vfs, security: Fix automount superblock LSM init problem, preventing NFS sb sharing
[platform/kernel/linux-rpi.git] / lib / maple_tree.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
2 /*
3  * Maple Tree implementation
4  * Copyright (c) 2018-2022 Oracle Corporation
5  * Authors: Liam R. Howlett <Liam.Howlett@oracle.com>
6  *          Matthew Wilcox <willy@infradead.org>
7  */
8
9 /*
10  * DOC: Interesting implementation details of the Maple Tree
11  *
12  * Each node type has a number of slots for entries and a number of slots for
13  * pivots.  In the case of dense nodes, the pivots are implied by the position
14  * and are simply the slot index + the minimum of the node.
15  *
16  * In regular B-Tree terms, pivots are called keys.  The term pivot is used to
17  * indicate that the tree is specifying ranges,  Pivots may appear in the
18  * subtree with an entry attached to the value where as keys are unique to a
19  * specific position of a B-tree.  Pivot values are inclusive of the slot with
20  * the same index.
21  *
22  *
23  * The following illustrates the layout of a range64 nodes slots and pivots.
24  *
25  *
26  *  Slots -> | 0 | 1 | 2 | ... | 12 | 13 | 14 | 15 |
27  *           ┬   ┬   ┬   ┬     ┬    ┬    ┬    ┬    ┬
28  *           │   │   │   │     │    │    │    │    └─ Implied maximum
29  *           │   │   │   │     │    │    │    └─ Pivot 14
30  *           │   │   │   │     │    │    └─ Pivot 13
31  *           │   │   │   │     │    └─ Pivot 12
32  *           │   │   │   │     └─ Pivot 11
33  *           │   │   │   └─ Pivot 2
34  *           │   │   └─ Pivot 1
35  *           │   └─ Pivot 0
36  *           └─  Implied minimum
37  *
38  * Slot contents:
39  *  Internal (non-leaf) nodes contain pointers to other nodes.
40  *  Leaf nodes contain entries.
41  *
42  * The location of interest is often referred to as an offset.  All offsets have
43  * a slot, but the last offset has an implied pivot from the node above (or
44  * UINT_MAX for the root node.
45  *
46  * Ranges complicate certain write activities.  When modifying any of
47  * the B-tree variants, it is known that one entry will either be added or
48  * deleted.  When modifying the Maple Tree, one store operation may overwrite
49  * the entire data set, or one half of the tree, or the middle half of the tree.
50  *
51  */
52
53
54 #include <linux/maple_tree.h>
55 #include <linux/xarray.h>
56 #include <linux/types.h>
57 #include <linux/export.h>
58 #include <linux/slab.h>
59 #include <linux/limits.h>
60 #include <asm/barrier.h>
61
62 #define CREATE_TRACE_POINTS
63 #include <trace/events/maple_tree.h>
64
65 #define MA_ROOT_PARENT 1
66
67 /*
68  * Maple state flags
69  * * MA_STATE_BULK              - Bulk insert mode
70  * * MA_STATE_REBALANCE         - Indicate a rebalance during bulk insert
71  * * MA_STATE_PREALLOC          - Preallocated nodes, WARN_ON allocation
72  */
73 #define MA_STATE_BULK           1
74 #define MA_STATE_REBALANCE      2
75 #define MA_STATE_PREALLOC       4
76
77 #define ma_parent_ptr(x) ((struct maple_pnode *)(x))
78 #define ma_mnode_ptr(x) ((struct maple_node *)(x))
79 #define ma_enode_ptr(x) ((struct maple_enode *)(x))
80 static struct kmem_cache *maple_node_cache;
81
82 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
83 static const unsigned long mt_max[] = {
84         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS,
85         [maple_leaf_64]         = ULONG_MAX,
86         [maple_range_64]        = ULONG_MAX,
87         [maple_arange_64]       = ULONG_MAX,
88 };
89 #define mt_node_max(x) mt_max[mte_node_type(x)]
90 #endif
91
92 static const unsigned char mt_slots[] = {
93         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS,
94         [maple_leaf_64]         = MAPLE_RANGE64_SLOTS,
95         [maple_range_64]        = MAPLE_RANGE64_SLOTS,
96         [maple_arange_64]       = MAPLE_ARANGE64_SLOTS,
97 };
98 #define mt_slot_count(x) mt_slots[mte_node_type(x)]
99
100 static const unsigned char mt_pivots[] = {
101         [maple_dense]           = 0,
102         [maple_leaf_64]         = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1,
103         [maple_range_64]        = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1,
104         [maple_arange_64]       = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1,
105 };
106 #define mt_pivot_count(x) mt_pivots[mte_node_type(x)]
107
108 static const unsigned char mt_min_slots[] = {
109         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS / 2,
110         [maple_leaf_64]         = (MAPLE_RANGE64_SLOTS / 2) - 2,
111         [maple_range_64]        = (MAPLE_RANGE64_SLOTS / 2) - 2,
112         [maple_arange_64]       = (MAPLE_ARANGE64_SLOTS / 2) - 1,
113 };
114 #define mt_min_slot_count(x) mt_min_slots[mte_node_type(x)]
115
116 #define MAPLE_BIG_NODE_SLOTS    (MAPLE_RANGE64_SLOTS * 2 + 2)
117 #define MAPLE_BIG_NODE_GAPS     (MAPLE_ARANGE64_SLOTS * 2 + 1)
118
119 struct maple_big_node {
120         struct maple_pnode *parent;
121         unsigned long pivot[MAPLE_BIG_NODE_SLOTS - 1];
122         union {
123                 struct maple_enode *slot[MAPLE_BIG_NODE_SLOTS];
124                 struct {
125                         unsigned long padding[MAPLE_BIG_NODE_GAPS];
126                         unsigned long gap[MAPLE_BIG_NODE_GAPS];
127                 };
128         };
129         unsigned char b_end;
130         enum maple_type type;
131 };
132
133 /*
134  * The maple_subtree_state is used to build a tree to replace a segment of an
135  * existing tree in a more atomic way.  Any walkers of the older tree will hit a
136  * dead node and restart on updates.
137  */
138 struct maple_subtree_state {
139         struct ma_state *orig_l;        /* Original left side of subtree */
140         struct ma_state *orig_r;        /* Original right side of subtree */
141         struct ma_state *l;             /* New left side of subtree */
142         struct ma_state *m;             /* New middle of subtree (rare) */
143         struct ma_state *r;             /* New right side of subtree */
144         struct ma_topiary *free;        /* nodes to be freed */
145         struct ma_topiary *destroy;     /* Nodes to be destroyed (walked and freed) */
146         struct maple_big_node *bn;
147 };
148
149 #ifdef CONFIG_KASAN_STACK
150 /* Prevent mas_wr_bnode() from exceeding the stack frame limit */
151 #define noinline_for_kasan noinline_for_stack
152 #else
153 #define noinline_for_kasan inline
154 #endif
155
156 /* Functions */
157 static inline struct maple_node *mt_alloc_one(gfp_t gfp)
158 {
159         return kmem_cache_alloc(maple_node_cache, gfp);
160 }
161
162 static inline int mt_alloc_bulk(gfp_t gfp, size_t size, void **nodes)
163 {
164         return kmem_cache_alloc_bulk(maple_node_cache, gfp, size, nodes);
165 }
166
167 static inline void mt_free_bulk(size_t size, void __rcu **nodes)
168 {
169         kmem_cache_free_bulk(maple_node_cache, size, (void **)nodes);
170 }
171
172 static void mt_free_rcu(struct rcu_head *head)
173 {
174         struct maple_node *node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
175
176         kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
177 }
178
179 /*
180  * ma_free_rcu() - Use rcu callback to free a maple node
181  * @node: The node to free
182  *
183  * The maple tree uses the parent pointer to indicate this node is no longer in
184  * use and will be freed.
185  */
186 static void ma_free_rcu(struct maple_node *node)
187 {
188         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         MAS_BUG_ON(mas, 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(const struct ma_state *mas)
244 {
245         return mas->node == MAS_ROOT;
246 }
247
248 static inline bool mas_is_start(const 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_type() - Return the maple_type of the parent from the stored
429  * parent type.
430  * @mas: The maple state
431  * @enode: The maple_enode to extract the parent's enum
432  * Return: The node->parent maple_type
433  */
434 static inline
435 enum maple_type mas_parent_type(struct ma_state *mas, struct maple_enode *enode)
436 {
437         unsigned long p_type;
438
439         p_type = (unsigned long)mte_to_node(enode)->parent;
440         if (WARN_ON(p_type & MAPLE_PARENT_ROOT))
441                 return 0;
442
443         p_type &= MAPLE_NODE_MASK;
444         p_type &= ~mte_parent_slot_mask(p_type);
445         switch (p_type) {
446         case MAPLE_PARENT_RANGE64: /* or MAPLE_PARENT_ARANGE64 */
447                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
448                         return maple_arange_64;
449                 return maple_range_64;
450         }
451
452         return 0;
453 }
454
455 /*
456  * mas_set_parent() - Set the parent node and encode the slot
457  * @enode: The encoded maple node.
458  * @parent: The encoded maple node that is the parent of @enode.
459  * @slot: The slot that @enode resides in @parent.
460  *
461  * Slot number is encoded in the enode->parent bit 3-6 or 2-6, depending on the
462  * parent type.
463  */
464 static inline
465 void mas_set_parent(struct ma_state *mas, struct maple_enode *enode,
466                     const struct maple_enode *parent, unsigned char slot)
467 {
468         unsigned long val = (unsigned long)parent;
469         unsigned long shift;
470         unsigned long type;
471         enum maple_type p_type = mte_node_type(parent);
472
473         MAS_BUG_ON(mas, p_type == maple_dense);
474         MAS_BUG_ON(mas, p_type == maple_leaf_64);
475
476         switch (p_type) {
477         case maple_range_64:
478         case maple_arange_64:
479                 shift = MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
480                 type = MAPLE_PARENT_RANGE64;
481                 break;
482         default:
483         case maple_dense:
484         case maple_leaf_64:
485                 shift = type = 0;
486                 break;
487         }
488
489         val &= ~MAPLE_NODE_MASK; /* Clear all node metadata in parent */
490         val |= (slot << shift) | type;
491         mte_to_node(enode)->parent = ma_parent_ptr(val);
492 }
493
494 /*
495  * mte_parent_slot() - get the parent slot of @enode.
496  * @enode: The encoded maple node.
497  *
498  * Return: The slot in the parent node where @enode resides.
499  */
500 static inline unsigned int mte_parent_slot(const struct maple_enode *enode)
501 {
502         unsigned long val = (unsigned long)mte_to_node(enode)->parent;
503
504         if (val & MA_ROOT_PARENT)
505                 return 0;
506
507         /*
508          * Okay to use MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK as the last bit will be lost
509          * by shift if the parent shift is MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT
510          */
511         return (val & MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK) >> mte_parent_shift(val);
512 }
513
514 /*
515  * mte_parent() - Get the parent of @node.
516  * @node: The encoded maple node.
517  *
518  * Return: The parent maple node.
519  */
520 static inline struct maple_node *mte_parent(const struct maple_enode *enode)
521 {
522         return (void *)((unsigned long)
523                         (mte_to_node(enode)->parent) & ~MAPLE_NODE_MASK);
524 }
525
526 /*
527  * ma_dead_node() - check if the @enode is dead.
528  * @enode: The encoded maple node
529  *
530  * Return: true if dead, false otherwise.
531  */
532 static inline bool ma_dead_node(const struct maple_node *node)
533 {
534         struct maple_node *parent;
535
536         /* Do not reorder reads from the node prior to the parent check */
537         smp_rmb();
538         parent = (void *)((unsigned long) node->parent & ~MAPLE_NODE_MASK);
539         return (parent == node);
540 }
541
542 /*
543  * mte_dead_node() - check if the @enode is dead.
544  * @enode: The encoded maple node
545  *
546  * Return: true if dead, false otherwise.
547  */
548 static inline bool mte_dead_node(const struct maple_enode *enode)
549 {
550         struct maple_node *parent, *node;
551
552         node = mte_to_node(enode);
553         /* Do not reorder reads from the node prior to the parent check */
554         smp_rmb();
555         parent = mte_parent(enode);
556         return (parent == node);
557 }
558
559 /*
560  * mas_allocated() - Get the number of nodes allocated in a maple state.
561  * @mas: The maple state
562  *
563  * The ma_state alloc member is overloaded to hold a pointer to the first
564  * allocated node or to the number of requested nodes to allocate.  If bit 0 is
565  * set, then the alloc contains the number of requested nodes.  If there is an
566  * allocated node, then the total allocated nodes is in that node.
567  *
568  * Return: The total number of nodes allocated
569  */
570 static inline unsigned long mas_allocated(const struct ma_state *mas)
571 {
572         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1))
573                 return 0;
574
575         return mas->alloc->total;
576 }
577
578 /*
579  * mas_set_alloc_req() - Set the requested number of allocations.
580  * @mas: the maple state
581  * @count: the number of allocations.
582  *
583  * The requested number of allocations is either in the first allocated node,
584  * located in @mas->alloc->request_count, or directly in @mas->alloc if there is
585  * no allocated node.  Set the request either in the node or do the necessary
586  * encoding to store in @mas->alloc directly.
587  */
588 static inline void mas_set_alloc_req(struct ma_state *mas, unsigned long count)
589 {
590         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)) {
591                 if (!count)
592                         mas->alloc = NULL;
593                 else
594                         mas->alloc = (struct maple_alloc *)(((count) << 1U) | 1U);
595                 return;
596         }
597
598         mas->alloc->request_count = count;
599 }
600
601 /*
602  * mas_alloc_req() - get the requested number of allocations.
603  * @mas: The maple state
604  *
605  * The alloc count is either stored directly in @mas, or in
606  * @mas->alloc->request_count if there is at least one node allocated.  Decode
607  * the request count if it's stored directly in @mas->alloc.
608  *
609  * Return: The allocation request count.
610  */
611 static inline unsigned int mas_alloc_req(const struct ma_state *mas)
612 {
613         if ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)
614                 return (unsigned long)(mas->alloc) >> 1;
615         else if (mas->alloc)
616                 return mas->alloc->request_count;
617         return 0;
618 }
619
620 /*
621  * ma_pivots() - Get a pointer to the maple node pivots.
622  * @node - the maple node
623  * @type - the node type
624  *
625  * In the event of a dead node, this array may be %NULL
626  *
627  * Return: A pointer to the maple node pivots
628  */
629 static inline unsigned long *ma_pivots(struct maple_node *node,
630                                            enum maple_type type)
631 {
632         switch (type) {
633         case maple_arange_64:
634                 return node->ma64.pivot;
635         case maple_range_64:
636         case maple_leaf_64:
637                 return node->mr64.pivot;
638         case maple_dense:
639                 return NULL;
640         }
641         return NULL;
642 }
643
644 /*
645  * ma_gaps() - Get a pointer to the maple node gaps.
646  * @node - the maple node
647  * @type - the node type
648  *
649  * Return: A pointer to the maple node gaps
650  */
651 static inline unsigned long *ma_gaps(struct maple_node *node,
652                                      enum maple_type type)
653 {
654         switch (type) {
655         case maple_arange_64:
656                 return node->ma64.gap;
657         case maple_range_64:
658         case maple_leaf_64:
659         case maple_dense:
660                 return NULL;
661         }
662         return NULL;
663 }
664
665 /*
666  * mas_pivot() - Get the pivot at @piv of the maple encoded node.
667  * @mas: The maple state.
668  * @piv: The pivot.
669  *
670  * Return: the pivot at @piv of @mn.
671  */
672 static inline unsigned long mas_pivot(struct ma_state *mas, unsigned char piv)
673 {
674         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
675         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
676
677         if (MAS_WARN_ON(mas, piv >= mt_pivots[type])) {
678                 mas_set_err(mas, -EIO);
679                 return 0;
680         }
681
682         switch (type) {
683         case maple_arange_64:
684                 return node->ma64.pivot[piv];
685         case maple_range_64:
686         case maple_leaf_64:
687                 return node->mr64.pivot[piv];
688         case maple_dense:
689                 return 0;
690         }
691         return 0;
692 }
693
694 /*
695  * mas_safe_pivot() - get the pivot at @piv or mas->max.
696  * @mas: The maple state
697  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
698  * @piv: The pivot to fetch
699  * @type: The maple node type
700  *
701  * Return: The pivot at @piv within the limit of the @pivots array, @mas->max
702  * otherwise.
703  */
704 static inline unsigned long
705 mas_safe_pivot(const struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
706                unsigned char piv, enum maple_type type)
707 {
708         if (piv >= mt_pivots[type])
709                 return mas->max;
710
711         return pivots[piv];
712 }
713
714 /*
715  * mas_safe_min() - Return the minimum for a given offset.
716  * @mas: The maple state
717  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
718  * @offset: The offset into the pivot array
719  *
720  * Return: The minimum range value that is contained in @offset.
721  */
722 static inline unsigned long
723 mas_safe_min(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots, unsigned char offset)
724 {
725         if (likely(offset))
726                 return pivots[offset - 1] + 1;
727
728         return mas->min;
729 }
730
731 /*
732  * mas_logical_pivot() - Get the logical pivot of a given offset.
733  * @mas: The maple state
734  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
735  * @offset: The offset into the pivot array
736  * @type: The maple node type
737  *
738  * When there is no value at a pivot (beyond the end of the data), then the
739  * pivot is actually @mas->max.
740  *
741  * Return: the logical pivot of a given @offset.
742  */
743 static inline unsigned long
744 mas_logical_pivot(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
745                   unsigned char offset, enum maple_type type)
746 {
747         unsigned long lpiv = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
748
749         if (likely(lpiv))
750                 return lpiv;
751
752         if (likely(offset))
753                 return mas->max;
754
755         return lpiv;
756 }
757
758 /*
759  * mte_set_pivot() - Set a pivot to a value in an encoded maple node.
760  * @mn: The encoded maple node
761  * @piv: The pivot offset
762  * @val: The value of the pivot
763  */
764 static inline void mte_set_pivot(struct maple_enode *mn, unsigned char piv,
765                                 unsigned long val)
766 {
767         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
768         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
769
770         BUG_ON(piv >= mt_pivots[type]);
771         switch (type) {
772         default:
773         case maple_range_64:
774         case maple_leaf_64:
775                 node->mr64.pivot[piv] = val;
776                 break;
777         case maple_arange_64:
778                 node->ma64.pivot[piv] = val;
779                 break;
780         case maple_dense:
781                 break;
782         }
783
784 }
785
786 /*
787  * ma_slots() - Get a pointer to the maple node slots.
788  * @mn: The maple node
789  * @mt: The maple node type
790  *
791  * Return: A pointer to the maple node slots
792  */
793 static inline void __rcu **ma_slots(struct maple_node *mn, enum maple_type mt)
794 {
795         switch (mt) {
796         default:
797         case maple_arange_64:
798                 return mn->ma64.slot;
799         case maple_range_64:
800         case maple_leaf_64:
801                 return mn->mr64.slot;
802         case maple_dense:
803                 return mn->slot;
804         }
805 }
806
807 static inline bool mt_locked(const struct maple_tree *mt)
808 {
809         return mt_external_lock(mt) ? mt_lock_is_held(mt) :
810                 lockdep_is_held(&mt->ma_lock);
811 }
812
813 static inline void *mt_slot(const struct maple_tree *mt,
814                 void __rcu **slots, unsigned char offset)
815 {
816         return rcu_dereference_check(slots[offset], mt_locked(mt));
817 }
818
819 static inline void *mt_slot_locked(struct maple_tree *mt, void __rcu **slots,
820                                    unsigned char offset)
821 {
822         return rcu_dereference_protected(slots[offset], mt_locked(mt));
823 }
824 /*
825  * mas_slot_locked() - Get the slot value when holding the maple tree lock.
826  * @mas: The maple state
827  * @slots: The pointer to the slots
828  * @offset: The offset into the slots array to fetch
829  *
830  * Return: The entry stored in @slots at the @offset.
831  */
832 static inline void *mas_slot_locked(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
833                                        unsigned char offset)
834 {
835         return mt_slot_locked(mas->tree, slots, offset);
836 }
837
838 /*
839  * mas_slot() - Get the slot value when not holding the maple tree lock.
840  * @mas: The maple state
841  * @slots: The pointer to the slots
842  * @offset: The offset into the slots array to fetch
843  *
844  * Return: The entry stored in @slots at the @offset
845  */
846 static inline void *mas_slot(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
847                              unsigned char offset)
848 {
849         return mt_slot(mas->tree, slots, offset);
850 }
851
852 /*
853  * mas_root() - Get the maple tree root.
854  * @mas: The maple state.
855  *
856  * Return: The pointer to the root of the tree
857  */
858 static inline void *mas_root(struct ma_state *mas)
859 {
860         return rcu_dereference_check(mas->tree->ma_root, mt_locked(mas->tree));
861 }
862
863 static inline void *mt_root_locked(struct maple_tree *mt)
864 {
865         return rcu_dereference_protected(mt->ma_root, mt_locked(mt));
866 }
867
868 /*
869  * mas_root_locked() - Get the maple tree root when holding the maple tree lock.
870  * @mas: The maple state.
871  *
872  * Return: The pointer to the root of the tree
873  */
874 static inline void *mas_root_locked(struct ma_state *mas)
875 {
876         return mt_root_locked(mas->tree);
877 }
878
879 static inline struct maple_metadata *ma_meta(struct maple_node *mn,
880                                              enum maple_type mt)
881 {
882         switch (mt) {
883         case maple_arange_64:
884                 return &mn->ma64.meta;
885         default:
886                 return &mn->mr64.meta;
887         }
888 }
889
890 /*
891  * ma_set_meta() - Set the metadata information of a node.
892  * @mn: The maple node
893  * @mt: The maple node type
894  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
895  * @end: The end of the data in this node.
896  */
897 static inline void ma_set_meta(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
898                                unsigned char offset, unsigned char end)
899 {
900         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
901
902         meta->gap = offset;
903         meta->end = end;
904 }
905
906 /*
907  * mt_clear_meta() - clear the metadata information of a node, if it exists
908  * @mt: The maple tree
909  * @mn: The maple node
910  * @type: The maple node type
911  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
912  * @end: The end of the data in this node.
913  */
914 static inline void mt_clear_meta(struct maple_tree *mt, struct maple_node *mn,
915                                   enum maple_type type)
916 {
917         struct maple_metadata *meta;
918         unsigned long *pivots;
919         void __rcu **slots;
920         void *next;
921
922         switch (type) {
923         case maple_range_64:
924                 pivots = mn->mr64.pivot;
925                 if (unlikely(pivots[MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2])) {
926                         slots = mn->mr64.slot;
927                         next = mt_slot_locked(mt, slots,
928                                               MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1);
929                         if (unlikely((mte_to_node(next) &&
930                                       mte_node_type(next))))
931                                 return; /* no metadata, could be node */
932                 }
933                 fallthrough;
934         case maple_arange_64:
935                 meta = ma_meta(mn, type);
936                 break;
937         default:
938                 return;
939         }
940
941         meta->gap = 0;
942         meta->end = 0;
943 }
944
945 /*
946  * ma_meta_end() - Get the data end of a node from the metadata
947  * @mn: The maple node
948  * @mt: The maple node type
949  */
950 static inline unsigned char ma_meta_end(struct maple_node *mn,
951                                         enum maple_type mt)
952 {
953         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
954
955         return meta->end;
956 }
957
958 /*
959  * ma_meta_gap() - Get the largest gap location of a node from the metadata
960  * @mn: The maple node
961  * @mt: The maple node type
962  */
963 static inline unsigned char ma_meta_gap(struct maple_node *mn,
964                                         enum maple_type mt)
965 {
966         return mn->ma64.meta.gap;
967 }
968
969 /*
970  * ma_set_meta_gap() - Set the largest gap location in a nodes metadata
971  * @mn: The maple node
972  * @mn: The maple node type
973  * @offset: The location of the largest gap.
974  */
975 static inline void ma_set_meta_gap(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
976                                    unsigned char offset)
977 {
978
979         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
980
981         meta->gap = offset;
982 }
983
984 /*
985  * mat_add() - Add a @dead_enode to the ma_topiary of a list of dead nodes.
986  * @mat - the ma_topiary, a linked list of dead nodes.
987  * @dead_enode - the node to be marked as dead and added to the tail of the list
988  *
989  * Add the @dead_enode to the linked list in @mat.
990  */
991 static inline void mat_add(struct ma_topiary *mat,
992                            struct maple_enode *dead_enode)
993 {
994         mte_set_node_dead(dead_enode);
995         mte_to_mat(dead_enode)->next = NULL;
996         if (!mat->tail) {
997                 mat->tail = mat->head = dead_enode;
998                 return;
999         }
1000
1001         mte_to_mat(mat->tail)->next = dead_enode;
1002         mat->tail = dead_enode;
1003 }
1004
1005 static void mte_destroy_walk(struct maple_enode *, struct maple_tree *);
1006 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used);
1007
1008 /*
1009  * mas_mat_free() - Free all nodes in a dead list.
1010  * @mas - the maple state
1011  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
1012  *
1013  * Free walk a dead list.
1014  */
1015 static void mas_mat_free(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
1016 {
1017         struct maple_enode *next;
1018
1019         while (mat->head) {
1020                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
1021                 mas_free(mas, mat->head);
1022                 mat->head = next;
1023         }
1024 }
1025
1026 /*
1027  * mas_mat_destroy() - Free all nodes and subtrees in a dead list.
1028  * @mas - the maple state
1029  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
1030  *
1031  * Destroy walk a dead list.
1032  */
1033 static void mas_mat_destroy(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
1034 {
1035         struct maple_enode *next;
1036
1037         while (mat->head) {
1038                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
1039                 mte_destroy_walk(mat->head, mat->mtree);
1040                 mat->head = next;
1041         }
1042 }
1043 /*
1044  * mas_descend() - Descend into the slot stored in the ma_state.
1045  * @mas - the maple state.
1046  *
1047  * Note: Not RCU safe, only use in write side or debug code.
1048  */
1049 static inline void mas_descend(struct ma_state *mas)
1050 {
1051         enum maple_type type;
1052         unsigned long *pivots;
1053         struct maple_node *node;
1054         void __rcu **slots;
1055
1056         node = mas_mn(mas);
1057         type = mte_node_type(mas->node);
1058         pivots = ma_pivots(node, type);
1059         slots = ma_slots(node, type);
1060
1061         if (mas->offset)
1062                 mas->min = pivots[mas->offset - 1] + 1;
1063         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
1064         mas->node = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
1065 }
1066
1067 /*
1068  * mte_set_gap() - Set a maple node gap.
1069  * @mn: The encoded maple node
1070  * @gap: The offset of the gap to set
1071  * @val: The gap value
1072  */
1073 static inline void mte_set_gap(const struct maple_enode *mn,
1074                                  unsigned char gap, unsigned long val)
1075 {
1076         switch (mte_node_type(mn)) {
1077         default:
1078                 break;
1079         case maple_arange_64:
1080                 mte_to_node(mn)->ma64.gap[gap] = val;
1081                 break;
1082         }
1083 }
1084
1085 /*
1086  * mas_ascend() - Walk up a level of the tree.
