of a node (appending).  When done
4502          * carefully, appending can reuse the node in place.
4503          */
4504         wr_mas.content = mas_start(mas);
4505         if (wr_mas.content)
4506                 goto exists;
4507
4508         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4509                 mas_store_root(mas, entry);
4510                 return NULL;
4511         }
4512
4513         /* spanning writes always overwrite something */
4514         if (!mas_wr_walk(&wr_mas))
4515                 goto exists;
4516
4517         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4518         wr_mas.offset_end = mas->offset;
4519         wr_mas.end_piv = wr_mas.r_max;
4520
4521         if (wr_mas.content || (mas->last > wr_mas.r_max))
4522                 goto exists;
4523
4524         if (!entry)
4525                 return NULL;
4526
4527         mas_wr_modify(&wr_mas);
4528         return wr_mas.content;
4529
4530 exists:
4531         mas_set_err(mas, -EEXIST);
4532         return wr_mas.content;
4533
4534 }
4535
4536 /*
4537  * mas_prev_node() - Find the prev non-null entry at the same level in the
4538  * tree.  The prev value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4539  * @mas: The maple state
4540  * @min: The lower limit to search
4541  *
4542  * The prev node value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4543  * Return: 1 if the node is dead, 0 otherwise.
4544  */
4545 static inline int mas_prev_node(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4546 {
4547         enum maple_type mt;
4548         int offset, level;
4549         void __rcu **slots;
4550         struct maple_node *node;
4551         struct maple_enode *enode;
4552         unsigned long *pivots;
4553
4554         if (mas_is_none(mas))
4555                 return 0;
4556
4557         level = 0;
4558         do {
4559                 node = mas_mn(mas);
4560                 if (ma_is_root(node))
4561                         goto no_entry;
4562
4563                 /* Walk up. */
4564                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4565                         return 1;
4566                 offset = mas->offset;
4567                 level++;
4568         } while (!offset);
4569
4570         offset--;
4571         mt = mte_node_type(mas->node);
4572         node = mas_mn(mas);
4573         slots = ma_slots(node, mt);
4574         pivots = ma_pivots(node, mt);
4575         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4576                 return 1;
4577
4578         mas->max = pivots[offset];
4579         if (offset)
4580                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4581         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4582                 return 1;
4583
4584         if (mas->max < min)
4585                 goto no_entry_min;
4586
4587         while (level > 1) {
4588                 level--;
4589                 enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4590                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4591                         return 1;
4592
4593                 mas->node = enode;
4594                 mt = mte_node_type(mas->node);
4595                 node = mas_mn(mas);
4596                 slots = ma_slots(node, mt);
4597                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4598                 offset = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4599                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4600                         return 1;
4601
4602                 if (offset)
4603                         mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4604
4605                 if (offset < mt_pivots[mt])
4606                         mas->max = pivots[offset];
4607
4608                 if (mas->max < min)
4609                         goto no_entry;
4610         }
4611
4612         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4613         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4614                 return 1;
4615
4616         mas->offset = mas_data_end(mas);
4617         if (unlikely(mte_dead_node(mas->node)))
4618                 return 1;
4619
4620         return 0;
4621
4622 no_entry_min:
4623         mas->offset = offset;
4624         if (offset)
4625                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4626 no_entry:
4627         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4628                 return 1;
4629
4630         mas->node = MAS_NONE;
4631         return 0;
4632 }
4633
4634 /*
4635  * mas_next_node() - Get the next node at the same level in the tree.
4636  * @mas: The maple state
4637  * @max: The maximum pivot value to check.
4638  *
4639  * The next value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4640  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise.
4641  */
4642 static inline int mas_next_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *node,
4643                                 unsigned long max)
4644 {
4645         unsigned long min, pivot;
4646         unsigned long *pivots;
4647         struct maple_enode *enode;
4648         int level = 0;
4649         unsigned char offset;
4650         unsigned char node_end;
4651         enum maple_type mt;
4652         void __rcu **slots;
4653
4654         if (mas->max >= max)
4655                 goto no_entry;
4656
4657         level = 0;
4658         do {
4659                 if (ma_is_root(node))
4660                         goto no_entry;
4661
4662                 min = mas->max + 1;
4663                 if (min > max)
4664                         goto no_entry;
4665
4666                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4667                         return 1;
4668
4669                 offset = mas->offset;
4670                 level++;
4671                 node = mas_mn(mas);
4672                 mt = mte_node_type(mas->node);
4673                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4674                 node_end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4675                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4676                         return 1;
4677
4678         } while (unlikely(offset == node_end));
4679
4680         slots = ma_slots(node, mt);
4681         pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, ++offset, mt);
4682         while (unlikely(level > 1)) {
4683                 /* Descend, if necessary */
4684                 enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4685                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4686                         return 1;
4687
4688                 mas->node = enode;
4689                 level--;
4690                 node = mas_mn(mas);
4691                 mt = mte_node_type(mas->node);
4692                 slots = ma_slots(node, mt);
4693                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4694                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4695                         return 1;
4696
4697                 offset = 0;
4698                 pivot = pivots[0];
4699         }
4700
4701         enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4702         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4703                 return 1;
4704
4705         mas->node = enode;
4706         mas->min = min;
4707         mas->max = pivot;
4708         return 0;
4709
4710 no_entry:
4711         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4712                 return 1;
4713
4714         mas->node = MAS_NONE;
4715         return 0;
4716 }
4717
4718 /*
4719  * mas_next_nentry() - Get the next node entry
4720  * @mas: The maple state
4721  * @max: The maximum value to check
4722  * @*range_start: Pointer to store the start of the range.
4723  *
4724  * Sets @mas->offset to the offset of the next node entry, @mas->last to the
4725  * pivot of the entry.
4726  *
4727  * Return: The next entry, %NULL otherwise
4728  */
4729 static inline void *mas_next_nentry(struct ma_state *mas,
4730             struct maple_node *node, unsigned long max, enum maple_type type)
4731 {
4732         unsigned char count;
4733         unsigned long pivot;
4734         unsigned long *pivots;
4735         void __rcu **slots;
4736         void *entry;
4737
4738         if (mas->last == mas->max) {
4739                 mas->index = mas->max;
4740                 return NULL;
4741         }
4742
4743         slots = ma_slots(node, type);
4744         pivots = ma_pivots(node, type);
4745         count = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
4746         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4747                 return NULL;
4748
4749         mas->index = mas_safe_min(mas, pivots, mas->offset);
4750         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4751                 return NULL;
4752
4753         if (mas->index > max)
4754                 return NULL;
4755
4756         if (mas->offset > count)
4757                 return NULL;
4758
4759         while (mas->offset < count) {
4760                 pivot = pivots[mas->offset];
4761                 entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4762                 if (ma_dead_node(node))
4763                         return NULL;
4764
4765                 if (entry)
4766                         goto found;
4767
4768                 if (pivot >= max)
4769                         return NULL;
4770
4771                 mas->index = pivot + 1;
4772                 mas->offset++;
4773         }
4774
4775         if (mas->index > mas->max) {
4776                 mas->index = mas->last;
4777                 return NULL;
4778         }
4779
4780         pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
4781         entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4782         if (ma_dead_node(node))
4783                 return NULL;
4784
4785         if (!pivot)
4786                 return NULL;
4787
4788         if (!entry)
4789                 return NULL;
4790
4791 found:
4792         mas->last = pivot;
4793         return entry;
4794 }
4795
4796 static inline void mas_rewalk(struct ma_state *mas, unsigned long index)
4797 {
4798 retry:
4799         mas_set(mas, index);
4800         mas_state_walk(mas);
4801         if (mas_is_start(mas))
4802                 goto retry;
4803 }
4804
4805 /*
4806  * mas_next_entry() - Internal function to get the next entry.
4807  * @mas: The maple state
4808  * @limit: The maximum range start.
4809  *
4810  * Set the @mas->node to the next entry and the range_start to
4811  * the beginning value for the entry.  Does not check beyond @limit.
4812  * Sets @mas->index and @mas->last to the limit if it is hit.
4813  * Restarts on dead nodes.
4814  *
4815  * Return: the next entry or %NULL.
4816  */
4817 static inline void *mas_next_entry(struct ma_state *mas, unsigned long limit)
4818 {
4819         void *entry = NULL;
4820         struct maple_enode *prev_node;
4821         struct maple_node *node;
4822         unsigned char offset;
4823         unsigned long last;
4824         enum maple_type mt;
4825
4826         if (mas->index > limit) {
4827                 mas->index = mas->last = limit;
4828                 mas_pause(mas);
4829                 return NULL;
4830         }
4831         last = mas->last;
4832 retry:
4833         offset = mas->offset;
4834         prev_node = mas->node;
4835         node = mas_mn(mas);
4836         mt = mte_node_type(mas->node);
4837         mas->offset++;
4838         if (unlikely(mas->offset >= mt_slots[mt])) {
4839                 mas->offset = mt_slots[mt] - 1;
4840                 goto next_node;
4841         }
4842
4843         while (!mas_is_none(mas)) {
4844                 entry = mas_next_nentry(mas, node, limit, mt);
4845                 if (unlikely(ma_dead_node(node))) {
4846                         mas_rewalk(mas, last);
4847                         goto retry;
4848                 }
4849
4850                 if (likely(entry))
4851                         return entry;
4852
4853                 if (unlikely((mas->index > limit)))
4854                         break;
4855
4856 next_node:
4857                 prev_node = mas->node;
4858                 offset = mas->offset;
4859                 if (unlikely(mas_next_node(mas, node, limit))) {
4860                         mas_rewalk(mas, last);
4861                         goto retry;
4862                 }
4863                 mas->offset = 0;
4864                 node = mas_mn(mas);
4865                 mt = mte_node_type(mas->node);
4866         }
4867
4868         mas->index = mas->last = limit;
4869         mas->offset = offset;
4870         mas->node = prev_node;
4871         return NULL;
4872 }
4873
4874 /*
4875  * mas_prev_nentry() - Get the previous node entry.
4876  * @mas: The maple state.
4877  * @limit: The lower limit to check for a value.
4878  *
4879  * Return: the entry, %NULL otherwise.