1087  * @mas: The maple state
1088  *
1089  * Sets the @mas->max and @mas->min to the correct values when walking up.  This
1090  * may cause several levels of walking up to find the correct min and max.
1091  * May find a dead node which will cause a premature return.
1092  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise
1093  */
1094 static int mas_ascend(struct ma_state *mas)
1095 {
1096         struct maple_enode *p_enode; /* parent enode. */
1097         struct maple_enode *a_enode; /* ancestor enode. */
1098         struct maple_node *a_node; /* ancestor node. */
1099         struct maple_node *p_node; /* parent node. */
1100         unsigned char a_slot;
1101         enum maple_type a_type;
1102         unsigned long min, max;
1103         unsigned long *pivots;
1104         bool set_max = false, set_min = false;
1105
1106         a_node = mas_mn(mas);
1107         if (ma_is_root(a_node)) {
1108                 mas->offset = 0;
1109                 return 0;
1110         }
1111
1112         p_node = mte_parent(mas->node);
1113         if (unlikely(a_node == p_node))
1114                 return 1;
1115
1116         a_type = mas_parent_type(mas, mas->node);
1117         mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
1118         a_enode = mt_mk_node(p_node, a_type);
1119
1120         /* Check to make sure all parent information is still accurate */
1121         if (p_node != mte_parent(mas->node))
1122                 return 1;
1123
1124         mas->node = a_enode;
1125
1126         if (mte_is_root(a_enode)) {
1127                 mas->max = ULONG_MAX;
1128                 mas->min = 0;
1129                 return 0;
1130         }
1131
1132         if (!mas->min)
1133                 set_min = true;
1134
1135         if (mas->max == ULONG_MAX)
1136                 set_max = true;
1137
1138         min = 0;
1139         max = ULONG_MAX;
1140         do {
1141                 p_enode = a_enode;
1142                 a_type = mas_parent_type(mas, p_enode);
1143                 a_node = mte_parent(p_enode);
1144                 a_slot = mte_parent_slot(p_enode);
1145                 a_enode = mt_mk_node(a_node, a_type);
1146                 pivots = ma_pivots(a_node, a_type);
1147
1148                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1149                         return 1;
1150
1151                 if (!set_min && a_slot) {
1152                         set_min = true;
1153                         min = pivots[a_slot - 1] + 1;
1154                 }
1155
1156                 if (!set_max && a_slot < mt_pivots[a_type]) {
1157                         set_max = true;
1158                         max = pivots[a_slot];
1159                 }
1160
1161                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1162                         return 1;
1163
1164                 if (unlikely(ma_is_root(a_node)))
1165                         break;
1166
1167         } while (!set_min || !set_max);
1168
1169         mas->max = max;
1170         mas->min = min;
1171         return 0;
1172 }
1173
1174 /*
1175  * mas_pop_node() - Get a previously allocated maple node from the maple state.
1176  * @mas: The maple state
1177  *
1178  * Return: A pointer to a maple node.
1179  */
1180 static inline struct maple_node *mas_pop_node(struct ma_state *mas)
1181 {
1182         struct maple_alloc *ret, *node = mas->alloc;
1183         unsigned long total = mas_allocated(mas);
1184         unsigned int req = mas_alloc_req(mas);
1185
1186         /* nothing or a request pending. */
1187         if (WARN_ON(!total))
1188                 return NULL;
1189
1190         if (total == 1) {
1191                 /* single allocation in this ma_state */
1192                 mas->alloc = NULL;
1193                 ret = node;
1194                 goto single_node;
1195         }
1196
1197         if (node->node_count == 1) {
1198                 /* Single allocation in this node. */
1199                 mas->alloc = node->slot[0];
1200                 mas->alloc->total = node->total - 1;
1201                 ret = node;
1202                 goto new_head;
1203         }
1204         node->total--;
1205         ret = node->slot[--node->node_count];
1206         node->slot[node->node_count] = NULL;
1207
1208 single_node:
1209 new_head:
1210         if (req) {
1211                 req++;
1212                 mas_set_alloc_req(mas, req);
1213         }
1214
1215         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
1216         return (struct maple_node *)ret;
1217 }
1218
1219 /*
1220  * mas_push_node() - Push a node back on the maple state allocation.
1221  * @mas: The maple state
1222  * @used: The used maple node
1223  *
1224  * Stores the maple node back into @mas->alloc for reuse.  Updates allocated and
1225  * requested node count as necessary.
1226  */
1227 static inline void mas_push_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *used)
1228 {
1229         struct maple_alloc *reuse = (struct maple_alloc *)used;
1230         struct maple_alloc *head = mas->alloc;
1231         unsigned long count;
1232         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1233
1234         count = mas_allocated(mas);
1235
1236         reuse->request_count = 0;
1237         reuse->node_count = 0;
1238         if (count && (head->node_count < MAPLE_ALLOC_SLOTS)) {
1239                 head->slot[head->node_count++] = reuse;
1240                 head->total++;
1241                 goto done;
1242         }
1243
1244         reuse->total = 1;
1245         if ((head) && !((unsigned long)head & 0x1)) {
1246                 reuse->slot[0] = head;
1247                 reuse->node_count = 1;
1248                 reuse->total += head->total;
1249         }
1250
1251         mas->alloc = reuse;
1252 done:
1253         if (requested > 1)
1254                 mas_set_alloc_req(mas, requested - 1);
1255 }
1256
1257 /*
1258  * mas_alloc_nodes() - Allocate nodes into a maple state
1259  * @mas: The maple state
1260  * @gfp: The GFP Flags
1261  */
1262 static inline void mas_alloc_nodes(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
1263 {
1264         struct maple_alloc *node;
1265         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1266         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1267         unsigned int count;
1268         void **slots = NULL;
1269         unsigned int max_req = 0;
1270
1271         if (!requested)
1272                 return;
1273
1274         mas_set_alloc_req(mas, 0);
1275         if (mas->mas_flags & MA_STATE_PREALLOC) {
1276                 if (allocated)
1277                         return;
1278                 WARN_ON(!allocated);
1279         }
1280
1281         if (!allocated || mas->alloc->node_count == MAPLE_ALLOC_SLOTS) {
1282                 node = (struct maple_alloc *)mt_alloc_one(gfp);
1283                 if (!node)
1284                         goto nomem_one;
1285
1286                 if (allocated) {
1287                         node->slot[0] = mas->alloc;
1288                         node->node_count = 1;
1289                 } else {
1290                         node->node_count = 0;
1291                 }
1292
1293                 mas->alloc = node;
1294                 node->total = ++allocated;
1295                 requested--;
1296         }
1297
1298         node = mas->alloc;
1299         node->request_count = 0;
1300         while (requested) {
1301                 max_req = MAPLE_ALLOC_SLOTS - node->node_count;
1302                 slots = (void **)&node->slot[node->node_count];
1303                 max_req = min(requested, max_req);
1304                 count = mt_alloc_bulk(gfp, max_req, slots);
1305                 if (!count)
1306                         goto nomem_bulk;
1307
1308                 if (node->node_count == 0) {
1309                         node->slot[0]->node_count = 0;
1310                         node->slot[0]->request_count = 0;
1311                 }
1312
1313                 node->node_count += count;
1314                 allocated += count;
1315                 node = node->slot[0];
1316                 requested -= count;
1317         }
1318         mas->alloc->total = allocated;
1319         return;
1320
1321 nomem_bulk:
1322         /* Clean up potential freed allocations on bulk failure */
1323         memset(slots, 0, max_req * sizeof(unsigned long));
1324 nomem_one:
1325         mas_set_alloc_req(mas, requested);
1326         if (mas->alloc && !(((unsigned long)mas->alloc & 0x1)))
1327                 mas->alloc->total = allocated;
1328         mas_set_err(mas, -ENOMEM);
1329 }
1330
1331 /*
1332  * mas_free() - Free an encoded maple node
1333  * @mas: The maple state
1334  * @used: The encoded maple node to free.
1335  *
1336  * Uses rcu free if necessary, pushes @used back on the maple state allocations
1337  * otherwise.
1338  */
1339 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used)
1340 {
1341         struct maple_node *tmp = mte_to_node(used);
1342
1343         if (mt_in_rcu(mas->tree))
1344                 ma_free_rcu(tmp);
1345         else
1346                 mas_push_node(mas, tmp);
1347 }
1348
1349 /*
1350  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1351  * there is not enough nodes.
1352  * @mas: The maple state
1353  * @count: The number of nodes needed
1354  * @gfp: the gfp flags
1355  */
1356 static void mas_node_count_gfp(struct ma_state *mas, int count, gfp_t gfp)
1357 {
1358         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1359
1360         if (allocated < count) {
1361                 mas_set_alloc_req(mas, count - allocated);
1362                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
1363         }
1364 }
1365
1366 /*
1367  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1368  * there is not enough nodes.
1369  * @mas: The maple state
1370  * @count: The number of nodes needed
1371  *
1372  * Note: Uses GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN for gfp flags.
1373  */
1374 static void mas_node_count(struct ma_state *mas, int count)
1375 {
1376         return mas_node_count_gfp(mas, count, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1377 }
1378
1379 /*
1380  * mas_start() - Sets up maple state for operations.
1381  * @mas: The maple state.
1382  *
1383  * If mas->node == MAS_START, then set the min, max and depth to
1384  * defaults.
1385  *
1386  * Return:
1387  * - If mas->node is an error or not MAS_START, return NULL.
1388  * - If it's an empty tree:     NULL & mas->node == MAS_NONE
1389  * - If it's a single entry:    The entry & mas->node == MAS_ROOT
1390  * - If it's a tree:            NULL & mas->node == safe root node.
1391  */
1392 static inline struct maple_enode *mas_start(struct ma_state *mas)
1393 {
1394         if (likely(mas_is_start(mas))) {
1395                 struct maple_enode *root;
1396
1397                 mas->min = 0;
1398                 mas->max = ULONG_MAX;
1399
1400 retry:
1401                 mas->depth = 0;
1402                 root = mas_root(mas);
1403                 /* Tree with nodes */
1404                 if (likely(xa_is_node(root))) {
1405                         mas->depth = 1;
1406                         mas->node = mte_safe_root(root);
1407                         mas->offset = 0;
1408                         if (mte_dead_node(mas->node))
1409                                 goto retry;
1410
1411                         return NULL;
1412                 }
1413
1414                 /* empty tree */
1415                 if (unlikely(!root)) {
1416                         mas->node = MAS_NONE;
1417                         mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1418                         return NULL;
1419                 }
1420
1421                 /* Single entry tree */
1422                 mas->node = MAS_ROOT;
1423                 mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1424
1425                 /* Single entry tree. */
1426                 if (mas->index > 0)
1427                         return NULL;
1428
1429                 return root;
1430         }
1431
1432         return NULL;
1433 }
1434
1435 /*
1436  * ma_data_end() - Find the end of the data in a node.
1437  * @node: The maple node
1438  * @type: The maple node type
1439  * @pivots: The array of pivots in the node
1440  * @max: The maximum value in the node
1441  *
1442  * Uses metadata to find the end of the data when possible.
1443  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1444  */
1445 static inline unsigned char ma_data_end(struct maple_node *node,
1446                                         enum maple_type type,
1447                                         unsigned long *pivots,
1448                                         unsigned long max)
1449 {
1450         unsigned char offset;
1451
1452         if (!pivots)
1453                 return 0;
1454
1455         if (type == maple_arange_64)
1456                 return ma_meta_end(node, type);
1457
1458         offset = mt_pivots[type] - 1;
1459         if (likely(!pivots[offset]))
1460                 return ma_meta_end(node, type);
1461
1462         if (likely(pivots[offset] == max))
1463                 return offset;
1464
1465         return mt_pivots[type];
1466 }
1467
1468 /*
1469  * mas_data_end() - Find the end of the data (slot).
1470  * @mas: the maple state
1471  *
1472  * This method is optimized to check the metadata of a node if the node type
1473  * supports data end metadata.
1474  *
1475  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1476  */
1477 static inline unsigned char mas_data_end(struct ma_state *mas)
1478 {
1479         enum maple_type type;
1480         struct maple_node *node;
1481         unsigned char offset;
1482         unsigned long *pivots;
1483
1484         type = mte_node_type(mas->node);
1485         node = mas_mn(mas);
1486         if (type == maple_arange_64)
1487                 return ma_meta_end(node, type);
1488
1489         pivots = ma_pivots(node, type);
1490         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
1491                 return 0;
1492
1493         offset = mt_pivots[type] - 1;
1494         if (likely(!pivots[offset]))
1495                 return ma_meta_end(node, type);
1496
1497         if (likely(pivots[offset] == mas->max))
1498                 return offset;
1499
1500         return mt_pivots[type];
1501 }
1502
1503 /*
1504  * mas_leaf_max_gap() - Returns the largest gap in a leaf node
1505  * @mas - the maple state
1506  *
1507  * Return: The maximum gap in the leaf.
1508  */
1509 static unsigned long mas_leaf_max_gap(struct ma_state *mas)
1510 {
1511         enum maple_type mt;
1512         unsigned long pstart, gap, max_gap;
1513         struct maple_node *mn;
1514         unsigned long *pivots;
1515         void __rcu **slots;
1516         unsigned char i;
1517         unsigned char max_piv;
1518
1519         mt = mte_node_type(mas->node);
1520         mn = mas_mn(mas);
1521         slots = ma_slots(mn, mt);
1522         max_gap = 0;
1523         if (unlikely(ma_is_dense(mt))) {
1524                 gap = 0;
1525                 for (i = 0; i < mt_slots[mt]; i++) {
1526                         if (slots[i]) {
1527                                 if (gap > max_gap)
1528                                         max_gap = gap;
1529                                 gap = 0;
1530                         } else {
1531                                 gap++;
1532                         }
1533                 }
1534                 if (gap > max_gap)
1535                         max_gap = gap;
1536                 return max_gap;
1537         }
1538
1539         /*
1540          * Check the first implied pivot optimizes the loop below and slot 1 may
1541          * be skipped if there is a gap in slot 0.
1542          */
1543         pivots = ma_pivots(mn, mt);
1544         if (likely(!slots[0])) {
1545                 max_gap = pivots[0] - mas->min + 1;
1546                 i = 2;
1547         } else {
1548                 i = 1;
1549         }
1550
1551         /* reduce max_piv as the special case is checked before the loop */
1552         max_piv = ma_data_end(mn, mt, pivots, mas->max) - 1;
1553         /*
1554          * Check end implied pivot which can only be a gap on the right most
1555          * node.
1556          */
1557         if (unlikely(mas->max == ULONG_MAX) && !slots[max_piv + 1]) {
1558                 gap = ULONG_MAX - pivots[max_piv];
1559                 if (gap > max_gap)
1560                         max_gap = gap;
1561         }
1562
1563         for (; i <= max_piv; i++) {
1564                 /* data == no gap. */
1565                 if (likely(slots[i]))
1566                         continue;
1567
1568                 pstart = pivots[i - 1];
1569                 gap = pivots[i] - pstart;
1570                 if (gap > max_gap)
1571                         max_gap = gap;
1572
1573                 /* There cannot be two gaps in a row. */
1574                 i++;
1575         }
1576         return max_gap;
1577 }
1578
1579 /*
1580  * ma_max_gap() - Get the maximum gap in a maple node (non-leaf)
1581  * @node: The maple node
1582  * @gaps: The pointer to the gaps
1583  * @mt: The maple node type
1584  * @*off: Pointer to store the offset location of the gap.
1585  *
1586  * Uses the metadata data end to scan backwards across set gaps.
1587  *
1588  * Return: The maximum gap value
1589  */
1590 static inline unsigned long
1591 ma_max_gap(struct maple_node *node, unsigned long *gaps, enum maple_type mt,
1592             unsigned char *off)
1593 {
1594         unsigned char offset, i;
1595         unsigned long max_gap = 0;
1596
1597         i = offset = ma_meta_end(node, mt);
1598         do {
1599                 if (gaps[i] > max_gap) {
1600                         max_gap = gaps[i];
1601                         offset = i;
1602                 }
1603         } while (i--);
1604
1605         *off = offset;
1606         return max_gap;
1607 }
1608
1609 /*
1610  * mas_max_gap() - find the largest gap in a non-leaf node and set the slot.
1611  * @mas: The maple state.
1612  *
1613  * If the metadata gap is set to MAPLE_ARANGE64_META_MAX, there is no gap.
1614  *
1615  * Return: The gap value.
1616  */
1617 static inline unsigned long mas_max_gap(struct ma_state *mas)
1618 {
1619         unsigned long *gaps;
1620         unsigned char offset;
1621         enum maple_type mt;
1622         struct maple_node *node;
1623
1624         mt = mte_node_type(mas->node);
1625         if (ma_is_leaf(mt))
1626                 return mas_leaf_max_gap(mas);
1627
1628         node = mas_mn(mas);
1629         MAS_BUG_ON(mas, mt != maple_arange_64);
1630         offset = ma_meta_gap(node, mt);
1631         if (offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1632                 return 0;
1633
1634         gaps = ma_gaps(node, mt);
1635         return gaps[offset];
1636 }
1637
1638 /*
1639  * mas_parent_gap() - Set the parent gap and any gaps above, as needed
1640  * @mas: The maple state
1641  * @offset: The gap offset in the parent to set
1642  * @new: The new gap value.
1643  *
1644  * Set the parent gap then continue to set the gap upwards, using the metadata
1645  * of the parent to see if it is necessary to check the node above.
1646  */
1647 static inline void mas_parent_gap(struct ma_state *mas, unsigned char offset,
1648                 unsigned long new)
1649 {
1650         unsigned long meta_gap = 0;
1651         struct maple_node *pnode;
1652         struct maple_enode *penode;
1653         unsigned long *pgaps;
1654         unsigned char meta_offset;
1655         enum maple_type pmt;
1656
1657         pnode = mte_parent(mas->node);
1658         pmt = mas_parent_type(mas, mas->node);
1659         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1660         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1661
1662 ascend:
1663         MAS_BUG_ON(mas, pmt != maple_arange_64);
1664         meta_offset = ma_meta_gap(pnode, pmt);
1665         if (meta_offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1666                 meta_gap = 0;
1667         else
1668                 meta_gap = pgaps[meta_offset];
1669
1670         pgaps[offset] = new;
1671
1672         if (meta_gap == new)
1673                 return;
1674
1675         if (offset != meta_offset) {
1676                 if (meta_gap > new)
1677                         return;
1678
1679                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, offset);
1680         } else if (new < meta_gap) {
1681                 meta_offset = 15;
1682                 new = ma_max_gap(pnode, pgaps, pmt, &meta_offset);
1683                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, meta_offset);
1684         }
1685
1686         if (ma_is_root(pnode))
1687                 return;
1688
1689         /* Go to the parent node. */
1690         pnode = mte_parent(penode);
1691         pmt = mas_parent_type(mas, penode);
1692         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1693         offset = mte_parent_slot(penode);
1694         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1695         goto ascend;
1696 }
1697
1698 /*
1699  * mas_update_gap() - Update a nodes gaps and propagate up if necessary.
1700  * @mas - the maple state.
1701  */
1702 static inline void mas_update_gap(struct ma_state *mas)
1703 {
1704         unsigned char pslot;
1705         unsigned long p_gap;
1706         unsigned long max_gap;
1707
1708         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
1709                 return;
1710
1711         if (mte_is_root(mas->node))
1712                 return;
1713
1714         max_gap = mas_max_gap(mas);
1715
1716         pslot = mte_parent_slot(mas->node);
1717         p_gap = ma_gaps(mte_parent(mas->node),
1718                         mas_parent_type(mas, mas->node))[pslot];
1719
1720         if (p_gap != max_gap)
1721                 mas_parent_gap(mas, pslot, max_gap);
1722 }
1723
1724 /*
1725  * mas_adopt_children() - Set the parent pointer of all nodes in @parent to
1726  * @parent with the slot encoded.
1727  * @mas - the maple state (for the tree)
1728  * @parent - the maple encoded node containing the children.
1729  */
1730 static inline void mas_adopt_children(struct ma_state *mas,
1731                 struct maple_enode *parent)
1732 {
1733         enum maple_type type = mte_node_type(parent);
1734         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
1735         void __rcu **slots = ma_slots(node, type);
1736         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, type);
1737         struct maple_enode *child;
1738         unsigned char offset;
1739
1740         offset = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
1741         do {
1742                 child = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1743                 mas_set_parent(mas, child, parent, offset);
1744         } while (offset--);
1745 }
1746
1747 /*
1748  * mas_replace() - Replace a maple node in the tree with mas->node.  Uses the
1749  * parent encoding to locate the maple node in the tree.
1750  * @mas - the ma_state to use for operations.
1751  * @advanced - boolean to adopt the child nodes and free the old node (false) or
1752  * leave the node (true) and handle the adoption and free elsewhere.
1753  */
1754 static inline void mas_replace(struct ma_state *mas, bool advanced)
1755         __must_hold(mas->tree->ma_lock)
1756 {
1757         struct maple_node *mn = mas_mn(mas);
1758         struct maple_enode *old_enode;
1759         unsigned char offset = 0;
1760         void __rcu **slots = NULL;
1761
1762         if (ma_is_root(mn)) {
1763                 old_enode = mas_root_locked(mas);
1764         } else {
1765                 offset = mte_parent_slot(mas->node);
1766                 slots = ma_slots(mte_parent(mas->node),
1767                                  mas_parent_type(mas, mas->node));
1768                 old_enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1769         }
1770
1771         if (!advanced && !mte_is_leaf(mas->node))
1772                 mas_adopt_children(mas, mas->node);
1773
1774         if (mte_is_root(mas->node)) {
1775                 mn->parent = ma_parent_ptr(
1776                               ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
1777                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
1778                 mas_set_height(mas);
1779         } else {
1780                 rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
1781         }
1782
1783         if (!advanced) {
1784                 mte_set_node_dead(old_enode);
1785                 mas_free(mas, old_enode);
1786         }
1787 }
1788
1789 /*
1790  * mas_new_child() - Find the new child of a node.
1791  * @mas: the maple state
1792  * @child: the maple state to store the child.
1793  */
1794 static inline bool mas_new_child(struct ma_state *mas, struct ma_state *child)
1795         __must_hold(mas->tree->ma_lock)
1796 {
1797         enum maple_type mt;
1798         unsigned char offset;
1799         unsigned char end;
1800         unsigned long *pivots;
1801         struct maple_enode *entry;
1802         struct maple_node *node;
1803         void __rcu **slots;
1804
1805         mt = mte_node_type(mas->node);
1806         node = mas_mn(mas);
1807         slots = ma_slots(node, mt);
1808         pivots = ma_pivots(node, mt);
1809         end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
1810         for (offset = mas->offset; offset <= end; offset++) {
1811                 entry = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1812                 if (mte_parent(entry) == node) {
1813                         *child = *mas;
1814                         mas->offset = offset + 1;
1815                         child->offset = offset;
1816                         mas_descend(child);
1817                         child->offset = 0;
1818                         return true;
1819                 }
1820         }
1821         return false;
1822 }
1823
1824 /*
1825  * mab_shift_right() - Shift the data in mab right. Note, does not clean out the
1826  * old data or set b_node->b_end.
1827  * @b_node: the maple_big_node
1828  * @shift: the shift count
1829  */
1830 static inline void mab_shift_right(struct maple_big_node *b_node,
1831                                  unsigned char shift)
1832 {
1833         unsigned long size = b_node->b_end * sizeof(unsigned long);
1834
1835         memmove(b_node->pivot + shift, b_node->pivot, size);
1836         memmove(b_node->slot + shift, b_node->slot, size);
1837         if (b_node->type == maple_arange_64)
1838                 memmove(b_node->gap + shift, b_node->gap, size);
1839 }
1840
1841 /*
1842  * mab_middle_node() - Check if a middle node is needed (unlikely)
1843  * @b_node: the maple_big_node that contains the data.
1844  * @size: the amount of data in the b_node
1845  * @split: the potential split location
1846  * @slot_count: the size that can be stored in a single node being considered.
1847  *
1848  * Return: true if a middle node is required.
1849  */
1850 static inline bool mab_middle_node(struct maple_big_node *b_node, int split,
1851                                    unsigned char slot_count)
1852 {
1853         unsigned char size = b_node->b_end;
1854
1855         if (size >= 2 * slot_count)
1856                 return true;
1857
1858         if (!b_node->slot[split] && (size >= 2 * slot_count - 1))
1859                 return true;
1860
1861         return false;
1862 }
1863
1864 /*
1865  * mab_no_null_split() - ensure the split doesn't fall on a NULL
1866  * @b_node: the maple_big_node with the data
1867  * @split: the suggested split location
1868  * @slot_count: the number of slots in the node being considered.
1869  *
1870  * Return: the split location.
1871  */
1872 static inline int mab_no_null_split(struct maple_big_node *b_node,
1873                                     unsigned char split, unsigned char slot_count)
1874 {
1875         if (!b_node->slot[split]) {
1876                 /*
1877                  * If the split is less than the max slot && the right side will
1878                  * still be sufficient, then increment the split on NULL.
1879                  */
1880                 if ((split < slot_count - 1) &&
1881                     (b_node->b_end - split) > (mt_min_slots[b_node->type]))
1882                         split++;
1883                 else
1884                         split--;
1885         }
1886         return split;
1887 }
1888
1889 /*
1890  * mab_calc_split() - Calculate the split location and if there needs to be two
1891  * splits.
1892  * @bn: The maple_big_node with the data
1893  * @mid_split: The second split, if required.  0 otherwise.
1894  *
1895  * Return: The first split location.  The middle split is set in @mid_split.
1896  */
1897 static inline int mab_calc_split(struct ma_state *mas,
1898          struct maple_big_node *bn, unsigned char *mid_split, unsigned long min)
1899 {
1900         unsigned char b_end = bn->b_end;
1901         int split = b_end / 2; /* Assume equal split. */
1902         unsigned char slot_min, slot_count = mt_slots[bn->type];
1903
1904         /*
1905          * To support gap tracking, all NULL entries are kept together and a node cannot
1906          * end on a NULL entry, with the exception of the left-most leaf.  The
1907          * limitation means that the split of a node must be checked for this condition
1908          * and be able to put more data in one direction or the other.
1909          */
1910         if (unlikely((mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))) {
1911                 *mid_split = 0;
1912                 split = b_end - mt_min_slots[bn->type];
1913
1914                 if (!ma_is_leaf(bn->type))
1915                         return split;
1916
1917                 mas->mas_flags |= MA_STATE_REBALANCE;
1918                 if (!bn->slot[split])
1919                         split--;
1920                 return split;
1921         }
1922
1923         /*
1924          * Although extremely rare, it is possible to enter what is known as the 3-way
1925          * split scenario.  The 3-way split comes about by means of a store of a range
1926          * that overwrites the end and beginning of two full nodes.  The result is a set
1927          * of entries that cannot be stored in 2 nodes.  Sometimes, these two nodes can
1928          * also be located in different parent nodes which are also full.  This can
1929          * carry upwards all the way to the root in the worst case.
1930          */
1931         if (unlikely(mab_middle_node(bn, split, slot_count))) {
1932                 split = b_end / 3;
1933                 *mid_split = split * 2;
1934         } else {
1935                 slot_min = mt_min_slots[bn->type];
1936
1937                 *mid_split = 0;
1938                 /*
1939                  * Avoid having a range less than the slot count unless it
1940                  * causes one node to be deficient.
1941                  * NOTE: mt_min_slots is 1 based, b_end and split are zero.
1942                  */
1943                 while ((split < slot_count - 1) &&
1944                        ((bn->pivot[split] - min) < slot_count - 1) &&
1945                        (b_end - split > slot_min))
1946                         split++;
1947         }
1948
1949         /* Avoid ending a node on a NULL entry */
1950         split = mab_no_null_split(bn, split, slot_count);
1951
1952         if (unlikely(*mid_split))
1953                 *mid_split = mab_no_null_split(bn, *mid_split, slot_count);
1954
1955         return split;
1956 }
1957
1958 /*
1959  * mas_mab_cp() - Copy data from a maple state inclusively to a maple_big_node
1960  * and set @b_node->b_end to the next free slot.
1961  * @mas: The maple state
1962  * @mas_start: The starting slot to copy
1963  * @mas_end: The end slot to copy (inclusively)
1964  * @b_node: The maple_big_node to place the data
1965  * @mab_start: The starting location in maple_big_node to store the data.
1966  */
1967 static inline void mas_mab_cp(struct ma_state *mas, unsigned char mas_start,
1968                         unsigned char mas_end, struct maple_big_node *b_node,
1969                         unsigned char mab_start)
1970 {
1971         enum maple_type mt;
1972         struct maple_node *node;
1973         void __rcu **slots;
1974         unsigned long *pivots, *gaps;
1975         int i = mas_start, j = mab_start;
1976         unsigned char piv_end;
1977
1978         node = mas_mn(mas);
1979         mt = mte_node_type(mas->node);
1980         pivots = ma_pivots(node, mt);
1981         if (!i) {
1982                 b_node->pivot[j] = pivots[i++];
1983                 if (unlikely(i > mas_end))
1984                         goto complete;
1985                 j++;
1986         }
1987
1988         piv_end = min(mas_end, mt_pivots[mt]);
1989         for (; i < piv_end; i++, j++) {
1990                 b_node->pivot[j] = pivots[i];
1991                 if (unlikely(!b_node->pivot[j]))
1992                         break;
1993
1994                 if (unlikely(mas->max == b_node->pivot[j]))
1995                         goto complete;
1996         }
1997
1998         if (likely(i <= mas_end))
1999                 b_node->pivot[j] = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, mt);
2000
2001 complete:
2002         b_node->b_end = ++j;
2003         j -= mab_start;
2004         slots = ma_slots(node, mt);
2005         memcpy(b_node->slot + mab_start, slots + mas_start, sizeof(void *) * j);
2006         if (!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree)) {
2007                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2008                 memcpy(b_node->gap + mab_start, gaps + mas_start,
2009                        sizeof(unsigned long) * j);
2010         }
2011 }
2012
2013 /*
2014  * mas_leaf_set_meta() - Set the metadata of a leaf if possible.
2015  * @mas: The maple state
2016  * @node: The maple node
2017  * @pivots: pointer to the maple node pivots
2018  * @mt: The maple type
2019  * @end: The assumed end
2020  *
2021  * Note, end may be incremented within this function but not modified at the
2022  * source.  This is fine since the metadata is the last thing to be stored in a
2023  * node during a write.
2024  */
2025 static inline void mas_leaf_set_meta(struct ma_state *mas,
2026                 struct maple_node *node, unsigned long *pivots,
2027                 enum maple_type mt, unsigned char end)
2028 {
2029         /* There is no room for metadata already */
2030         if (mt_pivots[mt] <= end)
2031                 return;
2032
2033         if (pivots[end] && pivots[end] < mas->max)
2034                 end++;
2035
2036         if (end < mt_slots[mt] - 1)
2037                 ma_set_meta(node, mt, 0, end);
2038 }
2039
2040 /*
2041  * mab_mas_cp() - Copy data from maple_big_node to a maple encoded node.
2042  * @b_node: the maple_big_node that has the data
2043  * @mab_start: the start location in @b_node.
2044  * @mab_end: The end location in @b_node (inclusively)
2045  * @mas: The maple state with the maple encoded node.
2046  */
2047 static inline void mab_mas_cp(struct maple_big_node *b_node,
2048                               unsigned char mab_start, unsigned char mab_end,
2049                               struct ma_state *mas, bool new_max)
2050 {
2051         int i, j = 0;
2052         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
2053         struct maple_node *node = mte_to_node(mas->node);
2054         void __rcu **slots = ma_slots(node, mt);
2055         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, mt);
2056         unsigned long *gaps = NULL;
2057         unsigned char end;
2058
2059         if (mab_end - mab_start > mt_pivots[mt])
2060                 mab_end--;
2061
2062         if (!pivots[mt_pivots[mt] - 1])
2063                 slots[mt_pivots[mt]] = NULL;
2064
2065         i = mab_start;
2066         do {
2067                 pivots[j++] = b_node->pivot[i++];
2068         } while (i <= mab_end && likely(b_node->pivot[i]));
2069
2070         memcpy(slots, b_node->slot + mab_start,
2071                sizeof(void *) * (i - mab_start));
2072
2073         if (new_max)
2074                 mas->max = b_node->pivot[i - 1];
2075
2076         end = j - 1;
2077         if (likely(!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree))) {
2078                 unsigned long max_gap = 0;
2079                 unsigned char offset = 15;
2080
2081                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2082                 do {
2083                         gaps[--j] = b_node->gap[--i];
2084                         if (gaps[j] > max_gap) {
2085                                 offset = j;
2086                                 max_gap = gaps[j];
2087                         }
2088                 } while (j);
2089
2090                 ma_set_meta(node, mt, offset, end);
2091         } else {
2092                 mas_leaf_set_meta(mas, node, pivots, mt, end);
2093         }
2094 }
2095
2096 /*
2097  * mas_descend_adopt() - Descend through a sub-tree and adopt children.
2098  * @mas: the maple state with the maple encoded node of the sub-tree.
2099  *
2100  * Descend through a sub-tree and adopt children who do not have the correct
2101  * parents set.  Follow the parents which have the correct parents as they are
2102  * the new entries which need to be followed to find other incorrectly set
2103  * parents.
2104  */
2105 static inline void mas_descend_adopt(struct ma_state *mas)
2106 {
2107         struct ma_state list[3], next[3];
2108         int i, n;
2109
2110         /*
2111          * At each level there may be up to 3 correct parent pointers which indicates
2112          * the new nodes which need to be walked to find any new nodes at a lower level.
2113          */
2114
2115         for (i = 0; i < 3; i++) {
2116                 list[i] = *mas;
2117                 list[i].offset = 0;
2118                 next[i].offset = 0;
2119         }
2120         next[0] = *mas;
2121
2122         while (!mte_is_leaf(list[0].node)) {
2123                 n = 0;
2124                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2125                         if (mas_is_none(&list[i]))
2126                                 continue;
2127
2128                         if (i && list[i-1].node == list[i].node)
2129                                 continue;
2130
2131                         while ((n < 3) && (mas_new_child(&list[i], &next[n])))
2132                                 n++;
2133
2134                         mas_adopt_children(&list[i], list[i].node);
2135                 }
2136
2137                 while (n < 3)
2138                         next[n++].node = MAS_NONE;
2139
2140                 /* descend by setting the list to the children */
2141                 for (i = 0; i < 3; i++)
2142                         list[i] = next[i];
2143         }
2144 }
2145
2146 /*
2147  * mas_bulk_rebalance() - Rebalance the end of a tree after a bulk insert.
2148  * @mas: The maple state
2149  * @end: The maple node end
2150  * @mt: The maple node type
2151  */
2152 static inline void mas_bulk_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end,
2153                                       enum maple_type mt)
2154 {
2155         if (!(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
2156                 return;
2157
2158         if (mte_is_root(mas->node))
2159                 return;
2160
2161         if (end > mt_min_slots[mt]) {
2162                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
2163                 return;
2164         }
2165 }
2166
2167 /*
2168  * mas_store_b_node() - Store an @entry into the b_node while also copying the
2169  * data from a maple encoded node.
2170  * @wr_mas: the maple write state
2171  * @b_node: the maple_big_node to fill with data
2172  * @offset_end: the offset to end copying
2173  *
2174  * Return: The actual end of the data stored in @b_node
2175  */
2176 static noinline_for_kasan void mas_store_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
2177                 struct maple_big_node *b_node, unsigned char offset_end)
2178 {
2179         unsigned char slot;
2180         unsigned char b_end;
2181         /* Possible underflow of piv will wrap back to 0 before use. */
2182         unsigned long piv;
2183         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2184
2185         b_node->type = wr_mas->type;
2186         b_end = 0;
2187         slot = mas->offset;
2188         if (slot) {
2189                 /* Copy start data up to insert. */
2190                 mas_mab_cp(mas, 0, slot - 1, b_node, 0);
2191                 b_end = b_node->b_end;
2192                 piv = b_node->pivot[b_end - 1];
2193         } else
2194                 piv = mas->min - 1;
2195
2196         if (piv + 1 < mas->index) {
2197                 /* Handle range starting after old range */
2198                 b_node->slot[b_end] = wr_mas->content;
2199                 if (!wr_mas->content)
2200                         b_node->gap[b_end] = mas->index - 1 - piv;
2201                 b_node->pivot[b_end++] = mas->index - 1;
2202         }
2203
2204         /* Store the new entry. */
2205         mas->offset = b_end;
2206         b_node->slot[b_end] = wr_mas->entry;
2207         b_node->pivot[b_end] = mas->last;
2208
2209         /* Appended. */
2210         if (mas->last >= mas->max)
2211                 goto b_end;
2212
2213         /* Handle new range ending before old range ends */
2214         piv = mas_logical_pivot(mas, wr_mas->pivots, offset_end, wr_mas->type);
2215         if (piv > mas->last) {
2216                 if (piv == ULONG_MAX)
2217                         mas_bulk_rebalance(mas, b_node->b_end, wr_mas->type);
2218
2219                 if (offset_end != slot)
2220                         wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
2221                                                           offset_end);
2222
2223                 b_node->slot[++b_end] = wr_mas->content;
2224                 if (!wr_mas->content)
2225                         b_node->gap[b_end] = piv - mas->last + 1;
2226                 b_node->pivot[b_end] = piv;
2227         }
2228
2229         slot = offset_end + 1;
2230         if (slot > wr_mas->node_end)
2231                 goto b_end;
2232
2233         /* Copy end data to the end of the node. */
2234         mas_mab_cp(mas, slot, wr_mas->node_end + 1, b_node, ++b_end);
2235         b_node->b_end--;
2236         return;
2237
2238 b_end:
2239         b_node->b_end = b_end;
2240 }
2241
2242 /*
2243  * mas_prev_sibling() - Find the previous node with the same parent.
2244  * @mas: the maple state
2245  *
2246  * Return: True if there is a previous sibling, false otherwise.
2247  */
2248 static inline bool mas_prev_sibling(struct ma_state *mas)
2249 {
2250         unsigned int p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
2251
2252         if (mte_is_root(mas->node))
2253                 return false;
2254
2255         if (!p_slot)
2256                 return false;
2257
2258         mas_ascend(mas);
2259         mas->offset = p_slot - 1;
2260         mas_descend(mas);
2261         return true;
2262 }
2263
2264 /*
2265  * mas_next_sibling() - Find the next node with the same parent.
2266  * @mas: the maple state
2267  *
2268  * Return: true if there is a next sibling, false otherwise.
2269  */
2270 static inline bool mas_next_sibling(struct ma_state *mas)
2271 {
2272         MA_STATE(parent, mas->tree, mas->index, mas->last);
2273
2274         if (mte_is_root(mas->node))
2275                 return false;
2276
2277         parent = *mas;
2278         mas_ascend(&parent);
2279         parent.offset = mte_parent_slot(mas->node) + 1;
2280         if (parent.offset > mas_data_end(&parent))
2281                 return false;
2282
2283         *mas = parent;
2284         mas_descend(mas);
2285         return true;
2286 }
2287
2288 /*
2289  * mte_node_or_node() - Return the encoded node or MAS_NONE.
2290  * @enode: The encoded maple node.
2291  *
2292  * Shorthand to avoid setting %NULLs in the tree or maple_subtree_state.
2293  *
2294  * Return: @enode or MAS_NONE
2295  */
2296 static inline struct maple_enode *mte_node_or_none(struct maple_enode *enode)
2297 {
2298         if (enode)
2299                 return enode;
2300
2301         return ma_enode_ptr(MAS_NONE);
2302 }
2303
2304 /*
2305  * mas_wr_node_walk() - Find the correct offset for the index in the @mas.
2306  * @wr_mas: The maple write state
2307  *
2308  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
2309  */
2310 static inline void mas_wr_node_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
2311 {
2312         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2313         unsigned char count, offset;
2314
2315         if (unlikely(ma_is_dense(wr_mas->type))) {
2316                 wr_mas->r_max = wr_mas->r_min = mas->index;
2317                 mas->offset = mas->index = mas->min;
2318                 return;
2319         }
2320
2321         wr_mas->node = mas_mn(wr_mas->mas);
2322         wr_mas->pivots = ma_pivots(wr_mas->node, wr_mas->type);
2323         count = wr_mas->node_end = ma_data_end(wr_mas->node, wr_mas->type,
2324                                                wr_mas->pivots, mas->max);
2325         offset = mas->offset;
2326
2327         while (offset < count && mas->index > wr_mas->pivots[offset])
2328                 offset++;
2329
2330         wr_mas->r_max = offset < count ? wr_mas->pivots[offset] : mas->max;
2331         wr_mas->r_min = mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, offset);
2332         wr_mas->offset_end = mas->offset = offset;
2333 }
2334
2335 /*
2336  * mas_topiary_range() - Add a range of slots to the topiary.
2337  * @mas: The maple state
2338  * @destroy: The topiary to add the slots (usually destroy)
2339  * @start: The starting slot inclusively
2340  * @end: The end slot inclusively
2341  */
2342 static inline void mas_topiary_range(struct ma_state *mas,
2343         struct ma_topiary *destroy, unsigned char start, unsigned char end)
2344 {
2345         void __rcu **slots;
2346         unsigned char offset;
2347
2348         MAS_BUG_ON(mas, mte_is_leaf(mas->node));
2349
2350         slots = ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node));
2351         for (offset = start; offset <= end; offset++) {
2352                 struct maple_enode *enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
2353
2354                 if (mte_dead_node(enode))
2355                         continue;
2356
2357                 mat_add(destroy, enode);
2358         }
2359 }
2360
2361 /*
2362  * mast_topiary() - Add the portions of the tree to the removal list; either to
2363  * be freed or discarded (destroy walk).
2364  * @mast: The maple_subtree_state.
2365  */
2366 static inline void mast_topiary(struct maple_subtree_state *mast)
2367 {
2368         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_l, NULL);
2369         unsigned char r_start, r_end;
2370         unsigned char l_start, l_end;
2371         void __rcu **l_slots, **r_slots;
2372
2373         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2374         mast->orig_l->index = mast->orig_l->last;
2375         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2376         l_start = mast->orig_l->offset + 1;
2377         l_end = mas_data_end(mast->orig_l);
2378         r_start = 0;
2379         r_end = mast->orig_r->offset;
2380
2381         if (r_end)
2382                 r_end--;
2383
2384         l_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_l),
2385                            mte_node_type(mast->orig_l->node));
2386
2387         r_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_r),
2388                            mte_node_type(mast->orig_r->node));
2389
2390         if ((l_start < l_end) &&
2391             mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_start))) {
2392                 l_start++;
2393         }
2394
2395         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_end))) {
2396                 if (r_end)
2397                         r_end--;
2398         }
2399
2400         if ((l_start > r_end) && (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node))
2401                 return;
2402
2403         /* At the node where left and right sides meet, add the parts between */
2404         if (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node) {
2405                 return mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy,
2406                                              l_start, r_end);
2407         }
2408
2409         /* mast->orig_r is different and consumed. */
2410         if (mte_is_leaf(mast->orig_r->node))
2411                 return;
2412
2413         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_end)))
2414                 l_end--;
2415
2416
2417         if (l_start <= l_end)
2418                 mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy, l_start, l_end);
2419
2420         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_start)))
2421                 r_start++;
2422
2423         if (r_start <= r_end)
2424                 mas_topiary_range(mast->orig_r, mast->destroy, 0, r_end);
2425 }
2426
2427 /*
2428  * mast_rebalance_next() - Rebalance against the next node
2429  * @mast: The maple subtree state
2430  * @old_r: The encoded maple node to the right (next node).
2431  */
2432 static inline void mast_rebalance_next(struct maple_subtree_state *mast)
2433 {
2434         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2435
2436         mas_mab_cp(mast->orig_r, 0, mt_slot_count(mast->orig_r->node),
2437                    mast->bn, b_end);
2438         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2439 }
2440
2441 /*
2442  * mast_rebalance_prev() - Rebalance against the previous node
2443  * @mast: The maple subtree state
2444  * @old_l: The encoded maple node to the left (previous node)
2445  */
2446 static inline void mast_rebalance_prev(struct maple_subtree_state *mast)
2447 {
2448         unsigned char end = mas_data_end(mast->orig_l) + 1;
2449         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2450
2451         mab_shift_right(mast->bn, end);
2452         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, end - 1, mast->bn, 0);
2453         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2454         mast->orig_l->index = mast->orig_l->min;
2455         mast->bn->b_end = end + b_end;
2456         mast->l->offset += end;
2457 }
2458
2459 /*
2460  * mast_spanning_rebalance() - Rebalance nodes with nearest neighbour favouring
2461  * the node to the right.  Checking the nodes to the right then the left at each
2462  * level upwards until root is reached.  Free and destroy as needed.
2463  * Data is copied into the @mast->bn.
2464  * @mast: The maple_subtree_state.
2465  */
2466 static inline
2467 bool mast_spanning_rebalance(struct maple_subtree_state *mast)
2468 {
2469         struct ma_state r_tmp = *mast->orig_r;
2470         struct ma_state l_tmp = *mast->orig_l;
2471         struct maple_enode *ancestor = NULL;
2472         unsigned char start, end;
2473         unsigned char depth = 0;
2474
2475         r_tmp = *mast->orig_r;
2476         l_tmp = *mast->orig_l;
2477         do {
2478                 mas_ascend(mast->orig_r);
2479                 mas_ascend(mast->orig_l);
2480                 depth++;
2481                 if (!ancestor &&
2482                     (mast->orig_r->node == mast->orig_l->node)) {
2483                         ancestor = mast->orig_r->node;
2484                         end = mast->orig_r->offset - 1;
2485                         start = mast->orig_l->offset + 1;
2486                 }
2487
2488                 if (mast->orig_r->offset < mas_data_end(mast->orig_r)) {
2489                         if (!ancestor) {
2490                                 ancestor = mast->orig_r->node;
2491                                 start = 0;
2492                         }
2493
2494                         mast->orig_r->offset++;
2495                         do {
2496                                 mas_descend(mast->orig_r);
2497                                 mast->orig_r->offset = 0;
2498                                 depth--;
2499                         } while (depth);
2500
2501                         mast_rebalance_next(mast);
2502                         do {
2503                                 unsigned char l_off = 0;
2504                                 struct maple_enode *child = r_tmp.node;
2505
2506                                 mas_ascend(&r_tmp);
2507                                 if (ancestor == r_tmp.node)
2508                                         l_off = start;
2509
2510                                 if (r_tmp.offset)
2511                                         r_tmp.offset--;
2512
2513                                 if (l_off < r_tmp.offset)
2514                                         mas_topiary_range(&r_tmp, mast->destroy,
2515                                                           l_off, r_tmp.offset);
2516
2517                                 if (l_tmp.node != child)
2518                                         mat_add(mast->free, child);
2519
2520                         } while (r_tmp.node != ancestor);
2521
2522                         *mast->orig_l = l_tmp;
2523                         return true;
2524
2525                 } else if (mast->orig_l->offset != 0) {
2526                         if (!ancestor) {
2527                                 ancestor = mast->orig_l->node;
2528                                 end = mas_data_end(mast->orig_l);
2529                         }
2530
2531                         mast->orig_l->offset--;
2532                         do {
2533                                 mas_descend(mast->orig_l);
2534                                 mast->orig_l->offset =
2535                                         mas_data_end(mast->orig_l);
2536                                 depth--;
2537                         } while (depth);
2538
2539                         mast_rebalance_prev(mast);
2540                         do {
2541                                 unsigned char r_off;
2542                                 struct maple_enode *child = l_tmp.node;
2543
2544                                 mas_ascend(&l_tmp);
2545                                 if (ancestor == l_tmp.node)
2546                                         r_off = end;
2547                                 else
2548                                         r_off = mas_data_end(&l_tmp);
2549
2550                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2551                                         l_tmp.offset++;
2552
2553                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2554                                         mas_topiary_range(&l_tmp, mast->destroy,
2555                                                           l_tmp.offset, r_off);
2556
2557                                 if (r_tmp.node != child)
2558                                         mat_add(mast->free, child);
2559
2560                         } while (l_tmp.node != ancestor);
2561
2562                         *mast->orig_r = r_tmp;
2563                         return true;
2564                 }
2565         } while (!mte_is_root(mast->orig_r->node));
2566
2567         *mast->orig_r = r_tmp;
2568         *mast->orig_l = l_tmp;
2569         return false;
2570 }
2571
2572 /*
2573  * mast_ascend_free() - Add current original maple state nodes to the free list
2574  * and ascend.
2575  * @mast: the maple subtree state.
2576  *
2577  * Ascend the original left and right sides and add the previous nodes to the
2578  * free list.  Set the slots to point to the correct location in the new nodes.
2579  */
2580 static inline void
2581 mast_ascend_free(struct maple_subtree_state *mast)
2582 {
2583         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_r,  NULL);
2584         struct maple_enode *left = mast->orig_l->node;
2585         struct maple_enode *right = mast->orig_r->node;
2586
2587         mas_ascend(mast->orig_l);
2588         mas_ascend(mast->orig_r);
2589         mat_add(mast->free, left);
2590
2591         if (left != right)
2592                 mat_add(mast->free, right);
2593
2594         mast->orig_r->offset = 0;
2595         mast->orig_r->index = mast->r->max;
2596         /* last should be larger than or equal to index */
2597         if (mast->orig_r->last < mast->orig_r->index)
2598                 mast->orig_r->last = mast->orig_r->index;
2599         /*
2600          * The node may not contain the value so set slot to ensure all
2601          * of the nodes contents are freed or destroyed.
2602          */
2603         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_r->node);
2604         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2605         /* Set up the left side of things */
2606         mast->orig_l->offset = 0;
2607         mast->orig_l->index = mast->l->min;
2608         wr_mas.mas = mast->orig_l;
2609         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2610         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2611
2612         mast->bn->type = wr_mas.type;
2613 }
2614
2615 /*
2616  * mas_new_ma_node() - Create and return a new maple node.  Helper function.
2617  * @mas: the maple state with the allocations.
2618  * @b_node: the maple_big_node with the type encoding.
2619  *
2620  * Use the node type from the maple_big_node to allocate a new node from the
2621  * ma_state.  This function exists mainly for code readability.
2622  *
2623  * Return: A new maple encoded node
2624  */
2625 static inline struct maple_enode
2626 *mas_new_ma_node(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
2627 {
2628         return mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)), b_node->type);
2629 }
2630
2631 /*
2632  * mas_mab_to_node() - Set up right and middle nodes
2633  *
2634  * @mas: the maple state that contains the allocations.
2635  * @b_node: the node which contains the data.
2636  * @left: The pointer which will have the left node
2637  * @right: The pointer which may have the right node
2638  * @middle: the pointer which may have the middle node (rare)
2639  * @mid_split: the split location for the middle node
2640  *
2641  * Return: the split of left.
2642  */
2643 static inline unsigned char mas_mab_to_node(struct ma_state *mas,
2644         struct maple_big_node *b_node, struct maple_enode **left,
2645         struct maple_enode **right, struct maple_enode **middle,
2646         unsigned char *mid_split, unsigned long min)
2647 {
2648         unsigned char split = 0;
2649         unsigned char slot_count = mt_slots[b_node->type];
2650
2651         *left = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2652         *right = NULL;
2653         *middle = NULL;
2654         *mid_split = 0;
2655
2656         if (b_node->b_end < slot_count) {
2657                 split = b_node->b_end;
2658         } else {
2659                 split = mab_calc_split(mas, b_node, mid_split, min);
2660                 *right = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2661         }
2662
2663         if (*mid_split)
2664                 *middle = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2665
2666         return split;
2667
2668 }
2669
2670 /*
2671  * mab_set_b_end() - Add entry to b_node at b_node->b_end and increment the end
2672  * pointer.
2673  * @b_node - the big node to add the entry
2674  * @mas - the maple state to get the pivot (mas->max)
2675  * @entry - the entry to add, if NULL nothing happens.
2676  */
2677 static inline void mab_set_b_end(struct maple_big_node *b_node,
2678                                  struct ma_state *mas,
2679                                  void *entry)
2680 {
2681         if (!entry)
2682                 return;
2683
2684         b_node->slot[b_node->b_end] = entry;
2685         if (mt_is_alloc(mas->tree))
2686                 b_node->gap[b_node->b_end] = mas_max_gap(mas);
2687         b_node->pivot[b_node->b_end++] = mas->max;
2688 }
2689
2690 /*
2691  * mas_set_split_parent() - combine_then_separate helper function.  Sets the parent
2692  * of @mas->node to either @left or @right, depending on @slot and @split
2693  *
2694  * @mas - the maple state with the node that needs a parent
2695  * @left - possible parent 1
2696  * @right - possible parent 2
2697  * @slot - the slot the mas->node was placed
2698  * @split - the split location between @left and @right
2699  */
2700 static inline void mas_set_split_parent(struct ma_state *mas,
2701                                         struct maple_enode *left,
2702                                         struct maple_enode *right,
2703                                         unsigned char *slot, unsigned char split)
2704 {
2705         if (mas_is_none(mas))
2706                 return;
2707
2708         if ((*slot) <= split)
2709                 mas_set_parent(mas, mas->node, left, *slot);
2710         else if (right)
2711                 mas_set_parent(mas, mas->node, right, (*slot) - split - 1);
2712
2713         (*slot)++;
2714 }
2715
2716 /*
2717  * mte_mid_split_check() - Check if the next node passes the mid-split
2718  * @**l: Pointer to left encoded maple node.
2719  * @**m: Pointer to middle encoded maple node.
2720  * @**r: Pointer to right encoded maple node.
2721  * @slot: The offset
2722  * @*split: The split location.
2723  * @mid_split: The middle split.
2724  */
2725 static inline void mte_mid_split_check(struct maple_enode **l,
2726                                        struct maple_enode **r,
2727                                        struct maple_enode *right,
2728                                        unsigned char slot,
2729                                        unsigned char *split,
2730                                        unsigned char mid_split)
2731 {
2732         if (*r == right)
2733                 return;
2734
2735         if (slot < mid_split)
2736                 return;
2737
2738         *l = *r;
2739         *r = right;
2740         *split = mid_split;
2741 }
2742
2743 /*
2744  * mast_set_split_parents() - Helper function to set three nodes parents.  Slot
2745  * is taken from @mast->l.