4880  */
4881 static inline void *mas_prev_nentry(struct ma_state *mas, unsigned long limit,
4882                                     unsigned long index)
4883 {
4884         unsigned long pivot, min;
4885         unsigned char offset;
4886         struct maple_node *mn;
4887         enum maple_type mt;
4888         unsigned long *pivots;
4889         void __rcu **slots;
4890         void *entry;
4891
4892 retry:
4893         if (!mas->offset)
4894                 return NULL;
4895
4896         mn = mas_mn(mas);
4897         mt = mte_node_type(mas->node);
4898         offset = mas->offset - 1;
4899         if (offset >= mt_slots[mt])
4900                 offset = mt_slots[mt] - 1;
4901
4902         slots = ma_slots(mn, mt);
4903         pivots = ma_pivots(mn, mt);
4904         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4905                 mas_rewalk(mas, index);
4906                 goto retry;
4907         }
4908
4909         if (offset == mt_pivots[mt])
4910                 pivot = mas->max;
4911         else
4912                 pivot = pivots[offset];
4913
4914         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4915                 mas_rewalk(mas, index);
4916                 goto retry;
4917         }
4918
4919         while (offset && ((!mas_slot(mas, slots, offset) && pivot >= limit) ||
4920                !pivot))
4921                 pivot = pivots[--offset];
4922
4923         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4924         entry = mas_slot(mas, slots, offset);
4925         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4926                 mas_rewalk(mas, index);
4927                 goto retry;
4928         }
4929
4930         if (likely(entry)) {
4931                 mas->offset = offset;
4932                 mas->last = pivot;
4933                 mas->index = min;
4934         }
4935         return entry;
4936 }
4937
4938 static inline void *mas_prev_entry(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4939 {
4940         void *entry;
4941
4942         if (mas->index < min) {
4943                 mas->index = mas->last = min;
4944                 mas->node = MAS_NONE;
4945                 return NULL;
4946         }
4947 retry:
4948         while (likely(!mas_is_none(mas))) {
4949                 entry = mas_prev_nentry(mas, min, mas->index);
4950                 if (unlikely(mas->last < min))
4951                         goto not_found;
4952
4953                 if (likely(entry))
4954                         return entry;
4955
4956                 if (unlikely(mas_prev_node(mas, min))) {
4957                         mas_rewalk(mas, mas->index);
4958                         goto retry;
4959                 }
4960
4961                 mas->offset++;
4962         }
4963
4964         mas->offset--;
4965 not_found:
4966         mas->index = mas->last = min;
4967         return NULL;
4968 }
4969
4970 /*
4971  * mas_rev_awalk() - Internal function.  Reverse allocation walk.  Find the
4972  * highest gap address of a given size in a given node and descend.
4973  * @mas: The maple state
4974  * @size: The needed size.
4975  *
4976  * Return: True if found in a leaf, false otherwise.
4977  *
4978  */
4979 static bool mas_rev_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
4980 {
4981         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4982         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
4983         unsigned long *pivots, *gaps;
4984         void __rcu **slots;
4985         unsigned long gap = 0;
4986         unsigned long max, min;
4987         unsigned char offset;
4988
4989         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
4990                 return true;
4991
4992         if (ma_is_dense(type)) {
4993                 /* dense nodes. */
4994                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4995                 return true;
4996         }
4997
4998         pivots = ma_pivots(node, type);
4999         slots = ma_slots(node, type);
5000         gaps = ma_gaps(node, type);
5001         offset = mas->offset;
5002         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5003         /* Skip out of bounds. */
5004         while (mas->last < min)
5005                 min = mas_safe_min(mas, pivots, --offset);
5006
5007         max = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
5008         while (mas->index <= max) {
5009                 gap = 0;
5010                 if (gaps)
5011                         gap = gaps[offset];
5012                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
5013                         gap = max - min + 1;
5014
5015                 if (gap) {
5016                         if ((size <= gap) && (size <= mas->last - min + 1))
5017                                 break;
5018
5019                         if (!gaps) {
5020                                 /* Skip the next slot, it cannot be a gap. */
5021                                 if (offset < 2)
5022                                         goto ascend;
5023
5024                                 offset -= 2;
5025                                 max = pivots[offset];
5026                                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5027                                 continue;
5028                         }
5029                 }
5030
5031                 if (!offset)
5032                         goto ascend;
5033
5034                 offset--;
5035                 max = min - 1;
5036                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5037         }
5038
5039         if (unlikely((mas->index > max) || (size - 1 > max - mas->index)))
5040                 goto no_space;
5041
5042         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
5043                 mas->offset = offset;
5044                 mas->min = min;
5045                 mas->max = min + gap - 1;
5046                 return true;
5047         }
5048
5049         /* descend, only happens under lock. */
5050         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
5051         mas->min = min;
5052         mas->max = max;
5053         mas->offset = mas_data_end(mas);
5054         return false;
5055
5056 ascend:
5057         if (!mte_is_root(mas->node))
5058                 return false;
5059
5060 no_space:
5061         mas_set_err(mas, -EBUSY);
5062         return false;
5063 }
5064
5065 static inline bool mas_anode_descend(struct ma_state *mas, unsigned long size)
5066 {
5067         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
5068         unsigned long pivot, min, gap = 0;
5069         unsigned char offset;
5070         unsigned long *gaps;
5071         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
5072         void __rcu **slots = ma_slots(mas_mn(mas), type);
5073         bool found = false;
5074
5075         if (ma_is_dense(type)) {
5076                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
5077                 return true;
5078         }
5079
5080         gaps = ma_gaps(mte_to_node(mas->node), type);
5081         offset = mas->offset;
5082         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5083         for (; offset < mt_slots[type]; offset++) {
5084                 pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
5085                 if (offset && !pivot)
5086                         break;
5087
5088                 /* Not within lower bounds */
5089                 if (mas->index > pivot)
5090                         goto next_slot;
5091
5092                 if (gaps)
5093                         gap = gaps[offset];
5094                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
5095                         gap = min(pivot, mas->last) - max(mas->index, min) + 1;
5096                 else
5097                         goto next_slot;
5098
5099                 if (gap >= size) {
5100                         if (ma_is_leaf(type)) {
5101                                 found = true;
5102                                 goto done;
5103                         }
5104                         if (mas->index <= pivot) {
5105                                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
5106                                 mas->min = min;
5107                                 mas->max = pivot;
5108                                 offset = 0;
5109                                 break;
5110                         }
5111                 }
5112 next_slot:
5113                 min = pivot + 1;
5114                 if (mas->last <= pivot) {
5115                         mas_set_err(mas, -EBUSY);
5116                         return true;
5117                 }
5118         }
5119
5120         if (mte_is_root(mas->node))
5121                 found = true;
5122 done:
5123         mas->offset = offset;
5124         return found;
5125 }
5126
5127 /**
5128  * mas_walk() - Search for @mas->index in the tree.
5129  * @mas: The maple state.
5130  *
5131  * mas->index and mas->last will be set to the range if there is a value.  If
5132  * mas->node is MAS_NONE, reset to MAS_START.
5133  *
5134  * Return: the entry at the location or %NULL.
5135  */
5136 void *mas_walk(struct ma_state *mas)
5137 {
5138         void *entry;
5139
5140 retry:
5141         entry = mas_state_walk(mas);
5142         if (mas_is_start(mas))
5143                 goto retry;
5144
5145         if (mas_is_ptr(mas)) {
5146                 if (!mas->index) {
5147                         mas->last = 0;
5148                 } else {
5149                         mas->index = 1;
5150                         mas->last = ULONG_MAX;
5151                 }
5152                 return entry;
5153         }
5154
5155         if (mas_is_none(mas)) {
5156                 mas->index = 0;
5157                 mas->last = ULONG_MAX;
5158         }
5159
5160         return entry;
5161 }
5162 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_walk);
5163
5164 static inline bool mas_rewind_node(struct ma_state *mas)
5165 {
5166         unsigned char slot;
5167
5168         do {
5169                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5170                         slot = mas->offset;
5171                         if (!slot)
5172                                 return false;
5173                 } else {
5174                         mas_ascend(mas);
5175                         slot = mas->offset;
5176                 }
5177         } while (!slot);
5178
5179         mas->offset = --slot;
5180         return true;
5181 }
5182
5183 /*
5184  * mas_skip_node() - Internal function.  Skip over a node.
5185  * @mas: The maple state.
5186  *
5187  * Return: true if there is another node, false otherwise.
5188  */
5189 static inline bool mas_skip_node(struct ma_state *mas)
5190 {
5191         if (mas_is_err(mas))
5192                 return false;
5193
5194         do {
5195                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5196                         if (mas->offset >= mas_data_end(mas)) {
5197                                 mas_set_err(mas, -EBUSY);
5198                                 return false;
5199                         }
5200                 } else {
5201                         mas_ascend(mas);
5202                 }
5203         } while (mas->offset >= mas_data_end(mas));
5204
5205         mas->offset++;
5206         return true;
5207 }
5208
5209 /*
5210  * mas_awalk() - Allocation walk.  Search from low address to high, for a gap of
5211  * @size
5212  * @mas: The maple state
5213  * @size: The size of the gap required
5214  *
5215  * Search between @mas->index and @mas->last for a gap of @size.
5216  */
5217 static inline void mas_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
5218 {
5219         struct maple_enode *last = NULL;
5220
5221         /*
5222          * There are 4 options:
5223          * go to child (descend)
5224          * go back to parent (ascend)
5225          * no gap found. (return, slot == MAPLE_NODE_SLOTS)
5226          * found the gap. (return, slot != MAPLE_NODE_SLOTS)
5227          */
5228         while (!mas_is_err(mas) && !mas_anode_descend(mas, size)) {
5229                 if (last == mas->node)
5230                         mas_skip_node(mas);
5231                 else
5232                         last = mas->node;
5233         }
5234 }
5235
5236 /*
5237  * mas_fill_gap() - Fill a located gap with @entry.