2746  * @mast - the maple subtree state
2747  * @left - the left node
2748  * @right - the right node
2749  * @split - the split location.
2750  */
2751 static inline void mast_set_split_parents(struct maple_subtree_state *mast,
2752                                           struct maple_enode *left,
2753                                           struct maple_enode *middle,
2754                                           struct maple_enode *right,
2755                                           unsigned char split,
2756                                           unsigned char mid_split)
2757 {
2758         unsigned char slot;
2759         struct maple_enode *l = left;
2760         struct maple_enode *r = right;
2761
2762         if (mas_is_none(mast->l))
2763                 return;
2764
2765         if (middle)
2766                 r = middle;
2767
2768         slot = mast->l->offset;
2769
2770         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2771         mas_set_split_parent(mast->l, l, r, &slot, split);
2772
2773         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2774         mas_set_split_parent(mast->m, l, r, &slot, split);
2775
2776         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2777         mas_set_split_parent(mast->r, l, r, &slot, split);
2778 }
2779
2780 /*
2781  * mas_wmb_replace() - Write memory barrier and replace
2782  * @mas: The maple state
2783  * @free: the maple topiary list of nodes to free
2784  * @destroy: The maple topiary list of nodes to destroy (walk and free)
2785  *
2786  * Updates gap as necessary.
2787  */
2788 static inline void mas_wmb_replace(struct ma_state *mas,
2789                                    struct ma_topiary *free,
2790                                    struct ma_topiary *destroy)
2791 {
2792         /* All nodes must see old data as dead prior to replacing that data */
2793         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
2794
2795         /* Insert the new data in the tree */
2796         mas_replace(mas, true);
2797
2798         if (!mte_is_leaf(mas->node))
2799                 mas_descend_adopt(mas);
2800
2801         mas_mat_free(mas, free);
2802
2803         if (destroy)
2804                 mas_mat_destroy(mas, destroy);
2805
2806         if (mte_is_leaf(mas->node))
2807                 return;
2808
2809         mas_update_gap(mas);
2810 }
2811
2812 /*
2813  * mast_new_root() - Set a new tree root during subtree creation
2814  * @mast: The maple subtree state
2815  * @mas: The maple state
2816  */
2817 static inline void mast_new_root(struct maple_subtree_state *mast,
2818                                  struct ma_state *mas)
2819 {
2820         mas_mn(mast->l)->parent =
2821                 ma_parent_ptr(((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
2822         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node) &&
2823             !mte_is_root(mast->orig_l->node)) {
2824                 do {
2825                         mast_ascend_free(mast);
2826                         mast_topiary(mast);
2827                 } while (!mte_is_root(mast->orig_l->node));
2828         }
2829         if ((mast->orig_l->node != mas->node) &&
2830                    (mast->l->depth > mas_mt_height(mas))) {
2831                 mat_add(mast->free, mas->node);
2832         }
2833 }
2834
2835 /*
2836  * mast_cp_to_nodes() - Copy data out to nodes.
2837  * @mast: The maple subtree state
2838  * @left: The left encoded maple node
2839  * @middle: The middle encoded maple node
2840  * @right: The right encoded maple node
2841  * @split: The location to split between left and (middle ? middle : right)
2842  * @mid_split: The location to split between middle and right.
2843  */
2844 static inline void mast_cp_to_nodes(struct maple_subtree_state *mast,
2845         struct maple_enode *left, struct maple_enode *middle,
2846         struct maple_enode *right, unsigned char split, unsigned char mid_split)
2847 {
2848         bool new_lmax = true;
2849
2850         mast->l->node = mte_node_or_none(left);
2851         mast->m->node = mte_node_or_none(middle);
2852         mast->r->node = mte_node_or_none(right);
2853
2854         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2855         if (split == mast->bn->b_end) {
2856                 mast->l->max = mast->orig_r->max;
2857                 new_lmax = false;
2858         }
2859
2860         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, new_lmax);
2861
2862         if (middle) {
2863                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mid_split, mast->m, true);
2864                 mast->m->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2865                 split = mid_split;
2866         }
2867
2868         mast->r->max = mast->orig_r->max;
2869         if (right) {
2870                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mast->bn->b_end, mast->r, false);
2871                 mast->r->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2872         }
2873 }
2874
2875 /*
2876  * mast_combine_cp_left - Copy in the original left side of the tree into the
2877  * combined data set in the maple subtree state big node.
2878  * @mast: The maple subtree state
2879  */
2880 static inline void mast_combine_cp_left(struct maple_subtree_state *mast)
2881 {
2882         unsigned char l_slot = mast->orig_l->offset;
2883
2884         if (!l_slot)
2885                 return;
2886
2887         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, l_slot - 1, mast->bn, 0);
2888 }
2889
2890 /*
2891  * mast_combine_cp_right: Copy in the original right side of the tree into the
2892  * combined data set in the maple subtree state big node.
2893  * @mast: The maple subtree state
2894  */
2895 static inline void mast_combine_cp_right(struct maple_subtree_state *mast)
2896 {
2897         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] >= mast->orig_r->max)
2898                 return;
2899
2900         mas_mab_cp(mast->orig_r, mast->orig_r->offset + 1,
2901                    mt_slot_count(mast->orig_r->node), mast->bn,
2902                    mast->bn->b_end);
2903         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2904 }
2905
2906 /*
2907  * mast_sufficient: Check if the maple subtree state has enough data in the big
2908  * node to create at least one sufficient node
2909  * @mast: the maple subtree state
2910  */
2911 static inline bool mast_sufficient(struct maple_subtree_state *mast)
2912 {
2913         if (mast->bn->b_end > mt_min_slot_count(mast->orig_l->node))
2914                 return true;
2915
2916         return false;
2917 }
2918
2919 /*
2920  * mast_overflow: Check if there is too much data in the subtree state for a
2921  * single node.
2922  * @mast: The maple subtree state
2923  */
2924 static inline bool mast_overflow(struct maple_subtree_state *mast)
2925 {
2926         if (mast->bn->b_end >= mt_slot_count(mast->orig_l->node))
2927                 return true;
2928
2929         return false;
2930 }
2931
2932 static inline void *mtree_range_walk(struct ma_state *mas)
2933 {
2934         unsigned long *pivots;
2935         unsigned char offset;
2936         struct maple_node *node;
2937         struct maple_enode *next, *last;
2938         enum maple_type type;
2939         void __rcu **slots;
2940         unsigned char end;
2941         unsigned long max, min;
2942         unsigned long prev_max, prev_min;
2943
2944         next = mas->node;
2945         min = mas->min;
2946         max = mas->max;
2947         do {
2948                 offset = 0;
2949                 last = next;
2950                 node = mte_to_node(next);
2951                 type = mte_node_type(next);
2952                 pivots = ma_pivots(node, type);
2953                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
2954                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2955                         goto dead_node;
2956
2957                 if (pivots[offset] >= mas->index) {
2958                         prev_max = max;
2959                         prev_min = min;
2960                         max = pivots[offset];
2961                         goto next;
2962                 }
2963
2964                 do {
2965                         offset++;
2966                 } while ((offset < end) && (pivots[offset] < mas->index));
2967
2968                 prev_min = min;
2969                 min = pivots[offset - 1] + 1;
2970                 prev_max = max;
2971                 if (likely(offset < end && pivots[offset]))
2972                         max = pivots[offset];
2973
2974 next:
2975                 slots = ma_slots(node, type);
2976                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
2977                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2978                         goto dead_node;
2979         } while (!ma_is_leaf(type));
2980
2981         mas->offset = offset;
2982         mas->index = min;
2983         mas->last = max;
2984         mas->min = prev_min;
2985         mas->max = prev_max;
2986         mas->node = last;
2987         return (void *)next;
2988
2989 dead_node:
2990         mas_reset(mas);
2991         return NULL;
2992 }
2993
2994 /*
2995  * mas_spanning_rebalance() - Rebalance across two nodes which may not be peers.
2996  * @mas: The starting maple state
2997  * @mast: The maple_subtree_state, keeps track of 4 maple states.
2998  * @count: The estimated count of iterations needed.
2999  *
3000  * Follow the tree upwards from @l_mas and @r_mas for @count, or until the root
3001  * is hit.  First @b_node is split into two entries which are inserted into the
3002  * next iteration of the loop.  @b_node is returned populated with the final
3003  * iteration. @mas is used to obtain allocations.  orig_l_mas keeps track of the
3004  * nodes that will remain active by using orig_l_mas->index and orig_l_mas->last
3005  * to account of what has been copied into the new sub-tree.  The update of
3006  * orig_l_mas->last is used in mas_consume to find the slots that will need to
3007  * be either freed or destroyed.  orig_l_mas->depth keeps track of the height of
3008  * the new sub-tree in case the sub-tree becomes the full tree.
3009  *
3010  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3011  */
3012 static int mas_spanning_rebalance(struct ma_state *mas,
3013                 struct maple_subtree_state *mast, unsigned char count)
3014 {
3015         unsigned char split, mid_split;
3016         unsigned char slot = 0;
3017         struct maple_enode *left = NULL, *middle = NULL, *right = NULL;
3018
3019         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
3020         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3021         MA_STATE(m_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
3022         MA_TOPIARY(free, mas->tree);
3023         MA_TOPIARY(destroy, mas->tree);
3024
3025         /*
3026          * The tree needs to be rebalanced and leaves need to be kept at the same level.
3027          * Rebalancing is done by use of the ``struct maple_topiary``.
3028          */
3029         mast->l = &l_mas;
3030         mast->m = &m_mas;
3031         mast->r = &r_mas;
3032         mast->free = &free;
3033         mast->destroy = &destroy;
3034         l_mas.node = r_mas.node = m_mas.node = MAS_NONE;
3035
3036         /* Check if this is not root and has sufficient data.  */
3037         if (((mast->orig_l->min != 0) || (mast->orig_r->max != ULONG_MAX)) &&
3038             unlikely(mast->bn->b_end <= mt_min_slots[mast->bn->type]))
3039                 mast_spanning_rebalance(mast);
3040
3041         mast->orig_l->depth = 0;
3042
3043         /*
3044          * Each level of the tree is examined and balanced, pushing data to the left or
3045          * right, or rebalancing against left or right nodes is employed to avoid
3046          * rippling up the tree to limit the amount of churn.  Once a new sub-section of
3047          * the tree is created, there may be a mix of new and old nodes.  The old nodes
3048          * will have the incorrect parent pointers and currently be in two trees: the
3049          * original tree and the partially new tree.  To remedy the parent pointers in
3050          * the old tree, the new data is swapped into the active tree and a walk down
3051          * the tree is performed and the parent pointers are updated.
3052          * See mas_descend_adopt() for more information..
3053          */
3054         while (count--) {
3055                 mast->bn->b_end--;
3056                 mast->bn->type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
3057                 split = mas_mab_to_node(mas, mast->bn, &left, &right, &middle,
3058                                         &mid_split, mast->orig_l->min);
3059                 mast_set_split_parents(mast, left, middle, right, split,
3060                                        mid_split);
3061                 mast_cp_to_nodes(mast, left, middle, right, split, mid_split);
3062
3063                 /*
3064                  * Copy data from next level in the tree to mast->bn from next
3065                  * iteration
3066                  */
3067                 memset(mast->bn, 0, sizeof(struct maple_big_node));
3068                 mast->bn->type = mte_node_type(left);
3069                 mast->orig_l->depth++;
3070
3071                 /* Root already stored in l->node. */
3072                 if (mas_is_root_limits(mast->l))
3073                         goto new_root;
3074
3075                 mast_ascend_free(mast);
3076                 mast_combine_cp_left(mast);
3077                 l_mas.offset = mast->bn->b_end;
3078                 mab_set_b_end(mast->bn, &l_mas, left);
3079                 mab_set_b_end(mast->bn, &m_mas, middle);
3080                 mab_set_b_end(mast->bn, &r_mas, right);
3081
3082                 /* Copy anything necessary out of the right node. */
3083                 mast_combine_cp_right(mast);
3084                 mast_topiary(mast);
3085                 mast->orig_l->last = mast->orig_l->max;
3086
3087                 if (mast_sufficient(mast))
3088                         continue;
3089
3090                 if (mast_overflow(mast))
3091                         continue;
3092
3093                 /* May be a new root stored in mast->bn */
3094                 if (mas_is_root_limits(mast->orig_l))
3095                         break;
3096
3097                 mast_spanning_rebalance(mast);
3098
3099                 /* rebalancing from other nodes may require another loop. */
3100                 if (!count)
3101                         count++;
3102         }
3103
3104         l_mas.node = mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)),
3105                                 mte_node_type(mast->orig_l->node));
3106         mast->orig_l->depth++;
3107         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, &l_mas, true);
3108         mas_set_parent(mas, left, l_mas.node, slot);
3109         if (middle)
3110                 mas_set_parent(mas, middle, l_mas.node, ++slot);
3111
3112         if (right)
3113                 mas_set_parent(mas, right, l_mas.node, ++slot);
3114
3115         if (mas_is_root_limits(mast->l)) {
3116 new_root:
3117                 mast_new_root(mast, mas);
3118         } else {
3119                 mas_mn(&l_mas)->parent = mas_mn(mast->orig_l)->parent;
3120         }
3121
3122         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node))
3123                 mat_add(&free, mast->orig_l->node);
3124
3125         mas->depth = mast->orig_l->depth;
3126         *mast->orig_l = l_mas;
3127         mte_set_node_dead(mas->node);
3128
3129         /* Set up mas for insertion. */
3130         mast->orig_l->depth = mas->depth;
3131         mast->orig_l->alloc = mas->alloc;
3132         *mas = *mast->orig_l;
3133         mas_wmb_replace(mas, &free, &destroy);
3134         mtree_range_walk(mas);
3135         return mast->bn->b_end;
3136 }
3137
3138 /*
3139  * mas_rebalance() - Rebalance a given node.
3140  * @mas: The maple state
3141  * @b_node: The big maple node.
3142  *
3143  * Rebalance two nodes into a single node or two new nodes that are sufficient.
3144  * Continue upwards until tree is sufficient.
3145  *
3146  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3147  */
3148 static inline int mas_rebalance(struct ma_state *mas,
3149                                 struct maple_big_node *b_node)
3150 {
3151         char empty_count = mas_mt_height(mas);
3152         struct maple_subtree_state mast;
3153         unsigned char shift, b_end = ++b_node->b_end;
3154
3155         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3156         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3157
3158         trace_ma_op(__func__, mas);
3159
3160         /*
3161          * Rebalancing occurs if a node is insufficient.  Data is rebalanced
3162          * against the node to the right if it exists, otherwise the node to the
3163          * left of this node is rebalanced against this node.  If rebalancing
3164          * causes just one node to be produced instead of two, then the parent
3165          * is also examined and rebalanced if it is insufficient.  Every level
3166          * tries to combine the data in the same way.  If one node contains the
3167          * entire range of the tree, then that node is used as a new root node.
3168          */
3169         mas_node_count(mas, 1 + empty_count * 3);
3170         if (mas_is_err(mas))
3171                 return 0;
3172
3173         mast.orig_l = &l_mas;
3174         mast.orig_r = &r_mas;
3175         mast.bn = b_node;
3176         mast.bn->type = mte_node_type(mas->node);
3177
3178         l_mas = r_mas = *mas;
3179
3180         if (mas_next_sibling(&r_mas)) {
3181                 mas_mab_cp(&r_mas, 0, mt_slot_count(r_mas.node), b_node, b_end);
3182                 r_mas.last = r_mas.index = r_mas.max;
3183         } else {
3184                 mas_prev_sibling(&l_mas);
3185                 shift = mas_data_end(&l_mas) + 1;
3186                 mab_shift_right(b_node, shift);
3187                 mas->offset += shift;
3188                 mas_mab_cp(&l_mas, 0, shift - 1, b_node, 0);
3189                 b_node->b_end = shift + b_end;
3190                 l_mas.index = l_mas.last = l_mas.min;
3191         }
3192
3193         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, empty_count);
3194 }
3195
3196 /*
3197  * mas_destroy_rebalance() - Rebalance left-most node while destroying the maple
3198  * state.
3199  * @mas: The maple state
3200  * @end: The end of the left-most node.
3201  *
3202  * During a mass-insert event (such as forking), it may be necessary to
3203  * rebalance the left-most node when it is not sufficient.
3204  */
3205 static inline void mas_destroy_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end)
3206 {
3207         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
3208         struct maple_node reuse, *newnode, *parent, *new_left, *left, *node;
3209         struct maple_enode *eparent;
3210         unsigned char offset, tmp, split = mt_slots[mt] / 2;
3211         void __rcu **l_slots, **slots;
3212         unsigned long *l_pivs, *pivs, gap;
3213         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
3214
3215         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3216
3217         l_mas = *mas;
3218         mas_prev_sibling(&l_mas);
3219
3220         /* set up node. */
3221         if (in_rcu) {
3222                 /* Allocate for both left and right as well as parent. */
3223                 mas_node_count(mas, 3);
3224                 if (mas_is_err(mas))
3225                         return;
3226
3227                 newnode = mas_pop_node(mas);
3228         } else {
3229                 newnode = &reuse;
3230         }
3231
3232         node = mas_mn(mas);
3233         newnode->parent = node->parent;
3234         slots = ma_slots(newnode, mt);
3235         pivs = ma_pivots(newnode, mt);
3236         left = mas_mn(&l_mas);
3237         l_slots = ma_slots(left, mt);
3238         l_pivs = ma_pivots(left, mt);
3239         if (!l_slots[split])
3240                 split++;
3241         tmp = mas_data_end(&l_mas) - split;
3242
3243         memcpy(slots, l_slots + split + 1, sizeof(void *) * tmp);
3244         memcpy(pivs, l_pivs + split + 1, sizeof(unsigned long) * tmp);
3245         pivs[tmp] = l_mas.max;
3246         memcpy(slots + tmp, ma_slots(node, mt), sizeof(void *) * end);
3247         memcpy(pivs + tmp, ma_pivots(node, mt), sizeof(unsigned long) * end);
3248
3249         l_mas.max = l_pivs[split];
3250         mas->min = l_mas.max + 1;
3251         eparent = mt_mk_node(mte_parent(l_mas.node),
3252                              mas_parent_type(&l_mas, l_mas.node));
3253         tmp += end;
3254         if (!in_rcu) {
3255                 unsigned char max_p = mt_pivots[mt];
3256                 unsigned char max_s = mt_slots[mt];
3257
3258                 if (tmp < max_p)
3259                         memset(pivs + tmp, 0,
3260                                sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3261
3262                 if (tmp < mt_slots[mt])
3263                         memset(slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3264
3265                 memcpy(node, newnode, sizeof(struct maple_node));
3266                 ma_set_meta(node, mt, 0, tmp - 1);
3267                 mte_set_pivot(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node),
3268                               l_pivs[split]);
3269
3270                 /* Remove data from l_pivs. */
3271                 tmp = split + 1;
3272                 memset(l_pivs + tmp, 0, sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3273                 memset(l_slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3274                 ma_set_meta(left, mt, 0, split);
3275
3276                 goto done;
3277         }
3278
3279         /* RCU requires replacing both l_mas, mas, and parent. */
3280         mas->node = mt_mk_node(newnode, mt);
3281         ma_set_meta(newnode, mt, 0, tmp);
3282
3283         new_left = mas_pop_node(mas);
3284         new_left->parent = left->parent;
3285         mt = mte_node_type(l_mas.node);
3286         slots = ma_slots(new_left, mt);
3287         pivs = ma_pivots(new_left, mt);
3288         memcpy(slots, l_slots, sizeof(void *) * split);
3289         memcpy(pivs, l_pivs, sizeof(unsigned long) * split);
3290         ma_set_meta(new_left, mt, 0, split);
3291         l_mas.node = mt_mk_node(new_left, mt);
3292
3293         /* replace parent. */
3294         offset = mte_parent_slot(mas->node);
3295         mt = mas_parent_type(&l_mas, l_mas.node);
3296         parent = mas_pop_node(mas);
3297         slots = ma_slots(parent, mt);
3298         pivs = ma_pivots(parent, mt);
3299         memcpy(parent, mte_to_node(eparent), sizeof(struct maple_node));
3300         rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
3301         rcu_assign_pointer(slots[offset - 1], l_mas.node);
3302         pivs[offset - 1] = l_mas.max;
3303         eparent = mt_mk_node(parent, mt);
3304 done:
3305         gap = mas_leaf_max_gap(mas);
3306         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(mas->node), gap);
3307         gap = mas_leaf_max_gap(&l_mas);
3308         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node), gap);
3309         mas_ascend(mas);
3310
3311         if (in_rcu)
3312                 mas_replace(mas, false);
3313
3314         mas_update_gap(mas);
3315 }
3316
3317 /*
3318  * mas_split_final_node() - Split the final node in a subtree operation.
3319  * @mast: the maple subtree state
3320  * @mas: The maple state
3321  * @height: The height of the tree in case it's a new root.
3322  */
3323 static inline bool mas_split_final_node(struct maple_subtree_state *mast,
3324                                         struct ma_state *mas, int height)
3325 {
3326         struct maple_enode *ancestor;
3327
3328         if (mte_is_root(mas->node)) {
3329                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
3330                         mast->bn->type = maple_arange_64;
3331                 else
3332                         mast->bn->type = maple_range_64;
3333                 mas->depth = height;
3334         }
3335         /*
3336          * Only a single node is used here, could be root.
3337          * The Big_node data should just fit in a single node.
3338          */
3339         ancestor = mas_new_ma_node(mas, mast->bn);
3340         mas_set_parent(mas, mast->l->node, ancestor, mast->l->offset);
3341         mas_set_parent(mas, mast->r->node, ancestor, mast->r->offset);
3342         mte_to_node(ancestor)->parent = mas_mn(mas)->parent;
3343
3344         mast->l->node = ancestor;
3345         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, mast->l, true);
3346         mas->offset = mast->bn->b_end - 1;
3347         return true;
3348 }
3349
3350 /*
3351  * mast_fill_bnode() - Copy data into the big node in the subtree state
3352  * @mast: The maple subtree state
3353  * @mas: the maple state
3354  * @skip: The number of entries to skip for new nodes insertion.
3355  */
3356 static inline void mast_fill_bnode(struct maple_subtree_state *mast,
3357                                          struct ma_state *mas,
3358                                          unsigned char skip)
3359 {
3360         bool cp = true;
3361         struct maple_enode *old = mas->node;
3362         unsigned char split;
3363
3364         memset(mast->bn->gap, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->gap));
3365         memset(mast->bn->slot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->slot));
3366         memset(mast->bn->pivot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->pivot));
3367         mast->bn->b_end = 0;
3368
3369         if (mte_is_root(mas->node)) {
3370                 cp = false;
3371         } else {
3372                 mas_ascend(mas);
3373                 mat_add(mast->free, old);
3374                 mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3375         }
3376
3377         if (cp && mast->l->offset)
3378                 mas_mab_cp(mas, 0, mast->l->offset - 1, mast->bn, 0);
3379
3380         split = mast->bn->b_end;
3381         mab_set_b_end(mast->bn, mast->l, mast->l->node);
3382         mast->r->offset = mast->bn->b_end;
3383         mab_set_b_end(mast->bn, mast->r, mast->r->node);
3384         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] == mas->max)
3385                 cp = false;
3386
3387         if (cp)
3388                 mas_mab_cp(mas, split + skip, mt_slot_count(mas->node) - 1,
3389                            mast->bn, mast->bn->b_end);
3390
3391         mast->bn->b_end--;
3392         mast->bn->type = mte_node_type(mas->node);
3393 }
3394
3395 /*
3396  * mast_split_data() - Split the data in the subtree state big node into regular
3397  * nodes.
3398  * @mast: The maple subtree state
3399  * @mas: The maple state
3400  * @split: The location to split the big node
3401  */
3402 static inline void mast_split_data(struct maple_subtree_state *mast,
3403            struct ma_state *mas, unsigned char split)
3404 {
3405         unsigned char p_slot;
3406
3407         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, true);
3408         mte_set_pivot(mast->r->node, 0, mast->r->max);
3409         mab_mas_cp(mast->bn, split + 1, mast->bn->b_end, mast->r, false);
3410         mast->l->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3411         mast->l->max = mast->bn->pivot[split];
3412         mast->r->min = mast->l->max + 1;
3413         if (mte_is_leaf(mas->node))
3414                 return;
3415
3416         p_slot = mast->orig_l->offset;
3417         mas_set_split_parent(mast->orig_l, mast->l->node, mast->r->node,
3418                              &p_slot, split);
3419         mas_set_split_parent(mast->orig_r, mast->l->node, mast->r->node,
3420                              &p_slot, split);
3421 }
3422
3423 /*
3424  * mas_push_data() - Instead of splitting a node, it is beneficial to push the
3425  * data to the right or left node if there is room.
3426  * @mas: The maple state
3427  * @height: The current height of the maple state
3428  * @mast: The maple subtree state
3429  * @left: Push left or not.
3430  *
3431  * Keeping the height of the tree low means faster lookups.
3432  *
3433  * Return: True if pushed, false otherwise.
3434  */
3435 static inline bool mas_push_data(struct ma_state *mas, int height,
3436                                  struct maple_subtree_state *mast, bool left)
3437 {
3438         unsigned char slot_total = mast->bn->b_end;
3439         unsigned char end, space, split;
3440
3441         MA_STATE(tmp_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3442         tmp_mas = *mas;
3443         tmp_mas.depth = mast->l->depth;
3444
3445         if (left && !mas_prev_sibling(&tmp_mas))
3446                 return false;
3447         else if (!left && !mas_next_sibling(&tmp_mas))
3448                 return false;
3449
3450         end = mas_data_end(&tmp_mas);
3451         slot_total += end;
3452         space = 2 * mt_slot_count(mas->node) - 2;
3453         /* -2 instead of -1 to ensure there isn't a triple split */
3454         if (ma_is_leaf(mast->bn->type))
3455                 space--;
3456
3457         if (mas->max == ULONG_MAX)
3458                 space--;
3459
3460         if (slot_total >= space)
3461                 return false;
3462
3463         /* Get the data; Fill mast->bn */
3464         mast->bn->b_end++;
3465         if (left) {
3466                 mab_shift_right(mast->bn, end + 1);
3467                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, 0);
3468                 mast->bn->b_end = slot_total + 1;
3469         } else {
3470                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, mast->bn->b_end);
3471         }
3472
3473         /* Configure mast for splitting of mast->bn */
3474         split = mt_slots[mast->bn->type] - 2;
3475         if (left) {
3476                 /*  Switch mas to prev node  */
3477                 mat_add(mast->free, mas->node);
3478                 *mas = tmp_mas;
3479                 /* Start using mast->l for the left side. */
3480                 tmp_mas.node = mast->l->node;
3481                 *mast->l = tmp_mas;
3482         } else {
3483                 mat_add(mast->free, tmp_mas.node);
3484                 tmp_mas.node = mast->r->node;
3485                 *mast->r = tmp_mas;
3486                 split = slot_total - split;
3487         }
3488         split = mab_no_null_split(mast->bn, split, mt_slots[mast->bn->type]);
3489         /* Update parent slot for split calculation. */
3490         if (left)
3491                 mast->orig_l->offset += end + 1;
3492
3493         mast_split_data(mast, mas, split);
3494         mast_fill_bnode(mast, mas, 2);
3495         mas_split_final_node(mast, mas, height + 1);
3496         return true;
3497 }
3498
3499 /*
3500  * mas_split() - Split data that is too big for one node into two.