5238  * @mas: The maple state
5239  * @entry: The value to store
5240  * @slot: The offset into the node to store the @entry
5241  * @size: The size of the entry
5242  * @index: The start location
5243  */
5244 static inline void mas_fill_gap(struct ma_state *mas, void *entry,
5245                 unsigned char slot, unsigned long size, unsigned long *index)
5246 {
5247         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5248         unsigned char pslot = mte_parent_slot(mas->node);
5249         struct maple_enode *mn = mas->node;
5250         unsigned long *pivots;
5251         enum maple_type ptype;
5252         /*
5253          * mas->index is the start address for the search
5254          *  which may no longer be needed.
5255          * mas->last is the end address for the search
5256          */
5257
5258         *index = mas->index;
5259         mas->last = mas->index + size - 1;
5260
5261         /*
5262          * It is possible that using mas->max and mas->min to correctly
5263          * calculate the index and last will cause an issue in the gap
5264          * calculation, so fix the ma_state here
5265          */
5266         mas_ascend(mas);
5267         ptype = mte_node_type(mas->node);
5268         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), ptype);
5269         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, pslot, ptype);
5270         mas->min = mas_safe_min(mas, pivots, pslot);
5271         mas->node = mn;
5272         mas->offset = slot;
5273         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5274 }
5275
5276 /*
5277  * mas_sparse_area() - Internal function.  Return upper or lower limit when
5278  * searching for a gap in an empty tree.
5279  * @mas: The maple state
5280  * @min: the minimum range
5281  * @max: The maximum range
5282  * @size: The size of the gap
5283  * @fwd: Searching forward or back
5284  */
5285 static inline void mas_sparse_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5286                                 unsigned long max, unsigned long size, bool fwd)
5287 {
5288         unsigned long start = 0;
5289
5290         if (!unlikely(mas_is_none(mas)))
5291                 start++;
5292         /* mas_is_ptr */
5293
5294         if (start < min)
5295                 start = min;
5296
5297         if (fwd) {
5298                 mas->index = start;
5299                 mas->last = start + size - 1;
5300                 return;
5301         }
5302
5303         mas->index = max;
5304 }
5305
5306 /*
5307  * mas_empty_area() - Get the lowest address within the range that is
5308  * sufficient for the size requested.
5309  * @mas: The maple state
5310  * @min: The lowest value of the range
5311  * @max: The highest value of the range
5312  * @size: The size needed
5313  */
5314 int mas_empty_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5315                 unsigned long max, unsigned long size)
5316 {
5317         unsigned char offset;
5318         unsigned long *pivots;
5319         enum maple_type mt;
5320
5321         if (mas_is_start(mas))
5322                 mas_start(mas);
5323         else if (mas->offset >= 2)
5324                 mas->offset -= 2;
5325         else if (!mas_skip_node(mas))
5326                 return -EBUSY;
5327
5328         /* Empty set */
5329         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5330                 mas_sparse_area(mas, min, max, size, true);
5331                 return 0;
5332         }
5333
5334         /* The start of the window can only be within these values */
5335         mas->index = min;
5336         mas->last = max;
5337         mas_awalk(mas, size);
5338
5339         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5340                 return xa_err(mas->node);
5341
5342         offset = mas->offset;
5343         if (unlikely(offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5344                 return -EBUSY;
5345
5346         mt = mte_node_type(mas->node);
5347         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), mt);
5348         if (offset)
5349                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
5350
5351         if (offset < mt_pivots[mt])
5352                 mas->max = pivots[offset];
5353
5354         if (mas->index < mas->min)
5355                 mas->index = mas->min;
5356
5357         mas->last = mas->index + size - 1;
5358         return 0;
5359 }
5360 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area);
5361
5362 /*
5363  * mas_empty_area_rev() - Get the highest address within the range that is
5364  * sufficient for the size requested.
5365  * @mas: The maple state
5366  * @min: The lowest value of the range
5367  * @max: The highest value of the range
5368  * @size: The size needed
5369  */
5370 int mas_empty_area_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5371                 unsigned long max, unsigned long size)
5372 {
5373         struct maple_enode *last = mas->node;
5374
5375         if (mas_is_start(mas)) {
5376                 mas_start(mas);
5377                 mas->offset = mas_data_end(mas);
5378         } else if (mas->offset >= 2) {
5379                 mas->offset -= 2;
5380         } else if (!mas_rewind_node(mas)) {
5381                 return -EBUSY;
5382         }
5383
5384         /* Empty set. */
5385         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5386                 mas_sparse_area(mas, min, max, size, false);
5387                 return 0;
5388         }
5389
5390         /* The start of the window can only be within these values. */
5391         mas->index = min;
5392         mas->last = max;
5393
5394         while (!mas_rev_awalk(mas, size)) {
5395                 if (last == mas->node) {
5396                         if (!mas_rewind_node(mas))
5397                                 return -EBUSY;
5398                 } else {
5399                         last = mas->node;
5400                 }
5401         }
5402
5403         if (mas_is_err(mas))
5404                 return xa_err(mas->node);
5405
5406         if (unlikely(mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5407                 return -EBUSY;
5408
5409         /*
5410          * mas_rev_awalk() has set mas->min and mas->max to the gap values.  If
5411          * the maximum is outside the window we are searching, then use the last
5412          * location in the search.
5413          * mas->max and mas->min is the range of the gap.
5414          * mas->index and mas->last are currently set to the search range.
5415          */
5416
5417         /* Trim the upper limit to the max. */
5418         if (mas->max <= mas->last)
5419                 mas->last = mas->max;
5420
5421         mas->index = mas->last - size + 1;
5422         return 0;
5423 }
5424 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area_rev);
5425
5426 static inline int mas_alloc(struct ma_state *mas, void *entry,
5427                 unsigned long size, unsigned long *index)
5428 {
5429         unsigned long min;
5430
5431         mas_start(mas);
5432         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5433                 mas_root_expand(mas, entry);
5434                 if (mas_is_err(mas))
5435                         return xa_err(mas->node);
5436
5437                 if (!mas->index)
5438                         return mte_pivot(mas->node, 0);
5439                 return mte_pivot(mas->node, 1);
5440         }
5441
5442         /* Must be walking a tree. */
5443         mas_awalk(mas, size);
5444         if (mas_is_err(mas))
5445                 return xa_err(mas->node);
5446
5447         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5448                 goto no_gap;
5449
5450         /*
5451          * At this point, mas->node points to the right node and we have an
5452          * offset that has a sufficient gap.
5453          */
5454         min = mas->min;
5455         if (mas->offset)
5456                 min = mte_pivot(mas->node, mas->offset - 1) + 1;
5457
5458         if (mas->index < min)
5459                 mas->index = min;
5460
5461         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5462         return 0;
5463
5464 no_gap:
5465         return -EBUSY;
5466 }
5467
5468 static inline int mas_rev_alloc(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5469                                 unsigned long max, void *entry,
5470                                 unsigned long size, unsigned long *index)
5471 {
5472         int ret = 0;
5473
5474         ret = mas_empty_area_rev(mas, min, max, size);
5475         if (ret)
5476                 return ret;
5477
5478         if (mas_is_err(mas))
5479                 return xa_err(mas->node);
5480
5481         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5482                 goto no_gap;
5483
5484         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5485         return 0;
5486
5487 no_gap:
5488         return -EBUSY;
5489 }
5490
5491 /*
5492  * mte_dead_leaves() - Mark all leaves of a node as dead.
5493  * @mas: The maple state
5494  * @slots: Pointer to the slot array
5495  * @type: The maple node type
5496  *
5497  * Must hold the write lock.
5498  *
5499  * Return: The number of leaves marked as dead.
5500  */
5501 static inline
5502 unsigned char mte_dead_leaves(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5503                               void __rcu **slots)
5504 {
5505         struct maple_node *node;
5506         enum maple_type type;
5507         void *entry;
5508         int offset;
5509
5510         for (offset = 0; offset < mt_slot_count(enode); offset++) {
5511                 entry = mt_slot(mt, slots, offset);
5512                 type = mte_node_type(entry);
5513                 node = mte_to_node(entry);
5514                 /* Use both node and type to catch LE & BE metadata */
5515                 if (!node || !type)
5516                         break;
5517
5518                 mte_set_node_dead(entry);
5519                 node->type = type;
5520                 rcu_assign_pointer(slots[offset], node);
5521         }
5522
5523         return offset;
5524 }
5525
5526 /**
5527  * mte_dead_walk() - Walk down a dead tree to just before the leaves
5528  * @enode: The maple encoded node
5529  * @offset: The starting offset
5530  *
5531  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5532  */
5533 static void __rcu **mte_dead_walk(struct maple_enode **enode, unsigned char offset)
5534 {
5535         struct maple_node *node, *next;
5536         void __rcu **slots = NULL;
5537
5538         next = mte_to_node(*enode);
5539         do {
5540                 *enode = ma_enode_ptr(next);
5541                 node = mte_to_node(*enode);
5542                 slots = ma_slots(node, node->type);
5543                 next = rcu_dereference_protected(slots[offset],
5544                                         lock_is_held(&rcu_callback_map));
5545                 offset = 0;
5546         } while (!ma_is_leaf(next->type));
5547
5548         return slots;
5549 }
5550
5551 /**
5552  * mt_free_walk() - Walk & free a tree in the RCU callback context
5553  * @head: The RCU head that's within the node.