3501  * @mas: The maple state
3502  * @b_node: The maple big node
3503  * Return: 1 on success, 0 on failure.
3504  */
3505 static int mas_split(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
3506 {
3507         struct maple_subtree_state mast;
3508         int height = 0;
3509         unsigned char mid_split, split = 0;
3510
3511         /*
3512          * Splitting is handled differently from any other B-tree; the Maple
3513          * Tree splits upwards.  Splitting up means that the split operation
3514          * occurs when the walk of the tree hits the leaves and not on the way
3515          * down.  The reason for splitting up is that it is impossible to know
3516          * how much space will be needed until the leaf is (or leaves are)
3517          * reached.  Since overwriting data is allowed and a range could
3518          * overwrite more than one range or result in changing one entry into 3
3519          * entries, it is impossible to know if a split is required until the
3520          * data is examined.
3521          *
3522          * Splitting is a balancing act between keeping allocations to a minimum
3523          * and avoiding a 'jitter' event where a tree is expanded to make room
3524          * for an entry followed by a contraction when the entry is removed.  To
3525          * accomplish the balance, there are empty slots remaining in both left
3526          * and right nodes after a split.
3527          */
3528         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3529         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3530         MA_STATE(prev_l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3531         MA_STATE(prev_r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3532         MA_TOPIARY(mat, mas->tree);
3533
3534         trace_ma_op(__func__, mas);
3535         mas->depth = mas_mt_height(mas);
3536         /* Allocation failures will happen early. */
3537         mas_node_count(mas, 1 + mas->depth * 2);
3538         if (mas_is_err(mas))
3539                 return 0;
3540
3541         mast.l = &l_mas;
3542         mast.r = &r_mas;
3543         mast.orig_l = &prev_l_mas;
3544         mast.orig_r = &prev_r_mas;
3545         mast.free = &mat;
3546         mast.bn = b_node;
3547
3548         while (height++ <= mas->depth) {
3549                 if (mt_slots[b_node->type] > b_node->b_end) {
3550                         mas_split_final_node(&mast, mas, height);
3551                         break;
3552                 }
3553
3554                 l_mas = r_mas = *mas;
3555                 l_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3556                 r_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3557                 /*
3558                  * Another way that 'jitter' is avoided is to terminate a split up early if the
3559                  * left or right node has space to spare.  This is referred to as "pushing left"
3560                  * or "pushing right" and is similar to the B* tree, except the nodes left or
3561                  * right can rarely be reused due to RCU, but the ripple upwards is halted which
3562                  * is a significant savings.
3563                  */
3564                 /* Try to push left. */
3565                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, true))
3566                         break;
3567
3568                 /* Try to push right. */
3569                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, false))
3570                         break;
3571
3572                 split = mab_calc_split(mas, b_node, &mid_split, prev_l_mas.min);
3573                 mast_split_data(&mast, mas, split);
3574                 /*
3575                  * Usually correct, mab_mas_cp in the above call overwrites
3576                  * r->max.
3577                  */
3578                 mast.r->max = mas->max;
3579                 mast_fill_bnode(&mast, mas, 1);
3580                 prev_l_mas = *mast.l;
3581                 prev_r_mas = *mast.r;
3582         }
3583
3584         /* Set the original node as dead */
3585         mat_add(mast.free, mas->node);
3586         mas->node = l_mas.node;
3587         mas_wmb_replace(mas, mast.free, NULL);
3588         mtree_range_walk(mas);
3589         return 1;
3590 }
3591
3592 /*
3593  * mas_reuse_node() - Reuse the node to store the data.
3594  * @wr_mas: The maple write state
3595  * @bn: The maple big node
3596  * @end: The end of the data.
3597  *
3598  * Will always return false in RCU mode.
3599  *
3600  * Return: True if node was reused, false otherwise.
3601  */
3602 static inline bool mas_reuse_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3603                           struct maple_big_node *bn, unsigned char end)
3604 {
3605         /* Need to be rcu safe. */
3606         if (mt_in_rcu(wr_mas->mas->tree))
3607                 return false;
3608
3609         if (end > bn->b_end) {
3610                 int clear = mt_slots[wr_mas->type] - bn->b_end;
3611
3612                 memset(wr_mas->slots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear--);
3613                 memset(wr_mas->pivots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear);
3614         }
3615         mab_mas_cp(bn, 0, bn->b_end, wr_mas->mas, false);
3616         return true;
3617 }
3618
3619 /*
3620  * mas_commit_b_node() - Commit the big node into the tree.
3621  * @wr_mas: The maple write state
3622  * @b_node: The maple big node
3623  * @end: The end of the data.
3624  */
3625 static noinline_for_kasan int mas_commit_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3626                             struct maple_big_node *b_node, unsigned char end)
3627 {
3628         struct maple_node *node;
3629         unsigned char b_end = b_node->b_end;
3630         enum maple_type b_type = b_node->type;
3631
3632         if ((b_end < mt_min_slots[b_type]) &&
3633             (!mte_is_root(wr_mas->mas->node)) &&
3634             (mas_mt_height(wr_mas->mas) > 1))
3635                 return mas_rebalance(wr_mas->mas, b_node);
3636
3637         if (b_end >= mt_slots[b_type])
3638                 return mas_split(wr_mas->mas, b_node);
3639
3640         if (mas_reuse_node(wr_mas, b_node, end))
3641                 goto reuse_node;
3642
3643         mas_node_count(wr_mas->mas, 1);
3644         if (mas_is_err(wr_mas->mas))
3645                 return 0;
3646
3647         node = mas_pop_node(wr_mas->mas);
3648         node->parent = mas_mn(wr_mas->mas)->parent;
3649         wr_mas->mas->node = mt_mk_node(node, b_type);
3650         mab_mas_cp(b_node, 0, b_end, wr_mas->mas, false);
3651         mas_replace(wr_mas->mas, false);
3652 reuse_node:
3653         mas_update_gap(wr_mas->mas);
3654         return 1;
3655 }
3656
3657 /*
3658  * mas_root_expand() - Expand a root to a node
3659  * @mas: The maple state
3660  * @entry: The entry to store into the tree
3661  */
3662 static inline int mas_root_expand(struct ma_state *mas, void *entry)
3663 {
3664         void *contents = mas_root_locked(mas);
3665         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3666         struct maple_node *node;
3667         void __rcu **slots;
3668         unsigned long *pivots;
3669         int slot = 0;
3670
3671         mas_node_count(mas, 1);
3672         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
3673                 return 0;
3674
3675         node = mas_pop_node(mas);
3676         pivots = ma_pivots(node, type);
3677         slots = ma_slots(node, type);
3678         node->parent = ma_parent_ptr(
3679                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3680         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3681
3682         if (mas->index) {
3683                 if (contents) {
3684                         rcu_assign_pointer(slots[slot], contents);
3685                         if (likely(mas->index > 1))
3686                                 slot++;
3687                 }
3688                 pivots[slot++] = mas->index - 1;
3689         }
3690
3691         rcu_assign_pointer(slots[slot], entry);
3692         mas->offset = slot;
3693         pivots[slot] = mas->last;
3694         if (mas->last != ULONG_MAX)
3695                 slot++;
3696         mas->depth = 1;
3697         mas_set_height(mas);
3698         ma_set_meta(node, maple_leaf_64, 0, slot);
3699         /* swap the new root into the tree */
3700         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3701         return slot;
3702 }
3703
3704 static inline void mas_store_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3705 {
3706         if (likely((mas->last != 0) || (mas->index != 0)))
3707                 mas_root_expand(mas, entry);
3708         else if (((unsigned long) (entry) & 3) == 2)
3709                 mas_root_expand(mas, entry);
3710         else {
3711                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3712                 mas->node = MAS_START;
3713         }
3714 }
3715
3716 /*
3717  * mas_is_span_wr() - Check if the write needs to be treated as a write that
3718  * spans the node.
3719  * @mas: The maple state
3720  * @piv: The pivot value being written
3721  * @type: The maple node type
3722  * @entry: The data to write
3723  *
3724  * Spanning writes are writes that start in one node and end in another OR if
3725  * the write of a %NULL will cause the node to end with a %NULL.
3726  *
3727  * Return: True if this is a spanning write, false otherwise.
3728  */
3729 static bool mas_is_span_wr(struct ma_wr_state *wr_mas)
3730 {
3731         unsigned long max = wr_mas->r_max;
3732         unsigned long last = wr_mas->mas->last;
3733         enum maple_type type = wr_mas->type;
3734         void *entry = wr_mas->entry;
3735
3736         /* Contained in this pivot, fast path */
3737         if (last < max)
3738                 return false;
3739
3740         if (ma_is_leaf(type)) {
3741                 max = wr_mas->mas->max;
3742                 if (last < max)
3743                         return false;
3744         }
3745
3746         if (last == max) {
3747                 /*
3748                  * The last entry of leaf node cannot be NULL unless it is the
3749                  * rightmost node (writing ULONG_MAX), otherwise it spans slots.
3750                  */
3751                 if (entry || last == ULONG_MAX)
3752                         return false;
3753         }
3754
3755         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, wr_mas->r_max, entry);
3756         return true;
3757 }
3758
3759 static inline void mas_wr_walk_descend(struct ma_wr_state *wr_mas)
3760 {
3761         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
3762         mas_wr_node_walk(wr_mas);
3763         wr_mas->slots = ma_slots(wr_mas->node, wr_mas->type);
3764 }
3765
3766 static inline void mas_wr_walk_traverse(struct ma_wr_state *wr_mas)
3767 {
3768         wr_mas->mas->max = wr_mas->r_max;
3769         wr_mas->mas->min = wr_mas->r_min;
3770         wr_mas->mas->node = wr_mas->content;
3771         wr_mas->mas->offset = 0;
3772         wr_mas->mas->depth++;
3773 }
3774 /*
3775  * mas_wr_walk() - Walk the tree for a write.
3776  * @wr_mas: The maple write state
3777  *
3778  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
3779  *
3780  * Return: True if it's contained in a node, false on spanning write.
3781  */
3782 static bool mas_wr_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
3783 {
3784         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3785
3786         while (true) {
3787                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3788                 if (unlikely(mas_is_span_wr(wr_mas)))
3789                         return false;
3790
3791                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3792                                                   mas->offset);
3793                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3794                         return true;
3795
3796                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3797         }
3798
3799         return true;
3800 }
3801
3802 static bool mas_wr_walk_index(struct ma_wr_state *wr_mas)
3803 {
3804         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3805
3806         while (true) {
3807                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3808                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3809                                                   mas->offset);
3810                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3811                         return true;
3812                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3813
3814         }
3815         return true;
3816 }
3817 /*
3818  * mas_extend_spanning_null() - Extend a store of a %NULL to include surrounding %NULLs.
3819  * @l_wr_mas: The left maple write state
3820  * @r_wr_mas: The right maple write state
3821  */
3822 static inline void mas_extend_spanning_null(struct ma_wr_state *l_wr_mas,
3823                                             struct ma_wr_state *r_wr_mas)
3824 {
3825         struct ma_state *r_mas = r_wr_mas->mas;
3826         struct ma_state *l_mas = l_wr_mas->mas;
3827         unsigned char l_slot;
3828
3829         l_slot = l_mas->offset;
3830         if (!l_wr_mas->content)
3831                 l_mas->index = l_wr_mas->r_min;
3832
3833         if ((l_mas->index == l_wr_mas->r_min) &&
3834                  (l_slot &&
3835                   !mas_slot_locked(l_mas, l_wr_mas->slots, l_slot - 1))) {
3836                 if (l_slot > 1)
3837                         l_mas->index = l_wr_mas->pivots[l_slot - 2] + 1;
3838                 else
3839                         l_mas->index = l_mas->min;
3840
3841                 l_mas->offset = l_slot - 1;
3842         }
3843
3844         if (!r_wr_mas->content) {
3845                 if (r_mas->last < r_wr_mas->r_max)
3846                         r_mas->last = r_wr_mas->r_max;
3847                 r_mas->offset++;
3848         } else if ((r_mas->last == r_wr_mas->r_max) &&
3849             (r_mas->last < r_mas->max) &&
3850             !mas_slot_locked(r_mas, r_wr_mas->slots, r_mas->offset + 1)) {
3851                 r_mas->last = mas_safe_pivot(r_mas, r_wr_mas->pivots,
3852                                              r_wr_mas->type, r_mas->offset + 1);
3853                 r_mas->offset++;
3854         }
3855 }
3856
3857 static inline void *mas_state_walk(struct ma_state *mas)
3858 {
3859         void *entry;
3860
3861         entry = mas_start(mas);
3862         if (mas_is_none(mas))
3863                 return NULL;
3864
3865         if (mas_is_ptr(mas))
3866                 return entry;
3867
3868         return mtree_range_walk(mas);
3869 }
3870
3871 /*
3872  * mtree_lookup_walk() - Internal quick lookup that does not keep maple state up
3873  * to date.
3874  *
3875  * @mas: The maple state.
3876  *
3877  * Note: Leaves mas in undesirable state.
3878  * Return: The entry for @mas->index or %NULL on dead node.
3879  */
3880 static inline void *mtree_lookup_walk(struct ma_state *mas)
3881 {
3882         unsigned long *pivots;
3883         unsigned char offset;
3884         struct maple_node *node;
3885         struct maple_enode *next;
3886         enum maple_type type;
3887         void __rcu **slots;
3888         unsigned char end;
3889         unsigned long max;
3890
3891         next = mas->node;
3892         max = ULONG_MAX;
3893         do {
3894                 offset = 0;
3895                 node = mte_to_node(next);
3896                 type = mte_node_type(next);
3897                 pivots = ma_pivots(node, type);
3898                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
3899                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3900                         goto dead_node;
3901                 do {
3902                         if (pivots[offset] >= mas->index) {
3903                                 max = pivots[offset];
3904                                 break;
3905                         }
3906                 } while (++offset < end);
3907
3908                 slots = ma_slots(node, type);
3909                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
3910                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3911                         goto dead_node;
3912         } while (!ma_is_leaf(type));
3913
3914         return (void *)next;
3915
3916 dead_node:
3917         mas_reset(mas);
3918         return NULL;
3919 }
3920
3921 /*
3922  * mas_new_root() - Create a new root node that only contains the entry passed
3923  * in.
3924  * @mas: The maple state
3925  * @entry: The entry to store.
3926  *
3927  * Only valid when the index == 0 and the last == ULONG_MAX
3928  *
3929  * Return 0 on error, 1 on success.
3930  */
3931 static inline int mas_new_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3932 {
3933         struct maple_enode *root = mas_root_locked(mas);
3934         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3935         struct maple_node *node;
3936         void __rcu **slots;
3937         unsigned long *pivots;
3938
3939         if (!entry && !mas->index && mas->last == ULONG_MAX) {
3940                 mas->depth = 0;
3941                 mas_set_height(mas);
3942                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3943                 mas->node = MAS_START;
3944                 goto done;
3945         }
3946
3947         mas_node_count(mas, 1);
3948         if (mas_is_err(mas))
3949                 return 0;
3950
3951         node = mas_pop_node(mas);
3952         pivots = ma_pivots(node, type);
3953         slots = ma_slots(node, type);
3954         node->parent = ma_parent_ptr(
3955                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3956         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3957         rcu_assign_pointer(slots[0], entry);
3958         pivots[0] = mas->last;
3959         mas->depth = 1;
3960         mas_set_height(mas);
3961         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3962
3963 done:
3964         if (xa_is_node(root))
3965                 mte_destroy_walk(root, mas->tree);
3966
3967         return 1;
3968 }
3969 /*
3970  * mas_wr_spanning_store() - Create a subtree with the store operation completed
3971  * and new nodes where necessary, then place the sub-tree in the actual tree.
3972  * Note that mas is expected to point to the node which caused the store to
3973  * span.
3974  * @wr_mas: The maple write state
3975  *
3976  * Return: 0 on error, positive on success.
3977  */
3978 static inline int mas_wr_spanning_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
3979 {
3980         struct maple_subtree_state mast;
3981         struct maple_big_node b_node;
3982         struct ma_state *mas;
3983         unsigned char height;
3984
3985         /* Left and Right side of spanning store */
3986         MA_STATE(l_mas, NULL, 0, 0);
3987         MA_STATE(r_mas, NULL, 0, 0);
3988
3989         MA_WR_STATE(r_wr_mas, &r_mas, wr_mas->entry);
3990         MA_WR_STATE(l_wr_mas, &l_mas, wr_mas->entry);
3991
3992         /*
3993          * A store operation that spans multiple nodes is called a spanning
3994          * store and is handled early in the store call stack by the function
3995          * mas_is_span_wr().  When a spanning store is identified, the maple
3996          * state is duplicated.  The first maple state walks the left tree path
3997          * to ``index``, the duplicate walks the right tree path to ``last``.
3998          * The data in the two nodes are combined into a single node, two nodes,
3999          * or possibly three nodes (see the 3-way split above).  A ``NULL``
4000          * written to the last entry of a node is considered a spanning store as
4001          * a rebalance is required for the operation to complete and an overflow
4002          * of data may happen.
4003          */
4004         mas = wr_mas->mas;
4005         trace_ma_op(__func__, mas);
4006
4007         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX))
4008                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4009         /*
4010          * Node rebalancing may occur due to this store, so there may be three new
4011          * entries per level plus a new root.
4012          */
4013         height = mas_mt_height(mas);
4014         mas_node_count(mas, 1 + height * 3);
4015         if (mas_is_err(mas))
4016                 return 0;
4017
4018         /*
4019          * Set up right side.  Need to get to the next offset after the spanning
4020          * store to ensure it's not NULL and to combine both the next node and
4021          * the node with the start together.
4022          */
4023         r_mas = *mas;
4024         /* Avoid overflow, walk to next slot in the tree. */
4025         if (r_mas.last + 1)
4026                 r_mas.last++;
4027
4028         r_mas.index = r_mas.last;
4029         mas_wr_walk_index(&r_wr_mas);
4030         r_mas.last = r_mas.index = mas->last;
4031
4032         /* Set up left side. */
4033         l_mas = *mas;
4034         mas_wr_walk_index(&l_wr_mas);
4035
4036         if (!wr_mas->entry) {
4037                 mas_extend_spanning_null(&l_wr_mas, &r_wr_mas);
4038                 mas->offset = l_mas.offset;
4039                 mas->index = l_mas.index;
4040                 mas->last = l_mas.last = r_mas.last;
4041         }
4042
4043         /* expanding NULLs may make this cover the entire range */
4044         if (!l_mas.index && r_mas.last == ULONG_MAX) {
4045                 mas_set_range(mas, 0, ULONG_MAX);
4046                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4047         }
4048
4049         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4050         /* Copy l_mas and store the value in b_node. */
4051         mas_store_b_node(&l_wr_mas, &b_node, l_wr_mas.node_end);
4052         /* Copy r_mas into b_node. */
4053         if (r_mas.offset <= r_wr_mas.node_end)
4054                 mas_mab_cp(&r_mas, r_mas.offset, r_wr_mas.node_end,
4055                            &b_node, b_node.b_end + 1);
4056         else
4057                 b_node.b_end++;
4058
4059         /* Stop spanning searches by searching for just index. */
4060         l_mas.index = l_mas.last = mas->index;
4061
4062         mast.bn = &b_node;
4063         mast.orig_l = &l_mas;
4064         mast.orig_r = &r_mas;
4065         /* Combine l_mas and r_mas and split them up evenly again. */
4066         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, height + 1);
4067 }
4068
4069 /*
4070  * mas_wr_node_store() - Attempt to store the value in a node
4071  * @wr_mas: The maple write state
4072  *
4073  * Attempts to reuse the node, but may allocate.
4074  *
4075  * Return: True if stored, false otherwise
4076  */
4077 static inline bool mas_wr_node_store(struct ma_wr_state *wr_mas,
4078                                      unsigned char new_end)
4079 {
4080         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4081         void __rcu **dst_slots;
4082         unsigned long *dst_pivots;
4083         unsigned char dst_offset, offset_end = wr_mas->offset_end;
4084         struct maple_node reuse, *newnode;
4085         unsigned char copy_size, node_pivots = mt_pivots[wr_mas->type];
4086         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
4087
4088         /* Check if there is enough data. The room is enough. */
4089         if (!mte_is_root(mas->node) && (new_end <= mt_min_slots[wr_mas->type]) &&
4090             !(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
4091                 return false;
4092
4093         if (mas->last == wr_mas->end_piv)
4094                 offset_end++; /* don't copy this offset */
4095         else if (unlikely(wr_mas->r_max == ULONG_MAX))
4096                 mas_bulk_rebalance(mas, wr_mas->node_end, wr_mas->type);
4097
4098         /* set up node. */
4099         if (in_rcu) {
4100                 mas_node_count(mas, 1);
4101                 if (mas_is_err(mas))
4102                         return false;
4103
4104                 newnode = mas_pop_node(mas);
4105         } else {
4106                 memset(&reuse, 0, sizeof(struct maple_node));
4107                 newnode = &reuse;
4108         }
4109
4110         newnode->parent = mas_mn(mas)->parent;
4111         dst_pivots = ma_pivots(newnode, wr_mas->type);
4112         dst_slots = ma_slots(newnode, wr_mas->type);
4113         /* Copy from start to insert point */
4114         memcpy(dst_pivots, wr_mas->pivots, sizeof(unsigned long) * mas->offset);
4115         memcpy(dst_slots, wr_mas->slots, sizeof(void *) * mas->offset);
4116
4117         /* Handle insert of new range starting after old range */
4118         if (wr_mas->r_min < mas->index) {
4119                 rcu_assign_pointer(dst_slots[mas->offset], wr_mas->content);
4120                 dst_pivots[mas->offset++] = mas->index - 1;
4121         }
4122
4123         /* Store the new entry and range end. */
4124         if (mas->offset < node_pivots)
4125                 dst_pivots[mas->offset] = mas->last;
4126         rcu_assign_pointer(dst_slots[mas->offset], wr_mas->entry);
4127
4128         /*
4129          * this range wrote to the end of the node or it overwrote the rest of
4130          * the data
4131          */
4132         if (offset_end > wr_mas->node_end)
4133                 goto done;
4134
4135         dst_offset = mas->offset + 1;
4136         /* Copy to the end of node if necessary. */
4137         copy_size = wr_mas->node_end - offset_end + 1;
4138         memcpy(dst_slots + dst_offset, wr_mas->slots + offset_end,
4139                sizeof(void *) * copy_size);
4140         memcpy(dst_pivots + dst_offset, wr_mas->pivots + offset_end,
4141                sizeof(unsigned long) * (copy_size - 1));
4142
4143         if (new_end < node_pivots)
4144                 dst_pivots[new_end] = mas->max;
4145
4146 done:
4147         mas_leaf_set_meta(mas, newnode, dst_pivots, maple_leaf_64, new_end);
4148         if (in_rcu) {
4149                 mte_set_node_dead(mas->node);
4150                 mas->node = mt_mk_node(newnode, wr_mas->type);
4151                 mas_replace(mas, false);
4152         } else {
4153                 memcpy(wr_mas->node, newnode, sizeof(struct maple_node));
4154         }
4155         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4156         mas_update_gap(mas);
4157         return true;
4158 }
4159
4160 /*
4161  * mas_wr_slot_store: Attempt to store a value in a slot.
4162  * @wr_mas: the maple write state
4163  *
4164  * Return: True if stored, false otherwise
4165  */
4166 static inline bool mas_wr_slot_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4167 {
4168         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4169         unsigned char offset = mas->offset;
4170         bool gap = false;
4171
4172         if (wr_mas->offset_end - offset != 1)
4173                 return false;
4174
4175         gap |= !mt_slot_locked(mas->tree, wr_mas->slots, offset);
4176         gap |= !mt_slot_locked(mas->tree, wr_mas->slots, offset + 1);
4177
4178         if (mas->index == wr_mas->r_min) {
4179                 /* Overwriting the range and over a part of the next range. */
4180                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset], wr_mas->entry);
4181                 wr_mas->pivots[offset] = mas->last;
4182         } else {
4183                 /* Overwriting a part of the range and over the next range */
4184                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset + 1], wr_mas->entry);
4185                 wr_mas->pivots[offset] = mas->index - 1;
4186                 mas->offset++; /* Keep mas accurate. */
4187         }
4188
4189         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4190         /*
4191          * Only update gap when the new entry is empty or there is an empty
4192          * entry in the original two ranges.
4193          */
4194         if (!wr_mas->entry || gap)
4195                 mas_update_gap(mas);
4196
4197         return true;
4198 }
4199
4200 static inline void mas_wr_end_piv(struct ma_wr_state *wr_mas)
4201 {
4202         while ((wr_mas->offset_end < wr_mas->node_end) &&
4203                (wr_mas->mas->last > wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end]))
4204                 wr_mas->offset_end++;
4205
4206         if (wr_mas->offset_end < wr_mas->node_end)
4207                 wr_mas->end_piv = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4208         else
4209                 wr_mas->end_piv = wr_mas->mas->max;
4210 }
4211
4212 static inline void mas_wr_extend_null(struct ma_wr_state *wr_mas)
4213 {
4214         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4215
4216         if (!wr_mas->slots[wr_mas->offset_end]) {
4217                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4218                 mas->last = wr_mas->end_piv;
4219         } else {
4220                 /* Check next slot(s) if we are overwriting the end */
4221                 if ((mas->last == wr_mas->end_piv) &&
4222                     (wr_mas->node_end != wr_mas->offset_end) &&
4223                     !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end + 1]) {
4224                         wr_mas->offset_end++;
4225                         if (wr_mas->offset_end == wr_mas->node_end)
4226                                 mas->last = mas->max;
4227                         else
4228                                 mas->last = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4229                         wr_mas->end_piv = mas->last;
4230                 }
4231         }
4232
4233         if (!wr_mas->content) {
4234                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4235                 mas->index = wr_mas->r_min;
4236         } else {
4237                 /* Check prev slot if we are overwriting the start */
4238                 if (mas->index == wr_mas->r_min && mas->offset &&
4239                     !wr_mas->slots[mas->offset - 1]) {
4240                         mas->offset--;
4241                         wr_mas->r_min = mas->index =
4242                                 mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, mas->offset);
4243                         wr_mas->r_max = wr_mas->pivots[mas->offset];
4244                 }
4245         }
4246 }
4247
4248 static inline unsigned char mas_wr_new_end(struct ma_wr_state *wr_mas)
4249 {
4250         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4251         unsigned char new_end = wr_mas->node_end + 2;
4252
4253         new_end -= wr_mas->offset_end - mas->offset;
4254         if (wr_mas->r_min == mas->index)
4255                 new_end--;
4256
4257         if (wr_mas->end_piv == mas->last)
4258                 new_end--;
4259
4260         return new_end;
4261 }
4262
4263 /*
4264  * mas_wr_append: Attempt to append
4265  * @wr_mas: the maple write state
4266  *
4267  * Return: True if appended, false otherwise
4268  */
4269 static inline bool mas_wr_append(struct ma_wr_state *wr_mas)
4270 {
4271         unsigned char end = wr_mas->node_end;
4272         unsigned char new_end = end + 1;
4273         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4274         unsigned char node_pivots = mt_pivots[wr_mas->type];
4275
4276         if (mas->offset != wr_mas->node_end)
4277                 return false;
4278
4279         if (new_end < node_pivots) {
4280                 wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4281                 ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4282         }
4283
4284         if (mas->last == wr_mas->r_max) {
4285                 /* Append to end of range */
4286                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->entry);
4287                 wr_mas->pivots[end] = mas->index - 1;
4288                 mas->offset = new_end;
4289         } else {
4290                 /* Append to start of range */
4291                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->content);
4292                 wr_mas->pivots[end] = mas->last;
4293                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[end], wr_mas->entry);
4294         }
4295
4296         if (!wr_mas->content || !wr_mas->entry)
4297                 mas_update_gap(mas);
4298
4299         return  true;
4300 }
4301
4302 /*
4303  * mas_wr_bnode() - Slow path for a modification.
4304  * @wr_mas: The write maple state
4305  *
4306  * This is where split, rebalance end up.
4307  */
4308 static void mas_wr_bnode(struct ma_wr_state *wr_mas)
4309 {
4310         struct maple_big_node b_node;
4311
4312         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, 0, wr_mas->entry);
4313         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4314         mas_store_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->offset_end);
4315         mas_commit_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->node_end);
4316 }
4317
4318 static inline void mas_wr_modify(struct ma_wr_state *wr_mas)
4319 {
4320         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4321         unsigned char new_end;
4322
4323         /* Direct replacement */
4324         if (wr_mas->r_min == mas->index && wr_mas->r_max == mas->last) {
4325                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[mas->offset], wr_mas->entry);
4326                 if (!!wr_mas->entry ^ !!wr_mas->content)
4327                         mas_update_gap(mas);
4328                 return;
4329         }
4330
4331         /*
4332          * new_end exceeds the size of the maple node and cannot enter the fast
4333          * path.
4334          */
4335         new_end = mas_wr_new_end(wr_mas);
4336         if (new_end >= mt_slots[wr_mas->type])
4337                 goto slow_path;
4338
4339         /* Attempt to append */
4340         if (new_end == wr_mas->node_end + 1 && mas_wr_append(wr_mas))
4341                 return;
4342
4343         if (new_end == wr_mas->node_end && mas_wr_slot_store(wr_mas))
4344                 return;
4345
4346         if (mas_wr_node_store(wr_mas, new_end))
4347                 return;
4348
4349         if (mas_is_err(mas))
4350                 return;
4351
4352 slow_path:
4353         mas_wr_bnode(wr_mas);
4354 }
4355
4356 /*
4357  * mas_wr_store_entry() - Internal call to store a value
4358  * @mas: The maple state
4359  * @entry: The entry to store.
4360  *
4361  * Return: The contents that was stored at the index.
4362  */
4363 static inline void *mas_wr_store_entry(struct ma_wr_state *wr_mas)
4364 {
4365         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4366
4367         wr_mas->content = mas_start(mas);
4368         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4369                 mas_store_root(mas, wr_mas->entry);
4370                 return wr_mas->content;
4371         }
4372
4373         if (unlikely(!mas_wr_walk(wr_mas))) {
4374                 mas_wr_spanning_store(wr_mas);
4375                 return wr_mas->content;
4376         }
4377
4378         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4379         mas_wr_end_piv(wr_mas);
4380
4381         if (!wr_mas->entry)
4382                 mas_wr_extend_null(wr_mas);
4383
4384         /* New root for a single pointer */
4385         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX)) {
4386                 mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4387                 return wr_mas->content;
4388         }
4389
4390         mas_wr_modify(wr_mas);
4391         return wr_mas->content;
4392 }
4393
4394 /**
4395  * mas_insert() - Internal call to insert a value
4396  * @mas: The maple state
4397  * @entry: The entry to store
4398  *
4399  * Return: %NULL or the contents that already exists at the requested index
4400  * otherwise.  The maple state needs to be checked for error conditions.
4401  */
4402 static inline void *mas_insert(struct ma_state *mas, void *entry)
4403 {
4404         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
4405
4406         /*
4407          * Inserting a new range inserts either 0, 1, or 2 pivots within the
4408          * tree.  If the insert fits exactly into an existing gap with a value
4409          * of NULL, then the slot only needs to be written with the new value.
4410          * If the range being inserted is adjacent to another range, then only a
4411          * single pivot needs to be inserted (as well as writing the entry).  If
4412          * the new range is within a gap but does not touch any other ranges,
4413          * then two pivots need to be inserted: the start - 1, and the end.  As
4414          * usual, the entry must be written.  Most operations require a new node
4415          * to be allocated and replace an existing node to ensure RCU safety,
4416          * when in RCU mode.  The exception to requiring a newly allocated node
4417          * is when inserting at the end of a node (appending).  When done
4418          * carefully, appending can reuse the node in place.
4419          */
4420         wr_mas.content = mas_start(mas);
4421         if (wr_mas.content)
4422                 goto exists;
4423
4424         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4425                 mas_store_root(mas, entry);
4426                 return NULL;
4427         }
4428
4429         /* spanning writes always overwrite something */
4430         if (!mas_wr_walk(&wr_mas))
4431                 goto exists;
4432
4433         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4434         wr_mas.offset_end = mas->offset;
4435         wr_mas.end_piv = wr_mas.r_max;
4436
4437         if (wr_mas.content || (mas->last > wr_mas.r_max))
4438                 goto exists;
4439
4440         if (!entry)
4441                 return NULL;
4442
4443         mas_wr_modify(&wr_mas);
4444         return wr_mas.content;
4445
4446 exists:
4447         mas_set_err(mas, -EEXIST);
4448         return wr_mas.content;
4449
4450 }
4451
4452 static inline void mas_rewalk(struct ma_state *mas, unsigned long index)
4453 {
4454 retry:
4455         mas_set(mas, index);
4456         mas_state_walk(mas);
4457         if (mas_is_start(mas))
4458                 goto retry;
4459 }
4460
4461 static inline bool mas_rewalk_if_dead(struct ma_state *mas,
4462                 struct maple_node *node, const unsigned long index)
4463 {
4464         if (unlikely(ma_dead_node(node))) {
4465                 mas_rewalk(mas, index);
4466                 return true;
4467         }
4468         return false;
4469 }
4470
4471 /*
4472  * mas_prev_node() - Find the prev non-null entry at the same level in the
4473  * tree.  The prev value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4474  * @mas: The maple state
4475  * @min: The lower limit to search
4476  *
4477  * The prev node value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4478  * Return: 1 if the node is dead, 0 otherwise.
4479  */
4480 static inline int mas_prev_node(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4481 {
4482         enum maple_type mt;
4483         int offset, level;
4484         void __rcu **slots;
4485         struct maple_node *node;
4486         unsigned long *pivots;
4487         unsigned long max;
4488
4489         node = mas_mn(mas);
4490         if (!mas->min)
4491                 goto no_entry;
4492
4493         max = mas->min - 1;
4494         if (max < min)
4495                 goto no_entry;
4496
4497         level = 0;
4498         do {
4499                 if (ma_is_root(node))
4500                         goto no_entry;
4501
4502                 /* Walk up. */
4503                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4504                         return 1;
4505                 offset = mas->offset;
4506                 level++;
4507                 node = mas_mn(mas);
4508         } while (!offset);
4509
4510         offset--;
4511         mt = mte_node_type(mas->node);
4512         while (level > 1) {
4513                 level--;
4514                 slots = ma_slots(node, mt);
4515                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4516                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4517                         return 1;
4518
4519                 mt = mte_node_type(mas->node);
4520                 node = mas_mn(mas);
4521                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4522                 offset = ma_data_end(node, mt, pivots, max);
4523                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4524                         return 1;
4525         }
4526
4527         slots = ma_slots(node, mt);
4528         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4529         pivots = ma_pivots(node, mt);
4530         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4531                 return 1;
4532
4533         if (likely(offset))
4534                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4535         mas->max = max;
4536         mas->offset = mas_data_end(mas);
4537         if (unlikely(mte_dead_node(mas->node)))
4538                 return 1;
4539
4540         return 0;
4541
4542 no_entry:
4543         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4544                 return 1;
4545
4546         mas->node = MAS_NONE;
4547         return 0;
4548 }
4549
4550 /*
4551  * mas_prev_slot() - Get the entry in the previous slot
4552  *
4553  * @mas: The maple state
4554  * @max: The minimum starting range
4555  *
4556  * Return: The entry in the previous slot which is possibly NULL
4557  */
4558 static void *mas_prev_slot(struct ma_state *mas, unsigned long min, bool empty)
4559 {
4560         void *entry;
4561         void __rcu **slots;
4562         unsigned long pivot;
4563         enum maple_type type;
4564         unsigned long *pivots;
4565         struct maple_node *node;
4566         unsigned long save_point = mas->index;
4567
4568 retry:
4569         node = mas_mn(mas);
4570         type = mte_node_type(mas->node);
4571         pivots = ma_pivots(node, type);
4572         if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4573                 goto retry;
4574
4575 again:
4576         if (mas->min <= min) {
4577                 pivot = mas_safe_min(mas, pivots, mas->offset);
4578
4579                 if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4580                         goto retry;
4581
4582                 if (pivot <= min)
4583                         return NULL;
4584         }
4585
4586         if (likely(mas->offset)) {
4587                 mas->offset--;
4588                 mas->last = mas->index - 1;
4589                 mas->index = mas_safe_min(mas, pivots, mas->offset);
4590         } else  {
4591                 if (mas_prev_node(mas, min)) {
4592                         mas_rewalk(mas, save_point);
4593                         goto retry;
4594                 }
4595
4596                 if (mas_is_none(mas))
4597                         return NULL;
4598
4599                 mas->last = mas->max;
4600                 node = mas_mn(mas);
4601                 type = mte_node_type(mas->node);
4602                 pivots = ma_pivots(node, type);
4603                 mas->index = pivots[mas->offset - 1] + 1;
4604         }
4605
4606         slots = ma_slots(node, type);
4607         entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4608         if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4609                 goto retry;
4610
4611         if (likely(entry))
4612                 return entry;
4613
4614         if (!empty)
4615                 goto again;
4616
4617         return entry;
4618 }
4619
4620 /*
4621  * mas_next_node() - Get the next node at the same level in the tree.
4622  * @mas: The maple state
4623  * @max: The maximum pivot value to check.
4624  *
4625  * The next value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4626  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise.
4627  */
4628 static inline int mas_next_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *node,
4629                                 unsigned long max)
4630 {
4631         unsigned long min;
4632         unsigned long *pivots;
4633         struct maple_enode *enode;
4634         int level = 0;
4635         unsigned char node_end;
4636         enum maple_type mt;
4637         void __rcu **slots;
4638
4639         if (mas->max >= max)
4640                 goto no_entry;
4641
4642         min = mas->max + 1;
4643         level = 0;
4644         do {
4645                 if (ma_is_root(node))
4646                         goto no_entry;
4647
4648                 /* Walk up. */
4649                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4650                         return 1;
4651
4652                 level++;
4653                 node = mas_mn(mas);
4654                 mt = mte_node_type(mas->node);
4655                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4656                 node_end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4657                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4658                         return 1;
4659
4660         } while (unlikely(mas->offset == node_end));
4661
4662         slots = ma_slots(node, mt);
4663         mas->offset++;
4664         enode = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4665         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4666                 return 1;
4667
4668         if (level > 1)
4669                 mas->offset = 0;
4670
4671         while (unlikely(level > 1)) {
4672                 level--;
4673                 mas->node = enode;
4674                 node = mas_mn(mas);
4675                 mt = mte_node_type(mas->node);
4676                 slots = ma_slots(node, mt);
4677                 enode = mas_slot(mas, slots, 0);
4678                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4679                         return 1;
4680         }
4681
4682         if (!mas->offset)
4683                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4684
4685         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, mt);
4686         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4687                 return 1;
4688
4689         mas->node = enode;
4690         mas->min = min;
4691         return 0;
4692
4693 no_entry:
4694         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4695                 return 1;
4696
4697         mas->node = MAS_NONE;
4698         return 0;
4699 }
4700
4701 /*
4702  * mas_next_slot() - Get the entry in the next slot
4703  *
4704  * @mas: The maple state
4705  * @max: The maximum starting range
4706  * @empty: Can be empty
4707  *
4708  * Return: The entry in the next slot which is possibly NULL
4709  */
4710 static void *mas_next_slot(struct ma_state *mas, unsigned long max, bool empty)
4711 {
4712         void __rcu **slots;
4713         unsigned long *pivots;
4714         unsigned long pivot;
4715         enum maple_type type;
4716         struct maple_node *node;
4717         unsigned char data_end;
4718         unsigned long save_point = mas->last;
4719         void *entry;
4720
4721 retry:
4722         node = mas_mn(mas);
4723         type = mte_node_type(mas->node);
4724         pivots = ma_pivots(node, type);
4725         data_end = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
4726         if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4727                 goto retry;
4728
4729 again:
4730         if (mas->max >= max) {
4731                 if (likely(mas->offset < data_end))
4732                         pivot = pivots[mas->offset];
4733                 else
4734                         return NULL; /* must be mas->max */
4735
4736                 if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4737                         goto retry;
4738
4739                 if (pivot >= max)
4740                         return NULL;
4741         }
4742
4743         if (likely(mas->offset < data_end)) {
4744                 mas->index = pivots[mas->offset] + 1;
4745                 mas->offset++;
4746                 if (likely(mas->offset < data_end))
4747                         mas->last = pivots[mas->offset];
4748                 else
4749                         mas->last = mas->max;
4750         } else  {
4751                 if (mas_next_node(mas, node, max)) {
4752                         mas_rewalk(mas, save_point);
4753                         goto retry;
4754                 }
4755
4756                 if (mas_is_none(mas))
4757                         return NULL;
4758
4759                 mas->offset = 0;
4760                 mas->index = mas->min;
4761                 node = mas_mn(mas);
4762                 type = mte_node_type(mas->node);
4763                 pivots = ma_pivots(node, type);
4764                 mas->last = pivots[0];
4765         }
4766
4767         slots = ma_slots(node, type);
4768         entry = mt_slot(mas->tree, slots, mas->offset);
4769         if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4770                 goto retry;
4771
4772         if (entry)
4773                 return entry;
4774
4775         if (!empty) {
4776                 if (!mas->offset)
4777                         data_end = 2;
4778                 goto again;
4779         }
4780
4781         return entry;
4782 }
4783
4784 /*
4785  * mas_next_entry() - Internal function to get the next entry.
4786  * @mas: The maple state
4787  * @limit: The maximum range start.
4788  *
4789  * Set the @mas->node to the next entry and the range_start to
4790  * the beginning value for the entry.  Does not check beyond @limit.
4791  * Sets @mas->index and @mas->last to the limit if it is hit.
4792  * Restarts on dead nodes.
4793  *
4794  * Return: the next entry or %NULL.
4795  */
4796 static inline void *mas_next_entry(struct ma_state *mas, unsigned long limit)
4797 {
4798         if (mas->last >= limit)
4799                 return NULL;
4800
4801         return mas_next_slot(mas, limit, false);
4802 }
4803
4804 /*
4805  * mas_rev_awalk() - Internal function.  Reverse allocation walk.  Find the
4806  * highest gap address of a given size in a given node and descend.
4807  * @mas: The maple state
4808  * @size: The needed size.
4809  *
4810  * Return: True if found in a leaf, false otherwise.
4811  *
4812  */
4813 static bool mas_rev_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size,
4814                 unsigned long *gap_min, unsigned long *gap_max)
4815 {
4816         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4817         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
4818         unsigned long *pivots, *gaps;
4819         void __rcu **slots;
4820         unsigned long gap = 0;
4821         unsigned long max, min;
4822         unsigned char offset;
4823
4824         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
4825                 return true;
4826
4827         if (ma_is_dense(type)) {
4828                 /* dense nodes. */
4829                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4830                 return true;
4831         }
4832
4833         pivots = ma_pivots(node, type);
4834         slots = ma_slots(node, type);
4835         gaps = ma_gaps(node, type);
4836         offset = mas->offset;
4837         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4838         /* Skip out of bounds. */
4839         while (mas->last < min)
4840                 min = mas_safe_min(mas, pivots, --offset);
4841
4842         max = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
4843         while (mas->index <= max) {
4844                 gap = 0;
4845                 if (gaps)
4846                         gap = gaps[offset];
4847                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
4848                         gap = max - min + 1;
4849
4850                 if (gap) {
4851                         if ((size <= gap) && (size <= mas->last - min + 1))
4852                                 break;
4853
4854                         if (!gaps) {
4855                                 /* Skip the next slot, it cannot be a gap. */
4856                                 if (offset < 2)
4857                                         goto ascend;
4858
4859                                 offset -= 2;
4860                                 max = pivots[offset];
4861                                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4862                                 continue;
4863                         }
4864                 }
4865
4866                 if (!offset)
4867                         goto ascend;
4868
4869                 offset--;
4870                 max = min - 1;
4871                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4872         }
4873
4874         if (unlikely((mas->index > max) || (size - 1 > max - mas->index)))
4875                 goto no_space;
4876
4877         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
4878                 mas->offset = offset;
4879                 *gap_min = min;
4880                 *gap_max = min + gap - 1;
4881                 return true;
4882         }
4883
4884         /* descend, only happens under lock. */
4885         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4886         mas->min = min;
4887         mas->max = max;
4888         mas->offset = mas_data_end(mas);
4889         return false;
4890
4891 ascend:
4892         if (!mte_is_root(mas->node))
4893                 return false;
4894
4895 no_space:
4896         mas_set_err(mas, -EBUSY);
4897         return false;
4898 }
4899
4900 static inline bool mas_anode_descend(struct ma_state *mas, unsigned long size)
4901 {
4902         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4903         unsigned long pivot, min, gap = 0;
4904         unsigned char offset, data_end;
4905         unsigned long *gaps, *pivots;
4906         void __rcu **slots;
4907         struct maple_node *node;
4908         bool found = false;
4909
4910         if (ma_is_dense(type)) {
4911                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4912                 return true;
4913         }
4914
4915         node = mas_mn(mas);
4916         pivots = ma_pivots(node, type);
4917         slots = ma_slots(node, type);
4918         gaps = ma_gaps(node, type);
4919         offset = mas->offset;
4920         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4921         data_end = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
4922         for (; offset <= data_end; offset++) {
4923                 pivot = mas_logical_pivot(mas, pivots, offset, type);
4924
4925                 /* Not within lower bounds */
4926                 if (mas->index > pivot)
4927                         goto next_slot;
4928
4929                 if (gaps)
4930                         gap = gaps[offset];
4931                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
4932                         gap = min(pivot, mas->last) - max(mas->index, min) + 1;
4933                 else
4934                         goto next_slot;
4935
4936                 if (gap >= size) {
4937                         if (ma_is_leaf(type)) {
4938                                 found = true;
4939                                 goto done;
4940                         }
4941                         if (mas->index <= pivot) {
4942                                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4943                                 mas->min = min;
4944                                 mas->max = pivot;
4945                                 offset = 0;
4946                                 break;
4947                         }
4948                 }
4949 next_slot:
4950                 min = pivot + 1;
4951                 if (mas->last <= pivot) {
4952                         mas_set_err(mas, -EBUSY);
4953                         return true;
4954                 }
4955         }
4956
4957         if (mte_is_root(mas->node))
4958                 found = true;
4959 done:
4960         mas->offset = offset;
4961         return found;
4962 }
4963
4964 /**
4965  * mas_walk() - Search for @mas->index in the tree.
4966  * @mas: The maple state.
4967  *
4968  * mas->index and mas->last will be set to the range if there is a value.  If
4969  * mas->node is MAS_NONE, reset to MAS_START.
4970  *
4971  * Return: the entry at the location or %NULL.
4972  */
4973 void *mas_walk(struct ma_state *mas)
4974 {
4975         void *entry;
4976
4977         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas) || mas_is_ptr(mas))
4978                 mas->node = MAS_START;
4979 retry:
4980         entry = mas_state_walk(mas);
4981         if (mas_is_start(mas)) {
4982                 goto retry;
4983         } else if (mas_is_none(mas)) {
4984                 mas->index = 0;
4985                 mas->last = ULONG_MAX;
4986         } else if (mas_is_ptr(mas)) {
4987                 if (!mas->index) {
4988                         mas->last = 0;
4989                         return entry;
4990                 }
4991
4992                 mas->index = 1;
4993                 mas->last = ULONG_MAX;
4994                 mas->node = MAS_NONE;
4995                 return NULL;
4996         }
4997
4998         return entry;
4999 }
5000 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_walk);
5001
5002 static inline bool mas_rewind_node(struct ma_state *mas)
5003 {
5004         unsigned char slot;
5005
5006         do {
5007                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5008                         slot = mas->offset;
5009                         if (!slot)
5010                                 return false;
5011                 } else {
5012                         mas_ascend(mas);
5013                         slot = mas->offset;
5014                 }
5015         } while (!slot);
5016
5017         mas->offset = --slot;
5018         return true;
5019 }
5020
5021 /*
5022  * mas_skip_node() - Internal function.  Skip over a node.
5023  * @mas: The maple state.
5024  *
5025  * Return: true if there is another node, false otherwise.
5026  */
5027 static inline bool mas_skip_node(struct ma_state *mas)
5028 {
5029         if (mas_is_err(mas))
5030                 return false;
5031
5032         do {
5033                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5034                         if (mas->offset >= mas_data_end(mas)) {
5035                                 mas_set_err(mas, -EBUSY);
5036                                 return false;
5037                         }
5038                 } else {
5039                         mas_ascend(mas);
5040                 }
5041         } while (mas->offset >= mas_data_end(mas));
5042
5043         mas->offset++;
5044         return true;
5045 }
5046
5047 /*
5048  * mas_awalk() - Allocation walk.  Search from low address to high, for a gap of
5049  * @size
5050  * @mas: The maple state
5051  * @size: The size of the gap required
5052  *
5053  * Search between @mas->index and @mas->last for a gap of @size.
5054  */
5055 static inline void mas_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
5056 {
5057         struct maple_enode *last = NULL;
5058
5059         /*
5060          * There are 4 options:
5061          * go to child (descend)
5062          * go back to parent (ascend)
5063          * no gap found. (return, slot == MAPLE_NODE_SLOTS)
5064          * found the gap. (return, slot != MAPLE_NODE_SLOTS)
5065          */
5066         while (!mas_is_err(mas) && !mas_anode_descend(mas, size)) {
5067                 if (last == mas->node)
5068                         mas_skip_node(mas);
5069                 else
5070                         last = mas->node;
5071         }
5072 }
5073
5074 /*
5075  * mas_sparse_area() - Internal function.  Return upper or lower limit when
5076  * searching for a gap in an empty tree.
5077  * @mas: The maple state
5078  * @min: the minimum range
5079  * @max: The maximum range
5080  * @size: The size of the gap
5081  * @fwd: Searching forward or back
5082  */
5083 static inline int mas_sparse_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5084                                 unsigned long max, unsigned long size, bool fwd)
5085 {
5086         if (!unlikely(mas_is_none(mas)) && min == 0) {
5087                 min++;
5088                 /*
5089                  * At this time, min is increased, we need to recheck whether
5090                  * the size is satisfied.
5091                  */
5092                 if (min > max || max - min + 1 < size)
5093                         return -EBUSY;
5094         }
5095         /* mas_is_ptr */
5096
5097         if (fwd) {
5098                 mas->index = min;
5099                 mas->last = min + size - 1;
5100         } else {
5101                 mas->last = max;
5102                 mas->index = max - size + 1;
5103         }
5104         return 0;
5105 }
5106
5107 /*
5108  * mas_empty_area() - Get the lowest address within the range that is
5109  * sufficient for the size requested.
5110  * @mas: The maple state
5111  * @min: The lowest value of the range
5112  * @max: The highest value of the range
5113  * @size: The size needed
5114  */
5115 int mas_empty_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5116                 unsigned long max, unsigned long size)
5117 {
5118         unsigned char offset;
5119         unsigned long *pivots;
5120         enum maple_type mt;
5121
5122         if (min > max)
5123                 return -EINVAL;
5124
5125         if (size == 0 || max - min < size - 1)
5126                 return -EINVAL;
5127
5128         if (mas_is_start(mas))
5129                 mas_start(mas);
5130         else if (mas->offset >= 2)
5131                 mas->offset -= 2;
5132         else if (!mas_skip_node(mas))
5133                 return -EBUSY;
5134
5135         /* Empty set */
5136         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas))
5137                 return mas_sparse_area(mas, min, max, size, true);
5138
5139         /* The start of the window can only be within these values */
5140         mas->index = min;
5141         mas->last = max;
5142         mas_awalk(mas, size);
5143
5144         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5145                 return xa_err(mas->node);
5146
5147         offset = mas->offset;
5148         if (unlikely(offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5149                 return -EBUSY;
5150
5151         mt = mte_node_type(mas->node);
5152         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), mt);
5153         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5154         if (mas->index < min)
5155                 mas->index = min;
5156         mas->last = mas->index + size - 1;
5157         return 0;
5158 }
5159 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area);
5160
5161 /*
5162  * mas_empty_area_rev() - Get the highest address within the range that is
5163  * sufficient for the size requested.
5164  * @mas: The maple state
5165  * @min: The lowest value of the range
5166  * @max: The highest value of the range
5167  * @size: The size needed
5168  */
5169 int mas_empty_area_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5170                 unsigned long max, unsigned long size)
5171 {
5172         struct maple_enode *last = mas->node;
5173
5174         if (min > max)
5175                 return -EINVAL;
5176
5177         if (size == 0 || max - min < size - 1)
5178                 return -EINVAL;
5179
5180         if (mas_is_start(mas)) {
5181                 mas_start(mas);
5182                 mas->offset = mas_data_end(mas);
5183         } else if (mas->offset >= 2) {
5184                 mas->offset -= 2;
5185         } else if (!mas_rewind_node(mas)) {
5186                 return -EBUSY;
5187         }
5188
5189         /* Empty set. */
5190         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas))
5191                 return mas_sparse_area(mas, min, max, size, false);
5192
5193         /* The start of the window can only be within these values. */
5194         mas->index = min;
5195         mas->last = max;
5196
5197         while (!mas_rev_awalk(mas, size, &min, &max)) {
5198                 if (last == mas->node) {
5199                         if (!mas_rewind_node(mas))
5200                                 return -EBUSY;
5201                 } else {
5202                         last = mas->node;
5203                 }
5204         }
5205
5206         if (mas_is_err(mas))
5207                 return xa_err(mas->node);
5208
5209         if (unlikely(mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5210                 return -EBUSY;
5211
5212         /* Trim the upper limit to the max. */
5213         if (max < mas->last)
5214                 mas->last = max;
5215
5216         mas->index = mas->last - size + 1;
5217         return 0;
5218 }
5219 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area_rev);
5220
5221 /*
5222  * mte_dead_leaves() - Mark all leaves of a node as dead.
5223  * @mas: The maple state
5224  * @slots: Pointer to the slot array
5225  * @type: The maple node type
5226  *
5227  * Must hold the write lock.
5228  *
5229  * Return: The number of leaves marked as dead.