5554  *
5555  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5556  */
5557 static void mt_free_walk(struct rcu_head *head)
5558 {
5559         void __rcu **slots;
5560         struct maple_node *node, *start;
5561         struct maple_enode *enode;
5562         unsigned char offset;
5563         enum maple_type type;
5564
5565         node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
5566
5567         if (ma_is_leaf(node->type))
5568                 goto free_leaf;
5569
5570         start = node;
5571         enode = mt_mk_node(node, node->type);
5572         slots = mte_dead_walk(&enode, 0);
5573         node = mte_to_node(enode);
5574         do {
5575                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5576                 offset = node->parent_slot + 1;
5577                 enode = node->piv_parent;
5578                 if (mte_to_node(enode) == node)
5579                         goto free_leaf;
5580
5581                 type = mte_node_type(enode);
5582                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5583                 if ((offset < mt_slots[type]) &&
5584                     rcu_dereference_protected(slots[offset],
5585                                               lock_is_held(&rcu_callback_map)))
5586                         slots = mte_dead_walk(&enode, offset);
5587                 node = mte_to_node(enode);
5588         } while ((node != start) || (node->slot_len < offset));
5589
5590         slots = ma_slots(node, node->type);
5591         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5592
5593 free_leaf:
5594         mt_free_rcu(&node->rcu);
5595 }
5596
5597 static inline void __rcu **mte_destroy_descend(struct maple_enode **enode,
5598         struct maple_tree *mt, struct maple_enode *prev, unsigned char offset)
5599 {
5600         struct maple_node *node;
5601         struct maple_enode *next = *enode;
5602         void __rcu **slots = NULL;
5603         enum maple_type type;
5604         unsigned char next_offset = 0;
5605
5606         do {
5607                 *enode = next;
5608                 node = mte_to_node(*enode);
5609                 type = mte_node_type(*enode);
5610                 slots = ma_slots(node, type);
5611                 next = mt_slot_locked(mt, slots, next_offset);
5612                 if ((mte_dead_node(next)))
5613                         next = mt_slot_locked(mt, slots, ++next_offset);
5614
5615                 mte_set_node_dead(*enode);
5616                 node->type = type;
5617                 node->piv_parent = prev;
5618                 node->parent_slot = offset;
5619                 offset = next_offset;
5620                 next_offset = 0;
5621                 prev = *enode;
5622         } while (!mte_is_leaf(next));
5623
5624         return slots;
5625 }
5626
5627 static void mt_destroy_walk(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5628                             bool free)
5629 {
5630         void __rcu **slots;
5631         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5632         struct maple_enode *start;
5633
5634         if (mte_is_leaf(enode)) {
5635                 node->type = mte_node_type(enode);
5636                 goto free_leaf;
5637         }
5638
5639         start = enode;
5640         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, start, 0);
5641         node = mte_to_node(enode); // Updated in the above call.
5642         do {
5643                 enum maple_type type;
5644                 unsigned char offset;
5645                 struct maple_enode *parent, *tmp;
5646
5647                 node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5648                 if (free)
5649                         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5650                 offset = node->parent_slot + 1;
5651                 enode = node->piv_parent;
5652                 if (mte_to_node(enode) == node)
5653                         goto free_leaf;
5654
5655                 type = mte_node_type(enode);
5656                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5657                 if (offset >= mt_slots[type])
5658                         goto next;
5659
5660                 tmp = mt_slot_locked(mt, slots, offset);
5661                 if (mte_node_type(tmp) && mte_to_node(tmp)) {
5662                         parent = enode;
5663                         enode = tmp;
5664                         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, parent, offset);
5665                 }
5666 next:
5667                 node = mte_to_node(enode);
5668         } while (start != enode);
5669
5670         node = mte_to_node(enode);
5671         node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5672         if (free)
5673                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5674
5675 free_leaf:
5676         if (free)
5677                 mt_free_rcu(&node->rcu);
5678         else
5679                 mt_clear_meta(mt, node, node->type);
5680 }
5681
5682 /*
5683  * mte_destroy_walk() - Free a tree or sub-tree.
5684  * @enode: the encoded maple node (maple_enode) to start
5685  * @mt: the tree to free - needed for node types.
5686  *
5687  * Must hold the write lock.
5688  */
5689 static inline void mte_destroy_walk(struct maple_enode *enode,
5690                                     struct maple_tree *mt)
5691 {
5692         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5693
5694         if (mt_in_rcu(mt)) {
5695                 mt_destroy_walk(enode, mt, false);
5696                 call_rcu(&node->rcu, mt_free_walk);
5697         } else {
5698                 mt_destroy_walk(enode, mt, true);
5699         }
5700 }
5701
5702 static void mas_wr_store_setup(struct ma_wr_state *wr_mas)
5703 {
5704         if (unlikely(mas_is_paused(wr_mas->mas)))
5705                 mas_reset(wr_mas->mas);
5706
5707         if (!mas_is_start(wr_mas->mas)) {
5708                 if (mas_is_none(wr_mas->mas)) {
5709                         mas_reset(wr_mas->mas);
5710                 } else {
5711                         wr_mas->r_max = wr_mas->mas->max;
5712                         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
5713                         if (mas_is_span_wr(wr_mas))
5714                                 mas_reset(wr_mas->mas);
5715                 }
5716         }
5717 }
5718
5719 /* Interface */
5720
5721 /**
5722  * mas_store() - Store an @entry.
5723  * @mas: The maple state.
5724  * @entry: The entry to store.
5725  *
5726  * The @mas->index and @mas->last is used to set the range for the @entry.
5727  * Note: The @mas should have pre-allocated entries to ensure there is memory to
5728  * store the entry.  Please see mas_expected_entries()/mas_destroy() for more details.
5729  *
5730  * Return: the first entry between mas->index and mas->last or %NULL.
5731  */
5732 void *mas_store(struct ma_state *mas, void *entry)
5733 {
5734         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5735
5736         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5737 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
5738         if (mas->index > mas->last)
5739                 pr_err("Error %lu > %lu %p\n", mas->index, mas->last, entry);
5740         MT_BUG_ON(mas->tree, mas->index > mas->last);
5741         if (mas->index > mas->last) {
5742                 mas_set_err(mas, -EINVAL);
5743                 return NULL;
5744         }
5745
5746 #endif
5747
5748         /*
5749          * Storing is the same operation as insert with the added caveat that it
5750          * can overwrite entries.  Although this seems simple enough, one may
5751          * want to examine what happens if a single store operation was to
5752          * overwrite multiple entries within a self-balancing B-Tree.
5753          */
5754         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5755         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5756         return wr_mas.content;
5757 }
5758 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store);
5759
5760 /**
5761  * mas_store_gfp() - Store a value into the tree.
5762  * @mas: The maple state
5763  * @entry: The entry to store
5764  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations if necessary.
5765  *
5766  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
5767  * be allocated.
5768  */
5769 int mas_store_gfp(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5770 {
5771         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5772
5773         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5774         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5775 retry:
5776         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5777         if (unlikely(mas_nomem(mas, gfp)))
5778                 goto retry;
5779
5780         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5781                 return xa_err(mas->node);
5782
5783         return 0;
5784 }
5785 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_gfp);
5786
5787 /**
5788  * mas_store_prealloc() - Store a value into the tree using memory
5789  * preallocated in the maple state.
5790  * @mas: The maple state
5791  * @entry: The entry to store.
5792  */
5793 void mas_store_prealloc(struct ma_state *mas, void *entry)
5794 {
5795         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5796
5797         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5798         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5799         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5800         BUG_ON(mas_is_err(mas));
5801         mas_destroy(mas);
5802 }
5803 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_prealloc);
5804
5805 /**
5806  * mas_preallocate() - Preallocate enough nodes for a store operation
5807  * @mas: The maple state
5808  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
5809  *
5810  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5811  */
5812 int mas_preallocate(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
5813 {
5814         int ret;
5815
5816         mas_node_count_gfp(mas, 1 + mas_mt_height(mas) * 3, gfp);
5817         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5818         if (likely(!mas_is_err(mas)))
5819                 return 0;
5820
5821         mas_set_alloc_req(mas, 0);
5822         ret = xa_err(mas->node);
5823         mas_reset(mas);
5824         mas_destroy(mas);
5825         mas_reset(mas);
5826         return ret;
5827 }
5828
5829 /*
5830  * mas_destroy() - destroy a maple state.
5831  * @mas: The maple state
5832  *
5833  * Upon completion, check the left-most node and rebalance against the node to
5834  * the right if necessary.  Frees any allocated nodes associated with this maple
5835  * state.
5836  */
5837 void mas_destroy(struct ma_state *mas)
5838 {
5839         struct maple_alloc *node;
5840         unsigned long total;
5841
5842         /*
5843          * When using mas_for_each() to insert an expected number of elements,
5844          * it is possible that the number inserted is less than the expected
5845          * number.  To fix an invalid final node, a check is performed here to
5846          * rebalance the previous node with the final node.
5847          */
5848         if (mas->mas_flags & MA_STATE_REBALANCE) {
5849                 unsigned char end;
5850
5851                 if (mas_is_start(mas))
5852                         mas_start(mas);
5853
5854                 mtree_range_walk(mas);
5855                 end = mas_data_end(mas) + 1;
5856                 if (end < mt_min_slot_count(mas->node) - 1)
5857                         mas_destroy_rebalance(mas, end);
5858
5859                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
5860         }
5861         mas->mas_flags &= ~(MA_STATE_BULK|MA_STATE_PREALLOC);
5862
5863         total = mas_allocated(mas);
5864         while (total) {
5865                 node = mas->alloc;
5866                 mas->alloc = node->slot[0];
5867                 if (node->node_count > 1) {
5868                         size_t count = node->node_count - 1;
5869
5870                         mt_free_bulk(count, (void __rcu **)&node->slot[1]);
5871                         total -= count;
5872                 }
5873                 kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
5874                 total--;
5875         }
5876
5877         mas->alloc = NULL;
5878 }
5879 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_destroy);
5880
5881 /*
5882  * mas_expected_entries() - Set the expected number of entries that will be inserted.
5883  * @mas: The maple state
5884  * @nr_entries: The number of expected entries.
5885  *
5886  * This will attempt to pre-allocate enough nodes to store the expected number
5887  * of entries.  The allocations will occur using the bulk allocator interface
5888  * for speed.  Please call mas_destroy() on the @mas after inserting the entries
5889  * to ensure any unused nodes are freed.
5890  *
5891  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5892  */
5893 int mas_expected_entries(struct ma_state *mas, unsigned long nr_entries)
5894 {
5895         int nonleaf_cap = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 2;
5896         struct maple_enode *enode = mas->node;
5897         int nr_nodes;
5898         int ret;
5899
5900         /*
5901          * Sometimes it is necessary to duplicate a tree to a new tree, such as
5902          * forking a process and duplicating the VMAs from one tree to a new
5903          * tree.  When such a situation arises, it is known that the new tree is
5904          * not going to be used until the entire tree is populated.  For
5905          * performance reasons, it is best to use a bulk load with RCU disabled.
5906          * This allows for optimistic splitting that favours the left and reuse
5907          * of nodes during the operation.
5908          */
5909
5910         /* Optimize splitting for bulk insert in-order */
5911         mas->mas_flags |= MA_STATE_BULK;
5912
5913         /*
5914          * Avoid overflow, assume a gap between each entry and a trailing null.
5915          * If this is wrong, it just means allocation can happen during
5916          * insertion of entries.
5917          */
5918         nr_nodes = max(nr_entries, nr_entries * 2 + 1);
5919         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
5920                 nonleaf_cap = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2;
5921
5922         /* Leaves; reduce slots to keep space for expansion */
5923         nr_nodes = DIV_ROUND_UP(nr_nodes, MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2);
5924         /* Internal nodes */
5925         nr_nodes += DIV_ROUND_UP(nr_nodes, nonleaf_cap);
5926         /* Add working room for split (2 nodes) + new parents */
5927         mas_node_count(mas, nr_nodes + 3);
5928
5929         /* Detect if allocations run out */
5930         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5931
5932         if (!mas_is_err(mas))
5933                 return 0;
5934
5935         ret = xa_err(mas->node);
5936         mas->node = enode;
5937         mas_destroy(mas);
5938         return ret;
5939
5940 }
5941 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_expected_entries);
5942
5943 /**
5944  * mas_next() - Get the next entry.
5945  * @mas: The maple state
5946  * @max: The maximum index to check.
5947  *
5948  * Returns the next entry after @mas->index.
5949  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5950  * Can return the zero entry.
5951  *
5952  * Return: The next entry or %NULL
5953  */
5954 void *mas_next(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5955 {
5956         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5957                 mas->node = MAS_START;
5958
5959         if (mas_is_start(mas))
5960                 mas_walk(mas); /* Retries on dead nodes handled by mas_walk */
5961
5962         if (mas_is_ptr(mas)) {
5963                 if (!mas->index) {
5964                         mas->index = 1;
5965                         mas->last = ULONG_MAX;
5966                 }
5967                 return NULL;
5968         }
5969
5970         if (mas->last == ULONG_MAX)
5971                 return NULL;
5972
5973         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
5974         return mas_next_entry(mas, max);
5975 }
5976 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next);
5977
5978 /**
5979  * mt_next() - get the next value in the maple tree
5980  * @mt: The maple tree
5981  * @index: The start index
5982  * @max: The maximum index to check
5983  *
5984  * Return: The entry at @index or higher, or %NULL if nothing is found.
5985  */
5986 void *mt_next(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long max)
5987 {
5988         void *entry = NULL;
5989         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5990
5991         rcu_read_lock();
5992         entry = mas_next(&mas, max);
5993         rcu_read_unlock();
5994         return entry;
5995 }
5996 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_next);
5997
5998 /**
5999  * mas_prev() - Get the previous entry
6000  * @mas: The maple state
6001  * @min: The minimum value to check.
6002  *
6003  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6004  * Will reset mas to MAS_START if the node is MAS_NONE.  Will stop on not
6005  * searchable nodes.
6006  *
6007  * Return: the previous value or %NULL.
6008  */
6009 void *mas_prev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6010 {
6011         if (!mas->index) {
6012                 /* Nothing comes before 0 */
6013                 mas->last = 0;
6014                 mas->node = MAS_NONE;
6015                 return NULL;
6016         }
6017
6018         if (unlikely(mas_is_ptr(mas)))
6019                 return NULL;
6020
6021         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
6022                 mas->node = MAS_START;
6023
6024         if (mas_is_start(mas)) {
6025                 mas_walk(mas);
6026                 if (!mas->index)
6027                         return NULL;
6028         }
6029
6030         if (mas_is_ptr(mas)) {
6031                 if (!mas->index) {
6032                         mas->last = 0;
6033                         return NULL;
6034                 }
6035
6036                 mas->index = mas->last = 0;
6037                 return mas_root_locked(mas);
6038         }
6039         return mas_prev_entry(mas, min);
6040 }
6041 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev);
6042
6043 /**
6044  * mt_prev() - get the previous value in the maple tree
6045  * @mt: The maple tree
6046  * @index: The start index
6047  * @min: The minimum index to check
6048  *
6049  * Return: The entry at @index or lower, or %NULL if nothing is found.
6050  */
6051 void *mt_prev(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long min)
6052 {
6053         void *entry = NULL;
6054         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6055
6056         rcu_read_lock();
6057         entry = mas_prev(&mas, min);
6058         rcu_read_unlock();
6059         return entry;
6060 }
6061 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_prev);
6062
6063 /**
6064  * mas_pause() - Pause a mas_find/mas_for_each to drop the lock.
6065  * @mas: The maple state to pause
6066  *
6067  * Some users need to pause a walk and drop the lock they're holding in
6068  * order to yield to a higher priority thread or carry out an operation
6069  * on an entry.  Those users should call this function before they drop
6070  * the lock.  It resets the @mas to be suitable for the next iteration
6071  * of the loop after the user has reacquired the lock.  If most entries
6072  * found during a walk require you to call mas_pause(), the mt_for_each()
6073  * iterator may be more appropriate.
6074  *
6075  */
6076 void mas_pause(struct ma_state *mas)
6077 {
6078         mas->node = MAS_PAUSE;
6079 }
6080 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_pause);
6081
6082 /**
6083  * mas_find() - On the first call, find the entry at or after mas->index up to
6084  * %max.  Otherwise, find the entry after mas->index.
6085  * @mas: The maple state
6086  * @max: The maximum value to check.
6087  *
6088  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6089  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6090  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6091  *
6092  * Return: The entry or %NULL.
6093  */
6094 void *mas_find(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6095 {
6096         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
6097                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
6098                         mas->node = MAS_NONE;
6099                         return NULL;
6100                 }
6101                 mas->node = MAS_START;
6102                 mas->index = ++mas->last;
6103         }
6104
6105         if (unlikely(mas_is_none(mas)))
6106                 mas->node = MAS_START;
6107
6108         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6109                 /* First run or continue */
6110                 void *entry;
6111
6112                 if (mas->index > max)
6113                         return NULL;
6114
6115                 entry = mas_walk(mas);
6116                 if (entry)
6117                         return entry;
6118         }
6119
6120         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6121                 return NULL;
6122
6123         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
6124         return mas_next_entry(mas, max);
6125 }
6126 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find);
6127
6128 /**
6129  * mas_find_rev: On the first call, find the first non-null entry at or below
6130  * mas->index down to %min.  Otherwise find the first non-null entry below
6131  * mas->index down to %min.
6132  * @mas: The maple state
6133  * @min: The minimum value to check.
6134  *
6135  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6136  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6137  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6138  *
6139  * Return: The entry or %NULL.
6140  */
6141 void *mas_find_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6142 {
6143         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
6144                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
6145                         mas->node = MAS_NONE;
6146                         return NULL;
6147                 }
6148                 mas->node = MAS_START;
6149                 mas->last = --mas->index;
6150         }
6151
6152         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6153                 /* First run or continue */
6154                 void *entry;
6155
6156                 if (mas->index < min)
6157                         return NULL;
6158
6159                 entry = mas_walk(mas);
6160                 if (entry)
6161                         return entry;
6162         }
6163
6164         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6165                 return NULL;
6166
6167         if (mas->index < min)
6168                 return NULL;
6169
6170         /* Retries on dead nodes handled by mas_prev_entry */
6171         return mas_prev_entry(mas, min);
6172 }
6173 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_rev);
6174
6175 /**
6176  * mas_erase() - Find the range in which index resides and erase the entire
6177  * range.
6178  * @mas: The maple state
6179  *
6180  * Must hold the write lock.
6181  * Searches for @mas->index, sets @mas->index and @mas->last to the range and
6182  * erases that range.
6183  *
6184  * Return: the entry that was erased or %NULL, @mas->index and @mas->last are updated.
6185  */
6186 void *mas_erase(struct ma_state *mas)
6187 {
6188         void *entry;
6189         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, NULL);
6190
6191         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
6192                 mas->node = MAS_START;
6193
6194         /* Retry unnecessary when holding the write lock. */
6195         entry = mas_state_walk(mas);
6196         if (!entry)
6197                 return NULL;
6198
6199 write_retry:
6200         /* Must reset to ensure spanning writes of last slot are detected */
6201         mas_reset(mas);
6202         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
6203         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6204         if (mas_nomem(mas, GFP_KERNEL))
6205                 goto write_retry;
6206
6207         return entry;
6208 }
6209 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_erase);
6210
6211 /**
6212  * mas_nomem() - Check if there was an error allocating and do the allocation
6213  * if necessary If there are allocations, then free them.
6214  * @mas: The maple state
6215  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6216  * Return: true on allocation, false otherwise.
6217  */
6218 bool mas_nomem(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
6219         __must_hold(mas->tree->lock)
6220 {
6221         if (likely(mas->node != MA_ERROR(-ENOMEM))) {
6222                 mas_destroy(mas);
6223                 return false;
6224         }
6225
6226         if (gfpflags_allow_blocking(gfp) && !mt_external_lock(mas->tree)) {
6227                 mtree_unlock(mas->tree);
6228                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6229                 mtree_lock(mas->tree);
6230         } else {
6231                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6232         }
6233
6234         if (!mas_allocated(mas))
6235                 return false;
6236
6237         mas->node = MAS_START;
6238         return true;
6239 }
6240
6241 void __init maple_tree_init(void)
6242 {
6243         maple_node_cache = kmem_cache_create("maple_node",
6244                         sizeof(struct maple_node), sizeof(struct maple_node),
6245                         SLAB_PANIC, NULL);
6246 }
6247
6248 /**
6249  * mtree_load() - Load a value stored in a maple tree
6250  * @mt: The maple tree
6251  * @index: The index to load
6252  *
6253  * Return: the entry or %NULL
6254  */
6255 void *mtree_load(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6256 {
6257         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6258         void *entry;
6259
6260         trace_ma_read(__func__, &mas);
6261         rcu_read_lock();
6262 retry:
6263         entry = mas_start(&mas);
6264         if (unlikely(mas_is_none(&mas)))
6265                 goto unlock;
6266
6267         if (unlikely(mas_is_ptr(&mas))) {
6268                 if (index)
6269                         entry = NULL;
6270
6271                 goto unlock;
6272         }
6273
6274         entry = mtree_lookup_walk(&mas);
6275         if (!entry && unlikely(mas_is_start(&mas)))
6276                 goto retry;
6277 unlock:
6278         rcu_read_unlock();
6279         if (xa_is_zero(entry))
6280                 return NULL;
6281
6282         return entry;
6283 }
6284 EXPORT_SYMBOL(mtree_load);
6285
6286 /**
6287  * mtree_store_range() - Store an entry at a given range.