5230  */
5231 static inline
5232 unsigned char mte_dead_leaves(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5233                               void __rcu **slots)
5234 {
5235         struct maple_node *node;
5236         enum maple_type type;
5237         void *entry;
5238         int offset;
5239
5240         for (offset = 0; offset < mt_slot_count(enode); offset++) {
5241                 entry = mt_slot(mt, slots, offset);
5242                 type = mte_node_type(entry);
5243                 node = mte_to_node(entry);
5244                 /* Use both node and type to catch LE & BE metadata */
5245                 if (!node || !type)
5246                         break;
5247
5248                 mte_set_node_dead(entry);
5249                 node->type = type;
5250                 rcu_assign_pointer(slots[offset], node);
5251         }
5252
5253         return offset;
5254 }
5255
5256 /**
5257  * mte_dead_walk() - Walk down a dead tree to just before the leaves
5258  * @enode: The maple encoded node
5259  * @offset: The starting offset
5260  *
5261  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5262  */
5263 static void __rcu **mte_dead_walk(struct maple_enode **enode, unsigned char offset)
5264 {
5265         struct maple_node *node, *next;
5266         void __rcu **slots = NULL;
5267
5268         next = mte_to_node(*enode);
5269         do {
5270                 *enode = ma_enode_ptr(next);
5271                 node = mte_to_node(*enode);
5272                 slots = ma_slots(node, node->type);
5273                 next = rcu_dereference_protected(slots[offset],
5274                                         lock_is_held(&rcu_callback_map));
5275                 offset = 0;
5276         } while (!ma_is_leaf(next->type));
5277
5278         return slots;
5279 }
5280
5281 /**
5282  * mt_free_walk() - Walk & free a tree in the RCU callback context
5283  * @head: The RCU head that's within the node.
5284  *
5285  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5286  */
5287 static void mt_free_walk(struct rcu_head *head)
5288 {
5289         void __rcu **slots;
5290         struct maple_node *node, *start;
5291         struct maple_enode *enode;
5292         unsigned char offset;
5293         enum maple_type type;
5294
5295         node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
5296
5297         if (ma_is_leaf(node->type))
5298                 goto free_leaf;
5299
5300         start = node;
5301         enode = mt_mk_node(node, node->type);
5302         slots = mte_dead_walk(&enode, 0);
5303         node = mte_to_node(enode);
5304         do {
5305                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5306                 offset = node->parent_slot + 1;
5307                 enode = node->piv_parent;
5308                 if (mte_to_node(enode) == node)
5309                         goto free_leaf;
5310
5311                 type = mte_node_type(enode);
5312                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5313                 if ((offset < mt_slots[type]) &&
5314                     rcu_dereference_protected(slots[offset],
5315                                               lock_is_held(&rcu_callback_map)))
5316                         slots = mte_dead_walk(&enode, offset);
5317                 node = mte_to_node(enode);
5318         } while ((node != start) || (node->slot_len < offset));
5319
5320         slots = ma_slots(node, node->type);
5321         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5322
5323 free_leaf:
5324         mt_free_rcu(&node->rcu);
5325 }
5326
5327 static inline void __rcu **mte_destroy_descend(struct maple_enode **enode,
5328         struct maple_tree *mt, struct maple_enode *prev, unsigned char offset)
5329 {
5330         struct maple_node *node;
5331         struct maple_enode *next = *enode;
5332         void __rcu **slots = NULL;
5333         enum maple_type type;
5334         unsigned char next_offset = 0;
5335
5336         do {
5337                 *enode = next;
5338                 node = mte_to_node(*enode);
5339                 type = mte_node_type(*enode);
5340                 slots = ma_slots(node, type);
5341                 next = mt_slot_locked(mt, slots, next_offset);
5342                 if ((mte_dead_node(next)))
5343                         next = mt_slot_locked(mt, slots, ++next_offset);
5344
5345                 mte_set_node_dead(*enode);
5346                 node->type = type;
5347                 node->piv_parent = prev;
5348                 node->parent_slot = offset;
5349                 offset = next_offset;
5350                 next_offset = 0;
5351                 prev = *enode;
5352         } while (!mte_is_leaf(next));
5353
5354         return slots;
5355 }
5356
5357 static void mt_destroy_walk(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5358                             bool free)
5359 {
5360         void __rcu **slots;
5361         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5362         struct maple_enode *start;
5363
5364         if (mte_is_leaf(enode)) {
5365                 node->type = mte_node_type(enode);
5366                 goto free_leaf;
5367         }
5368
5369         start = enode;
5370         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, start, 0);
5371         node = mte_to_node(enode); // Updated in the above call.
5372         do {
5373                 enum maple_type type;
5374                 unsigned char offset;
5375                 struct maple_enode *parent, *tmp;
5376
5377                 node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5378                 if (free)
5379                         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5380                 offset = node->parent_slot + 1;
5381                 enode = node->piv_parent;
5382                 if (mte_to_node(enode) == node)
5383                         goto free_leaf;
5384
5385                 type = mte_node_type(enode);
5386                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5387                 if (offset >= mt_slots[type])
5388                         goto next;
5389
5390                 tmp = mt_slot_locked(mt, slots, offset);
5391                 if (mte_node_type(tmp) && mte_to_node(tmp)) {
5392                         parent = enode;
5393                         enode = tmp;
5394                         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, parent, offset);
5395                 }
5396 next:
5397                 node = mte_to_node(enode);
5398         } while (start != enode);
5399
5400         node = mte_to_node(enode);
5401         node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5402         if (free)
5403                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5404
5405 free_leaf:
5406         if (free)
5407                 mt_free_rcu(&node->rcu);
5408         else
5409                 mt_clear_meta(mt, node, node->type);
5410 }
5411
5412 /*
5413  * mte_destroy_walk() - Free a tree or sub-tree.
5414  * @enode: the encoded maple node (maple_enode) to start
5415  * @mt: the tree to free - needed for node types.
5416  *
5417  * Must hold the write lock.
5418  */
5419 static inline void mte_destroy_walk(struct maple_enode *enode,
5420                                     struct maple_tree *mt)
5421 {
5422         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5423
5424         if (mt_in_rcu(mt)) {
5425                 mt_destroy_walk(enode, mt, false);
5426                 call_rcu(&node->rcu, mt_free_walk);
5427         } else {
5428                 mt_destroy_walk(enode, mt, true);
5429         }
5430 }
5431
5432 static void mas_wr_store_setup(struct ma_wr_state *wr_mas)
5433 {
5434         if (unlikely(mas_is_paused(wr_mas->mas)))
5435                 mas_reset(wr_mas->mas);
5436
5437         if (!mas_is_start(wr_mas->mas)) {
5438                 if (mas_is_none(wr_mas->mas)) {
5439                         mas_reset(wr_mas->mas);
5440                 } else {
5441                         wr_mas->r_max = wr_mas->mas->max;
5442                         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
5443                         if (mas_is_span_wr(wr_mas))
5444                                 mas_reset(wr_mas->mas);
5445                 }
5446         }
5447 }
5448
5449 /* Interface */
5450
5451 /**
5452  * mas_store() - Store an @entry.
5453  * @mas: The maple state.
5454  * @entry: The entry to store.
5455  *
5456  * The @mas->index and @mas->last is used to set the range for the @entry.
5457  * Note: The @mas should have pre-allocated entries to ensure there is memory to
5458  * store the entry.  Please see mas_expected_entries()/mas_destroy() for more details.
5459  *
5460  * Return: the first entry between mas->index and mas->last or %NULL.
5461  */
5462 void *mas_store(struct ma_state *mas, void *entry)
5463 {
5464         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5465
5466         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5467 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
5468         if (MAS_WARN_ON(mas, mas->index > mas->last))
5469                 pr_err("Error %lX > %lX %p\n", mas->index, mas->last, entry);
5470
5471         if (mas->index > mas->last) {
5472                 mas_set_err(mas, -EINVAL);
5473                 return NULL;
5474         }
5475
5476 #endif
5477
5478         /*
5479          * Storing is the same operation as insert with the added caveat that it
5480          * can overwrite entries.  Although this seems simple enough, one may
5481          * want to examine what happens if a single store operation was to
5482          * overwrite multiple entries within a self-balancing B-Tree.
5483          */
5484         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5485         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5486         return wr_mas.content;
5487 }
5488 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store);
5489
5490 /**
5491  * mas_store_gfp() - Store a value into the tree.
5492  * @mas: The maple state
5493  * @entry: The entry to store
5494  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations if necessary.
5495  *
5496  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
5497  * be allocated.
5498  */
5499 int mas_store_gfp(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5500 {
5501         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5502
5503         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5504         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5505 retry:
5506         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5507         if (unlikely(mas_nomem(mas, gfp)))
5508                 goto retry;
5509
5510         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5511                 return xa_err(mas->node);
5512
5513         return 0;
5514 }
5515 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_gfp);
5516
5517 /**
5518  * mas_store_prealloc() - Store a value into the tree using memory
5519  * preallocated in the maple state.
5520  * @mas: The maple state
5521  * @entry: The entry to store.
5522  */
5523 void mas_store_prealloc(struct ma_state *mas, void *entry)
5524 {
5525         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5526
5527         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5528         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5529         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5530         MAS_WR_BUG_ON(&wr_mas, mas_is_err(mas));
5531         mas_destroy(mas);
5532 }
5533 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_prealloc);
5534
5535 /**
5536  * mas_preallocate() - Preallocate enough nodes for a store operation
5537  * @mas: The maple state
5538  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
5539  *
5540  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5541  */
5542 int mas_preallocate(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
5543 {
5544         int ret;
5545
5546         mas_node_count_gfp(mas, 1 + mas_mt_height(mas) * 3, gfp);
5547         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5548         if (likely(!mas_is_err(mas)))
5549                 return 0;
5550
5551         mas_set_alloc_req(mas, 0);
5552         ret = xa_err(mas->node);
5553         mas_reset(mas);
5554         mas_destroy(mas);
5555         mas_reset(mas);
5556         return ret;
5557 }
5558 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_preallocate);
5559
5560 /*
5561  * mas_destroy() - destroy a maple state.
5562  * @mas: The maple state
5563  *
5564  * Upon completion, check the left-most node and rebalance against the node to
5565  * the right if necessary.  Frees any allocated nodes associated with this maple
5566  * state.
5567  */
5568 void mas_destroy(struct ma_state *mas)
5569 {
5570         struct maple_alloc *node;
5571         unsigned long total;
5572
5573         /*
5574          * When using mas_for_each() to insert an expected number of elements,
5575          * it is possible that the number inserted is less than the expected
5576          * number.  To fix an invalid final node, a check is performed here to
5577          * rebalance the previous node with the final node.
5578          */
5579         if (mas->mas_flags & MA_STATE_REBALANCE) {
5580                 unsigned char end;
5581
5582                 mas_start(mas);
5583                 mtree_range_walk(mas);
5584                 end = mas_data_end(mas) + 1;
5585                 if (end < mt_min_slot_count(mas->node) - 1)
5586                         mas_destroy_rebalance(mas, end);
5587
5588                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
5589         }
5590         mas->mas_flags &= ~(MA_STATE_BULK|MA_STATE_PREALLOC);
5591
5592         total = mas_allocated(mas);
5593         while (total) {
5594                 node = mas->alloc;
5595                 mas->alloc = node->slot[0];
5596                 if (node->node_count > 1) {
5597                         size_t count = node->node_count - 1;
5598
5599                         mt_free_bulk(count, (void __rcu **)&node->slot[1]);
5600                         total -= count;
5601                 }
5602                 kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
5603                 total--;
5604         }
5605
5606         mas->alloc = NULL;
5607 }
5608 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_destroy);
5609
5610 /*
5611  * mas_expected_entries() - Set the expected number of entries that will be inserted.
5612  * @mas: The maple state
5613  * @nr_entries: The number of expected entries.
5614  *
5615  * This will attempt to pre-allocate enough nodes to store the expected number
5616  * of entries.  The allocations will occur using the bulk allocator interface
5617  * for speed.  Please call mas_destroy() on the @mas after inserting the entries
5618  * to ensure any unused nodes are freed.
5619  *
5620  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5621  */
5622 int mas_expected_entries(struct ma_state *mas, unsigned long nr_entries)
5623 {
5624         int nonleaf_cap = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 2;
5625         struct maple_enode *enode = mas->node;
5626         int nr_nodes;
5627         int ret;
5628
5629         /*
5630          * Sometimes it is necessary to duplicate a tree to a new tree, such as
5631          * forking a process and duplicating the VMAs from one tree to a new
5632          * tree.  When such a situation arises, it is known that the new tree is
5633          * not going to be used until the entire tree is populated.  For
5634          * performance reasons, it is best to use a bulk load with RCU disabled.
5635          * This allows for optimistic splitting that favours the left and reuse
5636          * of nodes during the operation.
5637          */
5638
5639         /* Optimize splitting for bulk insert in-order */
5640         mas->mas_flags |= MA_STATE_BULK;
5641
5642         /*
5643          * Avoid overflow, assume a gap between each entry and a trailing null.
5644          * If this is wrong, it just means allocation can happen during
5645          * insertion of entries.
5646          */
5647         nr_nodes = max(nr_entries, nr_entries * 2 + 1);
5648         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
5649                 nonleaf_cap = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2;
5650
5651         /* Leaves; reduce slots to keep space for expansion */
5652         nr_nodes = DIV_ROUND_UP(nr_nodes, MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2);
5653         /* Internal nodes */
5654         nr_nodes += DIV_ROUND_UP(nr_nodes, nonleaf_cap);
5655         /* Add working room for split (2 nodes) + new parents */
5656         mas_node_count(mas, nr_nodes + 3);
5657
5658         /* Detect if allocations run out */
5659         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5660
5661         if (!mas_is_err(mas))
5662                 return 0;
5663
5664         ret = xa_err(mas->node);
5665         mas->node = enode;
5666         mas_destroy(mas);
5667         return ret;
5668
5669 }
5670 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_expected_entries);
5671
5672 static inline bool mas_next_setup(struct ma_state *mas, unsigned long max,
5673                 void **entry)
5674 {
5675         bool was_none = mas_is_none(mas);
5676
5677         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5678                 mas->node = MAS_START;
5679
5680         if (mas_is_start(mas))
5681                 *entry = mas_walk(mas); /* Retries on dead nodes handled by mas_walk */
5682
5683         if (mas_is_ptr(mas)) {
5684                 *entry = NULL;
5685                 if (was_none && mas->index == 0) {
5686                         mas->index = mas->last = 0;
5687                         return true;
5688                 }
5689                 mas->index = 1;
5690                 mas->last = ULONG_MAX;
5691                 mas->node = MAS_NONE;
5692                 return true;
5693         }
5694
5695         if (mas_is_none(mas))
5696                 return true;
5697         return false;
5698 }
5699
5700 /**
5701  * mas_next() - Get the next entry.
5702  * @mas: The maple state
5703  * @max: The maximum index to check.
5704  *
5705  * Returns the next entry after @mas->index.
5706  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5707  * Can return the zero entry.
5708  *
5709  * Return: The next entry or %NULL
5710  */
5711 void *mas_next(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5712 {
5713         void *entry = NULL;
5714
5715         if (mas_next_setup(mas, max, &entry))
5716                 return entry;
5717
5718         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_slot */
5719         return mas_next_slot(mas, max, false);
5720 }
5721 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next);
5722
5723 /**
5724  * mas_next_range() - Advance the maple state to the next range
5725  * @mas: The maple state
5726  * @max: The maximum index to check.
5727  *
5728  * Sets @mas->index and @mas->last to the range.
5729  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5730  * Can return the zero entry.
5731  *
5732  * Return: The next entry or %NULL
5733  */
5734 void *mas_next_range(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5735 {
5736         void *entry = NULL;
5737
5738         if (mas_next_setup(mas, max, &entry))
5739                 return entry;
5740
5741         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_slot */
5742         return mas_next_slot(mas, max, true);
5743 }
5744 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next_range);
5745
5746 /**
5747  * mt_next() - get the next value in the maple tree
5748  * @mt: The maple tree
5749  * @index: The start index
5750  * @max: The maximum index to check
5751  *
5752  * Return: The entry at @index or higher, or %NULL if nothing is found.
5753  */
5754 void *mt_next(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long max)
5755 {
5756         void *entry = NULL;
5757         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5758
5759         rcu_read_lock();
5760         entry = mas_next(&mas, max);
5761         rcu_read_unlock();
5762         return entry;
5763 }
5764 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_next);
5765
5766 static inline bool mas_prev_setup(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5767                 void **entry)
5768 {
5769         if (mas->index <= min)
5770                 goto none;
5771
5772         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5773                 mas->node = MAS_START;
5774
5775         if (mas_is_start(mas)) {
5776                 mas_walk(mas);
5777                 if (!mas->index)
5778                         goto none;
5779         }
5780
5781         if (unlikely(mas_is_ptr(mas))) {
5782                 if (!mas->index)
5783                         goto none;
5784                 mas->index = mas->last = 0;
5785                 *entry = mas_root(mas);
5786                 return true;
5787         }
5788
5789         if (mas_is_none(mas)) {
5790                 if (mas->index) {
5791                         /* Walked to out-of-range pointer? */
5792                         mas->index = mas->last = 0;
5793                         mas->node = MAS_ROOT;
5794                         *entry = mas_root(mas);
5795                         return true;
5796                 }
5797                 return true;
5798         }
5799
5800         return false;
5801
5802 none:
5803         mas->node = MAS_NONE;
5804         return true;
5805 }
5806
5807 /**
5808  * mas_prev() - Get the previous entry
5809  * @mas: The maple state
5810  * @min: The minimum value to check.
5811  *
5812  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5813  * Will reset mas to MAS_START if the node is MAS_NONE.  Will stop on not
5814  * searchable nodes.
5815  *
5816  * Return: the previous value or %NULL.
5817  */
5818 void *mas_prev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
5819 {
5820         void *entry = NULL;
5821
5822         if (mas_prev_setup(mas, min, &entry))
5823                 return entry;
5824
5825         return mas_prev_slot(mas, min, false);
5826 }
5827 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev);
5828
5829 /**
5830  * mas_prev_range() - Advance to the previous range
5831  * @mas: The maple state
5832  * @min: The minimum value to check.
5833  *
5834  * Sets @mas->index and @mas->last to the range.
5835  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5836  * Will reset mas to MAS_START if the node is MAS_NONE.  Will stop on not
5837  * searchable nodes.
5838  *
5839  * Return: the previous value or %NULL.
5840  */
5841 void *mas_prev_range(struct ma_state *mas, unsigned long min)
5842 {
5843         void *entry = NULL;
5844
5845         if (mas_prev_setup(mas, min, &entry))
5846                 return entry;
5847
5848         return mas_prev_slot(mas, min, true);
5849 }
5850 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev_range);
5851
5852 /**
5853  * mt_prev() - get the previous value in the maple tree
5854  * @mt: The maple tree
5855  * @index: The start index
5856  * @min: The minimum index to check
5857  *
5858  * Return: The entry at @index or lower, or %NULL if nothing is found.
5859  */
5860 void *mt_prev(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long min)
5861 {
5862         void *entry = NULL;
5863         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5864
5865         rcu_read_lock();
5866         entry = mas_prev(&mas, min);
5867         rcu_read_unlock();
5868         return entry;
5869 }
5870 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_prev);
5871
5872 /**
5873  * mas_pause() - Pause a mas_find/mas_for_each to drop the lock.
5874  * @mas: The maple state to pause
5875  *
5876  * Some users need to pause a walk and drop the lock they're holding in
5877  * order to yield to a higher priority thread or carry out an operation
5878  * on an entry.  Those users should call this function before they drop
5879  * the lock.  It resets the @mas to be suitable for the next iteration
5880  * of the loop after the user has reacquired the lock.  If most entries
5881  * found during a walk require you to call mas_pause(), the mt_for_each()
5882  * iterator may be more appropriate.
5883  *
5884  */
5885 void mas_pause(struct ma_state *mas)
5886 {
5887         mas->node = MAS_PAUSE;
5888 }
5889 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_pause);
5890
5891 /**
5892  * mas_find_setup() - Internal function to set up mas_find*().
5893  * @mas: The maple state
5894  * @max: The maximum index
5895  * @entry: Pointer to the entry
5896  *
5897  * Returns: True if entry is the answer, false otherwise.
5898  */
5899 static inline bool mas_find_setup(struct ma_state *mas, unsigned long max,
5900                 void **entry)
5901 {
5902         *entry = NULL;
5903
5904         if (unlikely(mas_is_none(mas))) {
5905                 if (unlikely(mas->last >= max))
5906                         return true;
5907
5908                 mas->index = mas->last;
5909                 mas->node = MAS_START;
5910         } else if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
5911                 if (unlikely(mas->last >= max))
5912                         return true;
5913
5914                 mas->node = MAS_START;
5915                 mas->index = ++mas->last;
5916         } else if (unlikely(mas_is_ptr(mas)))
5917                 goto ptr_out_of_range;
5918
5919         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
5920                 /* First run or continue */
5921                 if (mas->index > max)
5922                         return true;
5923
5924                 *entry = mas_walk(mas);
5925                 if (*entry)
5926                         return true;
5927
5928         }
5929
5930         if (unlikely(!mas_searchable(mas))) {
5931                 if (unlikely(mas_is_ptr(mas)))
5932                         goto ptr_out_of_range;
5933
5934                 return true;
5935         }
5936
5937         if (mas->index == max)
5938                 return true;
5939
5940         return false;
5941
5942 ptr_out_of_range:
5943         mas->node = MAS_NONE;
5944         mas->index = 1;
5945         mas->last = ULONG_MAX;
5946         return true;
5947 }
5948
5949 /**
5950  * mas_find() - On the first call, find the entry at or after mas->index up to
5951  * %max.  Otherwise, find the entry after mas->index.
5952  * @mas: The maple state
5953  * @max: The maximum value to check.
5954  *
5955  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5956  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
5957  * May set @mas->node to MAS_NONE.
5958  *
5959  * Return: The entry or %NULL.
5960  */
5961 void *mas_find(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5962 {
5963         void *entry = NULL;
5964
5965         if (mas_find_setup(mas, max, &entry))
5966                 return entry;
5967
5968         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_slot */
5969         return mas_next_slot(mas, max, false);
5970 }
5971 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find);
5972
5973 /**
5974  * mas_find_range() - On the first call, find the entry at or after
5975  * mas->index up to %max.  Otherwise, advance to the next slot mas->index.
5976  * @mas: The maple state
5977  * @max: The maximum value to check.
5978  *
5979  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5980  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
5981  * May set @mas->node to MAS_NONE.
5982  *
5983  * Return: The entry or %NULL.
5984  */
5985 void *mas_find_range(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5986 {
5987         void *entry;
5988
5989         if (mas_find_setup(mas, max, &entry))
5990                 return entry;
5991
5992         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_slot */
5993         return mas_next_slot(mas, max, true);
5994 }
5995 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_range);
5996
5997 /**
5998  * mas_find_rev_setup() - Internal function to set up mas_find_*_rev()
5999  * @mas: The maple state
6000  * @min: The minimum index
6001  * @entry: Pointer to the entry
6002  *
6003  * Returns: True if entry is the answer, false otherwise.
6004  */
6005 static inline bool mas_find_rev_setup(struct ma_state *mas, unsigned long min,
6006                 void **entry)
6007 {
6008         *entry = NULL;
6009
6010         if (unlikely(mas_is_none(mas))) {
6011                 if (mas->index <= min)
6012                         goto none;
6013
6014                 mas->last = mas->index;
6015                 mas->node = MAS_START;
6016         }
6017
6018         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
6019                 if (unlikely(mas->index <= min)) {
6020                         mas->node = MAS_NONE;
6021                         return true;
6022                 }
6023                 mas->node = MAS_START;
6024                 mas->last = --mas->index;
6025         }
6026
6027         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6028                 /* First run or continue */
6029                 if (mas->index < min)
6030                         return true;
6031
6032                 *entry = mas_walk(mas);
6033                 if (*entry)
6034                         return true;
6035         }
6036
6037         if (unlikely(!mas_searchable(mas))) {
6038                 if (mas_is_ptr(mas))
6039                         goto none;
6040
6041                 if (mas_is_none(mas)) {
6042                         /*
6043                          * Walked to the location, and there was nothing so the
6044                          * previous location is 0.
6045                          */
6046                         mas->last = mas->index = 0;
6047                         mas->node = MAS_ROOT;
6048                         *entry = mas_root(mas);
6049                         return true;
6050                 }
6051         }
6052
6053         if (mas->index < min)
6054                 return true;
6055
6056         return false;
6057
6058 none:
6059         mas->node = MAS_NONE;
6060         return true;
6061 }
6062
6063 /**
6064  * mas_find_rev: On the first call, find the first non-null entry at or below
6065  * mas->index down to %min.  Otherwise find the first non-null entry below
6066  * mas->index down to %min.
6067  * @mas: The maple state
6068  * @min: The minimum value to check.
6069  *
6070  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6071  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6072  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6073  *
6074  * Return: The entry or %NULL.
6075  */
6076 void *mas_find_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6077 {
6078         void *entry;
6079
6080         if (mas_find_rev_setup(mas, min, &entry))
6081                 return entry;
6082
6083         /* Retries on dead nodes handled by mas_prev_slot */
6084         return mas_prev_slot(mas, min, false);
6085
6086 }
6087 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_rev);
6088
6089 /**
6090  * mas_find_range_rev: On the first call, find the first non-null entry at or
6091  * below mas->index down to %min.  Otherwise advance to the previous slot after
6092  * mas->index down to %min.
6093  * @mas: The maple state
6094  * @min: The minimum value to check.
6095  *
6096  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6097  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6098  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6099  *
6100  * Return: The entry or %NULL.
6101  */
6102 void *mas_find_range_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6103 {
6104         void *entry;
6105
6106         if (mas_find_rev_setup(mas, min, &entry))
6107                 return entry;
6108
6109         /* Retries on dead nodes handled by mas_prev_slot */
6110         return mas_prev_slot(mas, min, true);
6111 }
6112 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_range_rev);
6113
6114 /**
6115  * mas_erase() - Find the range in which index resides and erase the entire
6116  * range.
6117  * @mas: The maple state
6118  *
6119  * Must hold the write lock.
6120  * Searches for @mas->index, sets @mas->index and @mas->last to the range and
6121  * erases that range.
6122  *
6123  * Return: the entry that was erased or %NULL, @mas->index and @mas->last are updated.
6124  */
6125 void *mas_erase(struct ma_state *mas)
6126 {
6127         void *entry;
6128         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, NULL);
6129
6130         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
6131                 mas->node = MAS_START;
6132
6133         /* Retry unnecessary when holding the write lock. */
6134         entry = mas_state_walk(mas);
6135         if (!entry)
6136                 return NULL;
6137
6138 write_retry:
6139         /* Must reset to ensure spanning writes of last slot are detected */
6140         mas_reset(mas);
6141         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
6142         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6143         if (mas_nomem(mas, GFP_KERNEL))
6144                 goto write_retry;
6145
6146         return entry;
6147 }
6148 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_erase);
6149
6150 /**
6151  * mas_nomem() - Check if there was an error allocating and do the allocation
6152  * if necessary If there are allocations, then free them.
6153  * @mas: The maple state
6154  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6155  * Return: true on allocation, false otherwise.