6288  * @mt: The maple tree
6289  * @index: The start of the range
6290  * @last: The end of the range
6291  * @entry: The entry to store
6292  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6293  *
6294  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6295  * be allocated.
6296  */
6297 int mtree_store_range(struct maple_tree *mt, unsigned long index,
6298                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6299 {
6300         MA_STATE(mas, mt, index, last);
6301         MA_WR_STATE(wr_mas, &mas, entry);
6302
6303         trace_ma_write(__func__, &mas, 0, entry);
6304         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6305                 return -EINVAL;
6306
6307         if (index > last)
6308                 return -EINVAL;
6309
6310         mtree_lock(mt);
6311 retry:
6312         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6313         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6314                 goto retry;
6315
6316         mtree_unlock(mt);
6317         if (mas_is_err(&mas))
6318                 return xa_err(mas.node);
6319
6320         return 0;
6321 }
6322 EXPORT_SYMBOL(mtree_store_range);
6323
6324 /**
6325  * mtree_store() - Store an entry at a given index.
6326  * @mt: The maple tree
6327  * @index: The index to store the value
6328  * @entry: The entry to store
6329  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6330  *
6331  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6332  * be allocated.
6333  */
6334 int mtree_store(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6335                  gfp_t gfp)
6336 {
6337         return mtree_store_range(mt, index, index, entry, gfp);
6338 }
6339 EXPORT_SYMBOL(mtree_store);
6340
6341 /**
6342  * mtree_insert_range() - Insert an entry at a give range if there is no value.
6343  * @mt: The maple tree
6344  * @first: The start of the range
6345  * @last: The end of the range
6346  * @entry: The entry to store
6347  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6348  *
6349  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6350  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6351  */
6352 int mtree_insert_range(struct maple_tree *mt, unsigned long first,
6353                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6354 {
6355         MA_STATE(ms, mt, first, last);
6356
6357         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6358                 return -EINVAL;
6359
6360         if (first > last)
6361                 return -EINVAL;
6362
6363         mtree_lock(mt);
6364 retry:
6365         mas_insert(&ms, entry);
6366         if (mas_nomem(&ms, gfp))
6367                 goto retry;
6368
6369         mtree_unlock(mt);
6370         if (mas_is_err(&ms))
6371                 return xa_err(ms.node);
6372
6373         return 0;
6374 }
6375 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert_range);
6376
6377 /**
6378  * mtree_insert() - Insert an entry at a give index if there is no value.
6379  * @mt: The maple tree
6380  * @index : The index to store the value
6381  * @entry: The entry to store
6382  * @gfp: The FGP_FLAGS to use for allocations.
6383  *
6384  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6385  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6386  */
6387 int mtree_insert(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6388                  gfp_t gfp)
6389 {
6390         return mtree_insert_range(mt, index, index, entry, gfp);
6391 }
6392 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert);
6393
6394 int mtree_alloc_range(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6395                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6396                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6397 {
6398         int ret = 0;
6399
6400         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6401         if (!mt_is_alloc(mt))
6402                 return -EINVAL;
6403
6404         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6405                 return -EINVAL;
6406
6407         if (min > max)
6408                 return -EINVAL;
6409
6410         if (max < size)
6411                 return -EINVAL;
6412
6413         if (!size)
6414                 return -EINVAL;
6415
6416         mtree_lock(mt);
6417 retry:
6418         mas.offset = 0;
6419         mas.index = min;
6420         mas.last = max - size;
6421         ret = mas_alloc(&mas, entry, size, startp);
6422         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6423                 goto retry;
6424
6425         mtree_unlock(mt);
6426         return ret;
6427 }
6428 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_range);
6429
6430 int mtree_alloc_rrange(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6431                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6432                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6433 {
6434         int ret = 0;
6435
6436         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6437         if (!mt_is_alloc(mt))
6438                 return -EINVAL;
6439
6440         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6441                 return -EINVAL;
6442
6443         if (min >= max)
6444                 return -EINVAL;
6445
6446         if (max < size - 1)
6447                 return -EINVAL;
6448
6449         if (!size)
6450                 return -EINVAL;
6451
6452         mtree_lock(mt);
6453 retry:
6454         ret = mas_rev_alloc(&mas, min, max, entry, size, startp);
6455         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6456                 goto retry;
6457
6458         mtree_unlock(mt);
6459         return ret;
6460 }
6461 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_rrange);
6462
6463 /**
6464  * mtree_erase() - Find an index and erase the entire range.
6465  * @mt: The maple tree
6466  * @index: The index to erase
6467  *
6468  * Erasing is the same as a walk to an entry then a store of a NULL to that
6469  * ENTIRE range.  In fact, it is implemented as such using the advanced API.
6470  *
6471  * Return: The entry stored at the @index or %NULL
6472  */
6473 void *mtree_erase(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6474 {
6475         void *entry = NULL;
6476
6477         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6478         trace_ma_op(__func__, &mas);
6479
6480         mtree_lock(mt);
6481         entry = mas_erase(&mas);
6482         mtree_unlock(mt);
6483
6484         return entry;
6485 }
6486 EXPORT_SYMBOL(mtree_erase);
6487
6488 /**
6489  * __mt_destroy() - Walk and free all nodes of a locked maple tree.
6490  * @mt: The maple tree
6491  *
6492  * Note: Does not handle locking.
6493  */
6494 void __mt_destroy(struct maple_tree *mt)
6495 {
6496         void *root = mt_root_locked(mt);
6497
6498         rcu_assign_pointer(mt->ma_root, NULL);
6499         if (xa_is_node(root))
6500                 mte_destroy_walk(root, mt);
6501
6502         mt->ma_flags = 0;
6503 }
6504 EXPORT_SYMBOL_GPL(__mt_destroy);
6505
6506 /**
6507  * mtree_destroy() - Destroy a maple tree
6508  * @mt: The maple tree
6509  *
6510  * Frees all resources used by the tree.  Handles locking.
6511  */
6512 void mtree_destroy(struct maple_tree *mt)
6513 {
6514         mtree_lock(mt);
6515         __mt_destroy(mt);
6516         mtree_unlock(mt);
6517 }
6518 EXPORT_SYMBOL(mtree_destroy);
6519
6520 /**
6521  * mt_find() - Search from the start up until an entry is found.
6522  * @mt: The maple tree
6523  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6524  * @max: The maximum value to check
6525  *
6526  * Handles locking.  @index will be incremented to one beyond the range.
6527  *
6528  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6529  */
6530 void *mt_find(struct maple_tree *mt, unsigned long *index, unsigned long max)
6531 {
6532         MA_STATE(mas, mt, *index, *index);
6533         void *entry;
6534 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6535         unsigned long copy = *index;
6536 #endif
6537
6538         trace_ma_read(__func__, &mas);
6539
6540         if ((*index) > max)
6541                 return NULL;
6542
6543         rcu_read_lock();
6544 retry:
6545         entry = mas_state_walk(&mas);
6546         if (mas_is_start(&mas))
6547                 goto retry;
6548
6549         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6550                 entry = NULL;
6551
6552         if (entry)
6553                 goto unlock;
6554
6555         while (mas_searchable(&mas) && (mas.index < max)) {
6556                 entry = mas_next_entry(&mas, max);
6557                 if (likely(entry && !xa_is_zero(entry)))
6558                         break;
6559         }
6560
6561         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6562                 entry = NULL;
6563 unlock:
6564         rcu_read_unlock();
6565         if (likely(entry)) {
6566                 *index = mas.last + 1;
6567 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6568                 if ((*index) && (*index) <= copy)
6569                         pr_err("index not increased! %lx <= %lx\n",
6570                                *index, copy);
6571                 MT_BUG_ON(mt, (*index) && ((*index) <= copy));
6572 #endif
6573         }
6574
6575         return entry;
6576 }
6577 EXPORT_SYMBOL(mt_find);
6578
6579 /**
6580  * mt_find_after() - Search from the start up until an entry is found.
6581  * @mt: The maple tree
6582  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6583  * @max: The maximum value to check
6584  *
6585  * Handles locking, detects wrapping on index == 0
6586  *
6587  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6588  */
6589 void *mt_find_after(struct maple_tree *mt, unsigned long *index,
6590                     unsigned long max)
6591 {
6592         if (!(*index))
6593                 return NULL;
6594
6595         return mt_find(mt, index, max);
6596 }
6597 EXPORT_SYMBOL(mt_find_after);
6598
6599 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6600 atomic_t maple_tree_tests_run;
6601 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_run);
6602 atomic_t maple_tree_tests_passed;
6603 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_passed);
6604
6605 #ifndef __KERNEL__
6606 extern void kmem_cache_set_non_kernel(struct kmem_cache *, unsigned int);
6607 void mt_set_non_kernel(unsigned int val)
6608 {
6609         kmem_cache_set_non_kernel(maple_node_cache, val);
6610 }
6611
6612 extern unsigned long kmem_cache_get_alloc(struct kmem_cache *);
6613 unsigned long mt_get_alloc_size(void)
6614 {
6615         return kmem_cache_get_alloc(maple_node_cache);
6616 }
6617
6618 extern void kmem_cache_zero_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6619 void mt_zero_nr_tallocated(void)
6620 {
6621         kmem_cache_zero_nr_tallocated(maple_node_cache);
6622 }
6623
6624 extern unsigned int kmem_cache_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6625 unsigned int mt_nr_tallocated(void)
6626 {
6627         return kmem_cache_nr_tallocated(maple_node_cache);
6628 }
6629
6630 extern unsigned int kmem_cache_nr_allocated(struct kmem_cache *);
6631 unsigned int mt_nr_allocated(void)
6632 {
6633         return kmem_cache_nr_allocated(maple_node_cache);
6634 }
6635
6636 /*
6637  * mas_dead_node() - Check if the maple state is pointing to a dead node.
6638  * @mas: The maple state
6639  * @index: The index to restore in @mas.
6640  *
6641  * Used in test code.
6642  * Return: 1 if @mas has been reset to MAS_START, 0 otherwise.
6643  */
6644 static inline int mas_dead_node(struct ma_state *mas, unsigned long index)
6645 {
6646         if (unlikely(!mas_searchable(mas) || mas_is_start(mas)))
6647                 return 0;
6648
6649         if (likely(!mte_dead_node(mas->node)))
6650                 return 0;
6651
6652         mas_rewalk(mas, index);
6653         return 1;
6654 }
6655
6656 void mt_cache_shrink(void)
6657 {
6658 }
6659 #else
6660 /*
6661  * mt_cache_shrink() - For testing, don't use this.
6662  *
6663  * Certain testcases can trigger an OOM when combined with other memory
6664  * debugging configuration options.  This function is used to reduce the
6665  * possibility of an out of memory even due to kmem_cache objects remaining
6666  * around for longer than usual.
6667  */
6668 void mt_cache_shrink(void)
6669 {
6670         kmem_cache_shrink(maple_node_cache);
6671
6672 }
6673 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_cache_shrink);
6674
6675 #endif /* not defined __KERNEL__ */
6676 /*
6677  * mas_get_slot() - Get the entry in the maple state node stored at @offset.
6678  * @mas: The maple state
6679  * @offset: The offset into the slot array to fetch.
6680  *
6681  * Return: The entry stored at @offset.
6682  */
6683 static inline struct maple_enode *mas_get_slot(struct ma_state *mas,
6684                 unsigned char offset)
6685 {
6686         return mas_slot(mas, ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node)),
6687                         offset);
6688 }
6689
6690
6691 /*
6692  * mas_first_entry() - Go the first leaf and find the first entry.
6693  * @mas: the maple state.
6694  * @limit: the maximum index to check.
6695  * @*r_start: Pointer to set to the range start.
6696  *
6697  * Sets mas->offset to the offset of the entry, r_start to the range minimum.
6698  *
6699  * Return: The first entry or MAS_NONE.
6700  */
6701 static inline void *mas_first_entry(struct ma_state *mas, struct maple_node *mn,
6702                 unsigned long limit, enum maple_type mt)
6703
6704 {
6705         unsigned long max;
6706         unsigned long *pivots;
6707         void __rcu **slots;
6708         void *entry = NULL;
6709
6710         mas->index = mas->min;
6711         if (mas->index > limit)
6712                 goto none;
6713
6714         max = mas->max;
6715         mas->offset = 0;
6716         while (likely(!ma_is_leaf(mt))) {
6717                 MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6718                 slots = ma_slots(mn, mt);
6719                 entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6720                 pivots = ma_pivots(mn, mt);
6721                 if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6722                         return NULL;
6723                 max = pivots[0];
6724                 mas->node = entry;
6725                 mn = mas_mn(mas);
6726                 mt = mte_node_type(mas->node);
6727         }
6728         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6729
6730         mas->max = max;
6731         slots = ma_slots(mn, mt);
6732         entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6733         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6734                 return NULL;
6735
6736         /* Slot 0 or 1 must be set */
6737         if (mas->index > limit)
6738                 goto none;
6739
6740         if (likely(entry))
6741                 return entry;
6742
6743         mas->offset = 1;
6744         entry = mas_slot(mas, slots, 1);
6745         pivots = ma_pivots(mn, mt);
6746         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6747                 return NULL;
6748
6749         mas->index = pivots[0] + 1;
6750         if (mas->index > limit)
6751                 goto none;
6752
6753         if (likely(entry))
6754                 return entry;
6755
6756 none:
6757         if (likely(!ma_dead_node(mn)))
6758                 mas->node = MAS_NONE;
6759         return NULL;
6760 }
6761
6762 /* Depth first search, post-order */
6763 static void mas_dfs_postorder(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6764 {
6765
6766         struct maple_enode *p = MAS_NONE, *mn = mas->node;
6767         unsigned long p_min, p_max;
6768
6769         mas_next_node(mas, mas_mn(mas), max);
6770         if (!mas_is_none(mas))
6771                 return;
6772
6773         if (mte_is_root(mn))
6774                 return;
6775
6776         mas->node = mn;
6777         mas_ascend(mas);
6778         while (mas->node != MAS_NONE) {
6779                 p = mas->node;
6780                 p_min = mas->min;
6781                 p_max = mas->max;
6782                 mas_prev_node(mas, 0);
6783         }
6784
6785         if (p == MAS_NONE)
6786                 return;
6787
6788         mas->node = p;
6789         mas->max = p_max;
6790         mas->min = p_min;
6791 }
6792
6793 /* Tree validations */
6794 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6795                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth);
6796 static void mt_dump_range(unsigned long min, unsigned long max,
6797                           unsigned int depth)
6798 {
6799         static const char spaces[] = "                                ";
6800
6801         if (min == max)
6802                 pr_info("%.*s%lu: ", depth * 2, spaces, min);
6803         else
6804                 pr_info("%.*s%lu-%lu: ", depth * 2, spaces, min, max);
6805 }
6806
6807 static void mt_dump_entry(void *entry, unsigned long min, unsigned long max,
6808                           unsigned int depth)
6809 {
6810         mt_dump_range(min, max, depth);
6811
6812         if (xa_is_value(entry))
6813                 pr_cont("value %ld (0x%lx) [%p]\n", xa_to_value(entry),
6814                                 xa_to_value(entry), entry);
6815         else if (xa_is_zero(entry))
6816                 pr_cont("zero (%ld)\n", xa_to_internal(entry));
6817         else if (mt_is_reserved(entry))
6818                 pr_cont("UNKNOWN ENTRY (%p)\n", entry);
6819         else
6820                 pr_cont("%p\n", entry);
6821 }
6822
6823 static void mt_dump_range64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6824                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6825 {
6826         struct maple_range_64 *node = &mte_to_node(entry)->mr64;
6827         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6828         unsigned long first = min;
6829         int i;
6830
6831         pr_cont(" contents: ");
6832         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1; i++)
6833                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6834         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6835         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS; i++) {
6836                 unsigned long last = max;
6837
6838                 if (i < (MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1))
6839                         last = node->pivot[i];
6840                 else if (!node->slot[i] && max != mt_node_max(entry))
6841                         break;
6842                 if (last == 0 && i > 0)
6843                         break;
6844                 if (leaf)
6845                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6846                                         first, last, depth + 1);
6847                 else if (node->slot[i])
6848                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6849                                         first, last, depth + 1);
6850
6851                 if (last == max)
6852                         break;
6853                 if (last > max) {
6854                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6855                                         node, last, max, i);
6856                         break;
6857                 }
6858                 first = last + 1;
6859         }
6860 }
6861
6862 static void mt_dump_arange64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6863                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6864 {
6865         struct maple_arange_64 *node = &mte_to_node(entry)->ma64;
6866         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6867         unsigned long first = min;
6868         int i;
6869
6870         pr_cont(" contents: ");
6871         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++)
6872                 pr_cont("%lu ", node->gap[i]);
6873         pr_cont("| %02X %02X| ", node->meta.end, node->meta.gap);
6874         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1; i++)
6875                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6876         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6877         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++) {
6878                 unsigned long last = max;
6879
6880                 if (i < (MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1))
6881                         last = node->pivot[i];
6882                 else if (!node->slot[i])
6883                         break;
6884                 if (last == 0 && i > 0)
6885                         break;
6886                 if (leaf)
6887                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6888                                         first, last, depth + 1);
6889                 else if (node->slot[i])
6890                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6891                                         first, last, depth + 1);
6892
6893                 if (last == max)
6894                         break;
6895                 if (last > max) {
6896                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6897                                         node, last, max, i);
6898                         break;
6899                 }
6900                 first = last + 1;
6901         }
6902 }
6903
6904 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6905                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6906 {
6907         struct maple_node *node = mte_to_node(entry);
6908         unsigned int type = mte_node_type(entry);
6909         unsigned int i;
6910
6911         mt_dump_range(min, max, depth);
6912
6913         pr_cont("node %p depth %d type %d parent %p", node, depth, type,
6914                         node ? node->parent : NULL);
6915         switch (type) {
6916         case maple_dense:
6917                 pr_cont("\n");
6918                 for (i = 0; i < MAPLE_NODE_SLOTS; i++) {
6919                         if (min + i > max)
6920                                 pr_cont("OUT OF RANGE: ");
6921                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6922                                         min + i, min + i, depth);
6923                 }
6924                 break;
6925         case maple_leaf_64:
6926         case maple_range_64:
6927                 mt_dump_range64(mt, entry, min, max, depth);
6928                 break;
6929         case maple_arange_64:
6930                 mt_dump_arange64(mt, entry, min, max, depth);
6931                 break;
6932
6933         default:
6934                 pr_cont(" UNKNOWN TYPE\n");
6935         }
6936 }
6937
6938 void mt_dump(const struct maple_tree *mt)
6939 {
6940         void *entry = rcu_dereference_check(mt->ma_root, mt_locked(mt));
6941
6942         pr_info("maple_tree(%p) flags %X, height %u root %p\n",
6943                  mt, mt->ma_flags, mt_height(mt), entry);
6944         if (!xa_is_node(entry))
6945                 mt_dump_entry(entry, 0, 0, 0);
6946         else if (entry)
6947                 mt_dump_node(mt, entry, 0, mt_node_max(entry), 0);
6948 }
6949 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_dump);
6950
6951 /*
6952  * Calculate the maximum gap in a node and check if that's what is reported in
6953  * the parent (unless root).