6156  */
6157 bool mas_nomem(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
6158         __must_hold(mas->tree->ma_lock)
6159 {
6160         if (likely(mas->node != MA_ERROR(-ENOMEM))) {
6161                 mas_destroy(mas);
6162                 return false;
6163         }
6164
6165         if (gfpflags_allow_blocking(gfp) && !mt_external_lock(mas->tree)) {
6166                 mtree_unlock(mas->tree);
6167                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6168                 mtree_lock(mas->tree);
6169         } else {
6170                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6171         }
6172
6173         if (!mas_allocated(mas))
6174                 return false;
6175
6176         mas->node = MAS_START;
6177         return true;
6178 }
6179
6180 void __init maple_tree_init(void)
6181 {
6182         maple_node_cache = kmem_cache_create("maple_node",
6183                         sizeof(struct maple_node), sizeof(struct maple_node),
6184                         SLAB_PANIC, NULL);
6185 }
6186
6187 /**
6188  * mtree_load() - Load a value stored in a maple tree
6189  * @mt: The maple tree
6190  * @index: The index to load
6191  *
6192  * Return: the entry or %NULL
6193  */
6194 void *mtree_load(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6195 {
6196         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6197         void *entry;
6198
6199         trace_ma_read(__func__, &mas);
6200         rcu_read_lock();
6201 retry:
6202         entry = mas_start(&mas);
6203         if (unlikely(mas_is_none(&mas)))
6204                 goto unlock;
6205
6206         if (unlikely(mas_is_ptr(&mas))) {
6207                 if (index)
6208                         entry = NULL;
6209
6210                 goto unlock;
6211         }
6212
6213         entry = mtree_lookup_walk(&mas);
6214         if (!entry && unlikely(mas_is_start(&mas)))
6215                 goto retry;
6216 unlock:
6217         rcu_read_unlock();
6218         if (xa_is_zero(entry))
6219                 return NULL;
6220
6221         return entry;
6222 }
6223 EXPORT_SYMBOL(mtree_load);
6224
6225 /**
6226  * mtree_store_range() - Store an entry at a given range.
6227  * @mt: The maple tree
6228  * @index: The start of the range
6229  * @last: The end of the range
6230  * @entry: The entry to store
6231  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6232  *
6233  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6234  * be allocated.
6235  */
6236 int mtree_store_range(struct maple_tree *mt, unsigned long index,
6237                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6238 {
6239         MA_STATE(mas, mt, index, last);
6240         MA_WR_STATE(wr_mas, &mas, entry);
6241
6242         trace_ma_write(__func__, &mas, 0, entry);
6243         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6244                 return -EINVAL;
6245
6246         if (index > last)
6247                 return -EINVAL;
6248
6249         mtree_lock(mt);
6250 retry:
6251         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6252         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6253                 goto retry;
6254
6255         mtree_unlock(mt);
6256         if (mas_is_err(&mas))
6257                 return xa_err(mas.node);
6258
6259         return 0;
6260 }
6261 EXPORT_SYMBOL(mtree_store_range);
6262
6263 /**
6264  * mtree_store() - Store an entry at a given index.
6265  * @mt: The maple tree
6266  * @index: The index to store the value
6267  * @entry: The entry to store
6268  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6269  *
6270  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6271  * be allocated.
6272  */
6273 int mtree_store(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6274                  gfp_t gfp)
6275 {
6276         return mtree_store_range(mt, index, index, entry, gfp);
6277 }
6278 EXPORT_SYMBOL(mtree_store);
6279
6280 /**
6281  * mtree_insert_range() - Insert an entry at a give range if there is no value.
6282  * @mt: The maple tree
6283  * @first: The start of the range
6284  * @last: The end of the range
6285  * @entry: The entry to store
6286  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6287  *
6288  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6289  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6290  */
6291 int mtree_insert_range(struct maple_tree *mt, unsigned long first,
6292                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6293 {
6294         MA_STATE(ms, mt, first, last);
6295
6296         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6297                 return -EINVAL;
6298
6299         if (first > last)
6300                 return -EINVAL;
6301
6302         mtree_lock(mt);
6303 retry:
6304         mas_insert(&ms, entry);
6305         if (mas_nomem(&ms, gfp))
6306                 goto retry;
6307
6308         mtree_unlock(mt);
6309         if (mas_is_err(&ms))
6310                 return xa_err(ms.node);
6311
6312         return 0;
6313 }
6314 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert_range);
6315
6316 /**
6317  * mtree_insert() - Insert an entry at a give index if there is no value.
6318  * @mt: The maple tree
6319  * @index : The index to store the value
6320  * @entry: The entry to store
6321  * @gfp: The FGP_FLAGS to use for allocations.
6322  *
6323  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6324  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6325  */
6326 int mtree_insert(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6327                  gfp_t gfp)
6328 {
6329         return mtree_insert_range(mt, index, index, entry, gfp);
6330 }
6331 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert);
6332
6333 int mtree_alloc_range(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6334                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6335                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6336 {
6337         int ret = 0;
6338
6339         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
6340         if (!mt_is_alloc(mt))
6341                 return -EINVAL;
6342
6343         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6344                 return -EINVAL;
6345
6346         mtree_lock(mt);
6347 retry:
6348         ret = mas_empty_area(&mas, min, max, size);
6349         if (ret)
6350                 goto unlock;
6351
6352         mas_insert(&mas, entry);
6353         /*
6354          * mas_nomem() may release the lock, causing the allocated area
6355          * to be unavailable, so try to allocate a free area again.
6356          */
6357         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6358                 goto retry;
6359
6360         if (mas_is_err(&mas))
6361                 ret = xa_err(mas.node);
6362         else
6363                 *startp = mas.index;
6364
6365 unlock:
6366         mtree_unlock(mt);
6367         return ret;
6368 }
6369 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_range);
6370
6371 int mtree_alloc_rrange(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6372                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6373                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6374 {
6375         int ret = 0;
6376
6377         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
6378         if (!mt_is_alloc(mt))
6379                 return -EINVAL;
6380
6381         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6382                 return -EINVAL;
6383
6384         mtree_lock(mt);
6385 retry:
6386         ret = mas_empty_area_rev(&mas, min, max, size);
6387         if (ret)
6388                 goto unlock;
6389
6390         mas_insert(&mas, entry);
6391         /*
6392          * mas_nomem() may release the lock, causing the allocated area
6393          * to be unavailable, so try to allocate a free area again.
6394          */
6395         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6396                 goto retry;
6397
6398         if (mas_is_err(&mas))
6399                 ret = xa_err(mas.node);
6400         else
6401                 *startp = mas.index;
6402
6403 unlock:
6404         mtree_unlock(mt);
6405         return ret;
6406 }
6407 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_rrange);
6408
6409 /**
6410  * mtree_erase() - Find an index and erase the entire range.
6411  * @mt: The maple tree
6412  * @index: The index to erase
6413  *
6414  * Erasing is the same as a walk to an entry then a store of a NULL to that
6415  * ENTIRE range.  In fact, it is implemented as such using the advanced API.
6416  *
6417  * Return: The entry stored at the @index or %NULL
6418  */
6419 void *mtree_erase(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6420 {
6421         void *entry = NULL;
6422
6423         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6424         trace_ma_op(__func__, &mas);
6425
6426         mtree_lock(mt);
6427         entry = mas_erase(&mas);
6428         mtree_unlock(mt);
6429
6430         return entry;
6431 }
6432 EXPORT_SYMBOL(mtree_erase);
6433
6434 /**
6435  * __mt_destroy() - Walk and free all nodes of a locked maple tree.
6436  * @mt: The maple tree
6437  *
6438  * Note: Does not handle locking.
6439  */
6440 void __mt_destroy(struct maple_tree *mt)
6441 {
6442         void *root = mt_root_locked(mt);
6443
6444         rcu_assign_pointer(mt->ma_root, NULL);
6445         if (xa_is_node(root))
6446                 mte_destroy_walk(root, mt);
6447
6448         mt->ma_flags = 0;
6449 }
6450 EXPORT_SYMBOL_GPL(__mt_destroy);
6451
6452 /**
6453  * mtree_destroy() - Destroy a maple tree
6454  * @mt: The maple tree
6455  *
6456  * Frees all resources used by the tree.  Handles locking.
6457  */
6458 void mtree_destroy(struct maple_tree *mt)
6459 {
6460         mtree_lock(mt);
6461         __mt_destroy(mt);
6462         mtree_unlock(mt);
6463 }
6464 EXPORT_SYMBOL(mtree_destroy);
6465
6466 /**
6467  * mt_find() - Search from the start up until an entry is found.
6468  * @mt: The maple tree
6469  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6470  * @max: The maximum value to check
6471  *
6472  * Handles locking.  @index will be incremented to one beyond the range.
6473  *
6474  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6475  */
6476 void *mt_find(struct maple_tree *mt, unsigned long *index, unsigned long max)
6477 {
6478         MA_STATE(mas, mt, *index, *index);
6479         void *entry;
6480 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6481         unsigned long copy = *index;
6482 #endif
6483
6484         trace_ma_read(__func__, &mas);
6485
6486         if ((*index) > max)
6487                 return NULL;
6488
6489         rcu_read_lock();
6490 retry:
6491         entry = mas_state_walk(&mas);
6492         if (mas_is_start(&mas))
6493                 goto retry;
6494
6495         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6496                 entry = NULL;
6497
6498         if (entry)
6499                 goto unlock;
6500
6501         while (mas_searchable(&mas) && (mas.last < max)) {
6502                 entry = mas_next_entry(&mas, max);
6503                 if (likely(entry && !xa_is_zero(entry)))
6504                         break;
6505         }
6506
6507         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6508                 entry = NULL;
6509 unlock:
6510         rcu_read_unlock();
6511         if (likely(entry)) {
6512                 *index = mas.last + 1;
6513 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6514                 if (MT_WARN_ON(mt, (*index) && ((*index) <= copy)))
6515                         pr_err("index not increased! %lx <= %lx\n",
6516                                *index, copy);
6517 #endif
6518         }
6519
6520         return entry;
6521 }
6522 EXPORT_SYMBOL(mt_find);
6523
6524 /**
6525  * mt_find_after() - Search from the start up until an entry is found.
6526  * @mt: The maple tree
6527  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6528  * @max: The maximum value to check
6529  *
6530  * Handles locking, detects wrapping on index == 0
6531  *
6532  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6533  */
6534 void *mt_find_after(struct maple_tree *mt, unsigned long *index,
6535                     unsigned long max)
6536 {
6537         if (!(*index))
6538                 return NULL;
6539
6540         return mt_find(mt, index, max);
6541 }
6542 EXPORT_SYMBOL(mt_find_after);
6543
6544 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6545 atomic_t maple_tree_tests_run;
6546 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_run);
6547 atomic_t maple_tree_tests_passed;
6548 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_passed);
6549
6550 #ifndef __KERNEL__
6551 extern void kmem_cache_set_non_kernel(struct kmem_cache *, unsigned int);
6552 void mt_set_non_kernel(unsigned int val)
6553 {
6554         kmem_cache_set_non_kernel(maple_node_cache, val);
6555 }
6556
6557 extern unsigned long kmem_cache_get_alloc(struct kmem_cache *);
6558 unsigned long mt_get_alloc_size(void)
6559 {
6560         return kmem_cache_get_alloc(maple_node_cache);
6561 }
6562
6563 extern void kmem_cache_zero_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6564 void mt_zero_nr_tallocated(void)
6565 {
6566         kmem_cache_zero_nr_tallocated(maple_node_cache);
6567 }
6568
6569 extern unsigned int kmem_cache_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6570 unsigned int mt_nr_tallocated(void)
6571 {
6572         return kmem_cache_nr_tallocated(maple_node_cache);
6573 }
6574
6575 extern unsigned int kmem_cache_nr_allocated(struct kmem_cache *);
6576 unsigned int mt_nr_allocated(void)
6577 {
6578         return kmem_cache_nr_allocated(maple_node_cache);
6579 }
6580
6581 /*
6582  * mas_dead_node() - Check if the maple state is pointing to a dead node.
6583  * @mas: The maple state
6584  * @index: The index to restore in @mas.
6585  *
6586  * Used in test code.
6587  * Return: 1 if @mas has been reset to MAS_START, 0 otherwise.
6588  */
6589 static inline int mas_dead_node(struct ma_state *mas, unsigned long index)
6590 {
6591         if (unlikely(!mas_searchable(mas) || mas_is_start(mas)))
6592                 return 0;
6593
6594         if (likely(!mte_dead_node(mas->node)))
6595                 return 0;
6596
6597         mas_rewalk(mas, index);
6598         return 1;
6599 }
6600
6601 void mt_cache_shrink(void)
6602 {
6603 }
6604 #else
6605 /*
6606  * mt_cache_shrink() - For testing, don't use this.
6607  *
6608  * Certain testcases can trigger an OOM when combined with other memory
6609  * debugging configuration options.  This function is used to reduce the
6610  * possibility of an out of memory even due to kmem_cache objects remaining
6611  * around for longer than usual.
6612  */
6613 void mt_cache_shrink(void)
6614 {
6615         kmem_cache_shrink(maple_node_cache);
6616
6617 }
6618 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_cache_shrink);
6619
6620 #endif /* not defined __KERNEL__ */
6621 /*
6622  * mas_get_slot() - Get the entry in the maple state node stored at @offset.
6623  * @mas: The maple state
6624  * @offset: The offset into the slot array to fetch.
6625  *
6626  * Return: The entry stored at @offset.
6627  */
6628 static inline struct maple_enode *mas_get_slot(struct ma_state *mas,
6629                 unsigned char offset)
6630 {
6631         return mas_slot(mas, ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node)),
6632                         offset);
6633 }
6634
6635
6636 /*
6637  * mas_first_entry() - Go the first leaf and find the first entry.
6638  * @mas: the maple state.
6639  * @limit: the maximum index to check.
6640  * @*r_start: Pointer to set to the range start.
6641  *
6642  * Sets mas->offset to the offset of the entry, r_start to the range minimum.
6643  *
6644  * Return: The first entry or MAS_NONE.
6645  */
6646 static inline void *mas_first_entry(struct ma_state *mas, struct maple_node *mn,
6647                 unsigned long limit, enum maple_type mt)
6648
6649 {
6650         unsigned long max;
6651         unsigned long *pivots;
6652         void __rcu **slots;
6653         void *entry = NULL;
6654
6655         mas->index = mas->min;
6656         if (mas->index > limit)
6657                 goto none;
6658
6659         max = mas->max;
6660         mas->offset = 0;
6661         while (likely(!ma_is_leaf(mt))) {
6662                 MAS_WARN_ON(mas, mte_dead_node(mas->node));
6663                 slots = ma_slots(mn, mt);
6664                 entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6665                 pivots = ma_pivots(mn, mt);
6666                 if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6667                         return NULL;
6668                 max = pivots[0];
6669                 mas->node = entry;
6670                 mn = mas_mn(mas);
6671                 mt = mte_node_type(mas->node);
6672         }
6673         MAS_WARN_ON(mas, mte_dead_node(mas->node));
6674
6675         mas->max = max;
6676         slots = ma_slots(mn, mt);
6677         entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6678         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6679                 return NULL;
6680
6681         /* Slot 0 or 1 must be set */
6682         if (mas->index > limit)
6683                 goto none;
6684
6685         if (likely(entry))
6686                 return entry;
6687
6688         mas->offset = 1;
6689         entry = mas_slot(mas, slots, 1);
6690         pivots = ma_pivots(mn, mt);
6691         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6692                 return NULL;
6693
6694         mas->index = pivots[0] + 1;
6695         if (mas->index > limit)
6696                 goto none;
6697
6698         if (likely(entry))
6699                 return entry;
6700
6701 none:
6702         if (likely(!ma_dead_node(mn)))
6703                 mas->node = MAS_NONE;
6704         return NULL;
6705 }
6706
6707 /* Depth first search, post-order */
6708 static void mas_dfs_postorder(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6709 {
6710
6711         struct maple_enode *p = MAS_NONE, *mn = mas->node;
6712         unsigned long p_min, p_max;
6713
6714         mas_next_node(mas, mas_mn(mas), max);
6715         if (!mas_is_none(mas))
6716                 return;
6717
6718         if (mte_is_root(mn))
6719                 return;
6720
6721         mas->node = mn;
6722         mas_ascend(mas);
6723         do {
6724                 p = mas->node;
6725                 p_min = mas->min;
6726                 p_max = mas->max;
6727                 mas_prev_node(mas, 0);
6728         } while (!mas_is_none(mas));
6729
6730         mas->node = p;
6731         mas->max = p_max;
6732         mas->min = p_min;
6733 }
6734
6735 /* Tree validations */
6736 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6737                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth,
6738                 enum mt_dump_format format);
6739 static void mt_dump_range(unsigned long min, unsigned long max,
6740                           unsigned int depth, enum mt_dump_format format)
6741 {
6742         static const char spaces[] = "                                ";
6743
6744         switch(format) {
6745         case mt_dump_hex:
6746                 if (min == max)
6747                         pr_info("%.*s%lx: ", depth * 2, spaces, min);
6748                 else
6749                         pr_info("%.*s%lx-%lx: ", depth * 2, spaces, min, max);
6750                 break;
6751         default:
6752         case mt_dump_dec:
6753                 if (min == max)
6754                         pr_info("%.*s%lu: ", depth * 2, spaces, min);
6755                 else
6756                         pr_info("%.*s%lu-%lu: ", depth * 2, spaces, min, max);
6757         }
6758 }
6759
6760 static void mt_dump_entry(void *entry, unsigned long min, unsigned long max,
6761                           unsigned int depth, enum mt_dump_format format)
6762 {
6763         mt_dump_range(min, max, depth, format);
6764
6765         if (xa_is_value(entry))
6766                 pr_cont("value %ld (0x%lx) [%p]\n", xa_to_value(entry),
6767                                 xa_to_value(entry), entry);
6768         else if (xa_is_zero(entry))
6769                 pr_cont("zero (%ld)\n", xa_to_internal(entry));
6770         else if (mt_is_reserved(entry))
6771                 pr_cont("UNKNOWN ENTRY (%p)\n", entry);
6772         else
6773                 pr_cont("%p\n", entry);
6774 }
6775
6776 static void mt_dump_range64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6777                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth,
6778                 enum mt_dump_format format)
6779 {
6780         struct maple_range_64 *node = &mte_to_node(entry)->mr64;
6781         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6782         unsigned long first = min;
6783         int i;
6784
6785         pr_cont(" contents: ");
6786         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1; i++) {
6787                 switch(format) {
6788                 case mt_dump_hex:
6789                         pr_cont("%p %lX ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6790                         break;
6791                 default:
6792                 case mt_dump_dec:
6793                         pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6794                 }
6795         }
6796         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6797         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS; i++) {
6798                 unsigned long last = max;
6799
6800                 if (i < (MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1))
6801                         last = node->pivot[i];
6802                 else if (!node->slot[i] && max != mt_node_max(entry))
6803                         break;
6804                 if (last == 0 && i > 0)
6805                         break;
6806                 if (leaf)
6807                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6808                                         first, last, depth + 1, format);
6809                 else if (node->slot[i])
6810                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6811                                         first, last, depth + 1, format);
6812
6813                 if (last == max)
6814                         break;
6815                 if (last > max) {
6816                         switch(format) {
6817                         case mt_dump_hex:
6818                                 pr_err("node %p last (%lx) > max (%lx) at pivot %d!\n",
6819                                         node, last, max, i);
6820                                 break;
6821                         default:
6822                         case mt_dump_dec:
6823                                 pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6824                                         node, last, max, i);
6825                         }
6826                 }
6827                 first = last + 1;
6828         }
6829 }
6830
6831 static void mt_dump_arange64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6832         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth,
6833         enum mt_dump_format format)
6834 {
6835         struct maple_arange_64 *node = &mte_to_node(entry)->ma64;
6836         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6837         unsigned long first = min;
6838         int i;
6839
6840         pr_cont(" contents: ");
6841         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++)
6842                 pr_cont("%lu ", node->gap[i]);
6843         pr_cont("| %02X %02X| ", node->meta.end, node->meta.gap);
6844         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1; i++)
6845                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6846         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6847         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++) {
6848                 unsigned long last = max;
6849
6850                 if (i < (MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1))
6851                         last = node->pivot[i];
6852                 else if (!node->slot[i])
6853                         break;
6854                 if (last == 0 && i > 0)
6855                         break;
6856                 if (leaf)
6857                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6858                                         first, last, depth + 1, format);
6859                 else if (node->slot[i])
6860                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6861                                         first, last, depth + 1, format);
6862
6863                 if (last == max)
6864                         break;
6865                 if (last > max) {
6866                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6867                                         node, last, max, i);
6868                         break;
6869                 }
6870                 first = last + 1;
6871         }
6872 }
6873
6874 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6875                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth,
6876                 enum mt_dump_format format)
6877 {
6878         struct maple_node *node = mte_to_node(entry);
6879         unsigned int type = mte_node_type(entry);
6880         unsigned int i;
6881
6882         mt_dump_range(min, max, depth, format);
6883
6884         pr_cont("node %p depth %d type %d parent %p", node, depth, type,
6885                         node ? node->parent : NULL);
6886         switch (type) {
6887         case maple_dense:
6888                 pr_cont("\n");
6889                 for (i = 0; i < MAPLE_NODE_SLOTS; i++) {
6890                         if (min + i > max)
6891                                 pr_cont("OUT OF RANGE: ");
6892                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6893                                         min + i, min + i, depth, format);
6894                 }
6895                 break;
6896         case maple_leaf_64:
6897         case maple_range_64:
6898                 mt_dump_range64(mt, entry, min, max, depth, format);
6899                 break;
6900         case maple_arange_64:
6901                 mt_dump_arange64(mt, entry, min, max, depth, format);
6902                 break;
6903
6904         default:
6905                 pr_cont(" UNKNOWN TYPE\n");
6906         }
6907 }
6908
6909 void mt_dump(const struct maple_tree *mt, enum mt_dump_format format)
6910 {
6911         void *entry = rcu_dereference_check(mt->ma_root, mt_locked(mt));
6912
6913         pr_info("maple_tree(%p) flags %X, height %u root %p\n",
6914                  mt, mt->ma_flags, mt_height(mt), entry);
6915         if (!xa_is_node(entry))
6916                 mt_dump_entry(entry, 0, 0, 0, format);
6917         else if (entry)
6918                 mt_dump_node(mt, entry, 0, mt_node_max(entry), 0, format);
6919 }
6920 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_dump);
6921
6922 /*
6923  * Calculate the maximum gap in a node and check if that's what is reported in
6924  * the parent (unless root).
6925  */
6926 static void mas_validate_gaps(struct ma_state *mas)
6927 {
6928         struct maple_enode *mte = mas->node;
6929         struct maple_node *p_mn;
6930         unsigned long gap = 0, max_gap = 0;
6931         unsigned long p_end, p_start = mas->min;
6932         unsigned char p_slot;
6933         unsigned long *gaps = NULL;
6934         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6935         int i;
6936
6937         if (ma_is_dense(mte_node_type(mte))) {
6938                 for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6939                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6940                                 if (gap > max_gap)
6941                                         max_gap = gap;
6942                                 gap = 0;
6943                                 continue;
6944                         }
6945                         gap++;
6946                 }
6947                 goto counted;
6948         }
6949
6950         gaps = ma_gaps(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6951         for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6952                 p_end = mas_logical_pivot(mas, pivots, i, mte_node_type(mte));
6953
6954                 if (!gaps) {
6955                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6956                                 gap = 0;
6957                                 goto not_empty;
6958                         }
6959
6960                         gap += p_end - p_start + 1;
6961                 } else {
6962                         void *entry = mas_get_slot(mas, i);
6963
6964                         gap = gaps[i];
6965                         if (!entry) {
6966                                 if (gap != p_end - p_start + 1) {
6967                                         pr_err("%p[%u] -> %p %lu != %lu - %lu + 1\n",
6968                                                 mas_mn(mas), i,
6969                                                 mas_get_slot(mas, i), gap,
6970                                                 p_end, p_start);
6971                                         mt_dump(mas->tree, mt_dump_hex);
6972
6973                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
6974                                                 gap != p_end - p_start + 1);
6975                                 }
6976                         } else {
6977                                 if (gap > p_end - p_start + 1) {
6978                                         pr_err("%p[%u] %lu >= %lu - %lu + 1 (%lu)\n",
6979                                         mas_mn(mas), i, gap, p_end, p_start,
6980                                         p_end - p_start + 1);
6981                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
6982                                                 gap > p_end - p_start + 1);
6983                                 }
6984                         }
6985                 }
6986
6987                 if (gap > max_gap)
6988                         max_gap = gap;
6989 not_empty:
6990                 p_start = p_end + 1;
6991                 if (p_end >= mas->max)
6992                         break;
6993         }
6994
6995 counted:
6996         if (mte_is_root(mte))
6997                 return;
6998
6999         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
7000         p_mn = mte_parent(mte);
7001         MT_BUG_ON(mas->tree, max_gap > mas->max);
7002         if (ma_gaps(p_mn, mas_parent_type(mas, mte))[p_slot] != max_gap) {
7003                 pr_err("gap %p[%u] != %lu\n", p_mn, p_slot, max_gap);
7004                 mt_dump(mas->tree, mt_dump_hex);
7005         }
7006
7007         MT_BUG_ON(mas->tree,
7008                   ma_gaps(p_mn, mas_parent_type(mas, mte))[p_slot] != max_gap);
7009 }
7010
7011 static void mas_validate_parent_slot(struct ma_state *mas)
7012 {
7013         struct maple_node *parent;
7014         struct maple_enode *node;
7015         enum maple_type p_type;
7016         unsigned char p_slot;
7017         void __rcu **slots;
7018         int i;
7019
7020         if (mte_is_root(mas->node))
7021                 return;
7022
7023         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
7024         p_type = mas_parent_type(mas, mas->node);
7025         parent = mte_parent(mas->node);
7026         slots = ma_slots(parent, p_type);
7027         MT_BUG_ON(mas->tree, mas_mn(mas) == parent);
7028
7029         /* Check prev/next parent slot for duplicate node entry */
7030
7031         for (i = 0; i < mt_slots[p_type]; i++) {
7032                 node = mas_slot(mas, slots, i);
7033                 if (i == p_slot) {
7034                         if (node != mas->node)
7035                                 pr_err("parent %p[%u] does not have %p\n",
7036                                         parent, i, mas_mn(mas));
7037                         MT_BUG_ON(mas->tree, node != mas->node);
7038                 } else if (node == mas->node) {
7039                         pr_err("Invalid child %p at parent %p[%u] p_slot %u\n",
7040                                mas_mn(mas), parent, i, p_slot);
7041                         MT_BUG_ON(mas->tree, node == mas->node);
7042                 }
7043         }
7044 }
7045
7046 static void mas_validate_child_slot(struct ma_state *mas)
7047 {
7048         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7049         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7050         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mas->node), type);
7051         struct maple_enode *child;
7052         unsigned char i;
7053
7054         if (mte_is_leaf(mas->node))
7055                 return;
7056
7057         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7058                 child = mas_slot(mas, slots, i);
7059                 if (!pivots[i] || pivots[i] == mas->max)
7060                         break;
7061
7062                 if (!child)
7063                         break;
7064
7065                 if (mte_