6954  */
6955 static void mas_validate_gaps(struct ma_state *mas)
6956 {
6957         struct maple_enode *mte = mas->node;
6958         struct maple_node *p_mn;
6959         unsigned long gap = 0, max_gap = 0;
6960         unsigned long p_end, p_start = mas->min;
6961         unsigned char p_slot;
6962         unsigned long *gaps = NULL;
6963         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6964         int i;
6965
6966         if (ma_is_dense(mte_node_type(mte))) {
6967                 for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6968                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6969                                 if (gap > max_gap)
6970                                         max_gap = gap;
6971                                 gap = 0;
6972                                 continue;
6973                         }
6974                         gap++;
6975                 }
6976                 goto counted;
6977         }
6978
6979         gaps = ma_gaps(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6980         for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6981                 p_end = mas_logical_pivot(mas, pivots, i, mte_node_type(mte));
6982
6983                 if (!gaps) {
6984                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6985                                 gap = 0;
6986                                 goto not_empty;
6987                         }
6988
6989                         gap += p_end - p_start + 1;
6990                 } else {
6991                         void *entry = mas_get_slot(mas, i);
6992
6993                         gap = gaps[i];
6994                         if (!entry) {
6995                                 if (gap != p_end - p_start + 1) {
6996                                         pr_err("%p[%u] -> %p %lu != %lu - %lu + 1\n",
6997                                                 mas_mn(mas), i,
6998                                                 mas_get_slot(mas, i), gap,
6999                                                 p_end, p_start);
7000                                         mt_dump(mas->tree);
7001
7002                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
7003                                                 gap != p_end - p_start + 1);
7004                                 }
7005                         } else {
7006                                 if (gap > p_end - p_start + 1) {
7007                                         pr_err("%p[%u] %lu >= %lu - %lu + 1 (%lu)\n",
7008                                         mas_mn(mas), i, gap, p_end, p_start,
7009                                         p_end - p_start + 1);
7010                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
7011                                                 gap > p_end - p_start + 1);
7012                                 }
7013                         }
7014                 }
7015
7016                 if (gap > max_gap)
7017                         max_gap = gap;
7018 not_empty:
7019                 p_start = p_end + 1;
7020                 if (p_end >= mas->max)
7021                         break;
7022         }
7023
7024 counted:
7025         if (mte_is_root(mte))
7026                 return;
7027
7028         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
7029         p_mn = mte_parent(mte);
7030         MT_BUG_ON(mas->tree, max_gap > mas->max);
7031         if (ma_gaps(p_mn, mas_parent_enum(mas, mte))[p_slot] != max_gap) {
7032                 pr_err("gap %p[%u] != %lu\n", p_mn, p_slot, max_gap);
7033                 mt_dump(mas->tree);
7034         }
7035
7036         MT_BUG_ON(mas->tree,
7037                   ma_gaps(p_mn, mas_parent_enum(mas, mte))[p_slot] != max_gap);
7038 }
7039
7040 static void mas_validate_parent_slot(struct ma_state *mas)
7041 {
7042         struct maple_node *parent;
7043         struct maple_enode *node;
7044         enum maple_type p_type = mas_parent_enum(mas, mas->node);
7045         unsigned char p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
7046         void __rcu **slots;
7047         int i;
7048
7049         if (mte_is_root(mas->node))
7050                 return;
7051
7052         parent = mte_parent(mas->node);
7053         slots = ma_slots(parent, p_type);
7054         MT_BUG_ON(mas->tree, mas_mn(mas) == parent);
7055
7056         /* Check prev/next parent slot for duplicate node entry */
7057
7058         for (i = 0; i < mt_slots[p_type]; i++) {
7059                 node = mas_slot(mas, slots, i);
7060                 if (i == p_slot) {
7061                         if (node != mas->node)
7062                                 pr_err("parent %p[%u] does not have %p\n",
7063                                         parent, i, mas_mn(mas));
7064                         MT_BUG_ON(mas->tree, node != mas->node);
7065                 } else if (node == mas->node) {
7066                         pr_err("Invalid child %p at parent %p[%u] p_slot %u\n",
7067                                mas_mn(mas), parent, i, p_slot);
7068                         MT_BUG_ON(mas->tree, node == mas->node);
7069                 }
7070         }
7071 }
7072
7073 static void mas_validate_child_slot(struct ma_state *mas)
7074 {
7075         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7076         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7077         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mas->node), type);
7078         struct maple_enode *child;
7079         unsigned char i;
7080
7081         if (mte_is_leaf(mas->node))
7082                 return;
7083
7084         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7085                 child = mas_slot(mas, slots, i);
7086                 if (!pivots[i] || pivots[i] == mas->max)
7087                         break;
7088
7089                 if (!child)
7090                         break;
7091
7092                 if (mte_parent_slot(child) != i) {
7093                         pr_err("Slot error at %p[%u]: child %p has pslot %u\n",
7094                                mas_mn(mas), i, mte_to_node(child),
7095                                mte_parent_slot(child));
7096                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7097                 }
7098
7099                 if (mte_parent(child) != mte_to_node(mas->node)) {
7100                         pr_err("child %p has parent %p not %p\n",
7101                                mte_to_node(child), mte_parent(child),
7102                                mte_to_node(mas->node));
7103                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7104                 }
7105         }
7106 }
7107
7108 /*
7109  * Validate all pivots are within mas->min and mas->max.
7110  */
7111 static void mas_validate_limits(struct ma_state *mas)
7112 {
7113         int i;
7114         unsigned long prev_piv = 0;
7115         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7116         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7117         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
7118
7119         /* all limits are fine here. */
7120         if (mte_is_root(mas->node))
7121                 return;
7122
7123         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7124                 unsigned long piv;
7125
7126                 piv = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, type);
7127
7128                 if (!piv && (i != 0))
7129                         break;
7130
7131                 if (!mte_is_leaf(mas->node)) {
7132                         void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7133
7134                         if (!entry)
7135                                 pr_err("%p[%u] cannot be null\n",
7136                                        mas_mn(mas), i);
7137
7138                         MT_BUG_ON(mas->tree, !entry);
7139                 }
7140
7141                 if (prev_piv > piv) {
7142                         pr_err("%p[%u] piv %lu < prev_piv %lu\n",
7143                                 mas_mn(mas), i, piv, prev_piv);
7144                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < prev_piv);
7145                 }
7146
7147                 if (piv < mas->min) {
7148                         pr_err("%p[%u] %lu < %lu\n", mas_mn(mas), i,
7149                                 piv, mas->min);
7150                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < mas->min);
7151                 }
7152                 if (piv > mas->max) {
7153                         pr_err("%p[%u] %lu > %lu\n", mas_mn(mas), i,
7154                                 piv, mas->max);
7155                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv > mas->max);
7156                 }
7157                 prev_piv = piv;
7158                 if (piv == mas->max)
7159                         break;
7160         }
7161         for (i += 1; i < mt_slots[type]; i++) {
7162                 void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7163
7164                 if (entry && (i != mt_slots[type] - 1)) {
7165                         pr_err("%p[%u] should not have entry %p\n", mas_mn(mas),
7166                                i, entry);
7167                         MT_BUG_ON(mas->tree, entry != NULL);
7168                 }
7169
7170                 if (i < mt_pivots[type]) {
7171                         unsigned long piv = pivots[i];
7172
7173                         if (!piv)
7174                                 continue;
7175
7176                         pr_err("%p[%u] should not have piv %lu\n",
7177                                mas_mn(mas), i, piv);
7178                         MT_BUG_ON(mas->tree, i < mt_pivots[type] - 1);
7179                 }
7180         }
7181 }
7182
7183 static void mt_validate_nulls(struct maple_tree *mt)
7184 {
7185         void *entry, *last = (void *)1;
7186         unsigned char offset = 0;
7187         void __rcu **slots;
7188         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7189
7190         mas_start(&mas);
7191         if (mas_is_none(&mas) || (mas.node == MAS_ROOT))
7192                 return;
7193
7194         while (!mte_is_leaf(mas.node))
7195                 mas_descend(&mas);
7196
7197         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), mte_node_type(mas.node));
7198         do {
7199                 entry = mas_slot(&mas, slots, offset);
7200                 if (!last && !entry) {
7201                         pr_err("Sequential nulls end at %p[%u]\n",
7202                                 mas_mn(&mas), offset);
7203                 }
7204                 MT_BUG_ON(mt, !last && !entry);
7205                 last = entry;
7206                 if (offset == mas_data_end(&mas)) {
7207                         mas_next_node(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX);
7208                         if (mas_is_none(&mas))
7209                                 return;
7210                         offset = 0;
7211                         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node),
7212                                          mte_node_type(mas.node));
7213                 } else {
7214                         offset++;
7215                 }
7216
7217         } while (!mas_is_none(&mas));
7218 }
7219
7220 /*
7221  * validate a maple tree by checking:
7222  * 1. The limits (pivots are within mas->min to mas->max)
7223  * 2. The gap is correctly set in the parents
7224  */
7225 void mt_validate(struct maple_tree *mt)
7226 {
7227         unsigned char end;
7228
7229         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7230         rcu_read_lock();
7231         mas_start(&mas);
7232         if (!mas_searchable(&mas))
7233                 goto done;
7234
7235         mas_first_entry(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX, mte_node_type(mas.node));
7236         while (!mas_is_none(&mas)) {
7237                 MT_BUG_ON(mas.tree, mte_dead_node(mas.node));
7238                 if (!mte_is_root(mas.node)) {
7239                         end = mas_data_end(&mas);
7240                         if ((end < mt_min_slot_count(mas.node)) &&
7241                             (mas.max != ULONG_MAX)) {
7242                                 pr_err("Invalid size %u of %p\n", end,
7243                                 mas_mn(&mas));
7244                                 MT_BUG_ON(mas.tree, 1);
7245                         }
7246
7247                 }
7248                 mas_validate_parent_slot(&mas);
7249                 mas_validate_child_slot(&mas);
7250                 mas_validate_limits(&mas);
7251                 if (mt_is_alloc(mt))
7252                         mas_validate_gaps(&mas);
7253                 mas_dfs_postorder(&mas, ULONG_MAX);
7254         }
7255         mt_validate_nulls(mt);
7256 done:
7257         rcu_read_unlock();
7258
7259 }
7260 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_validate);
7261
7262 #endif /* CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE */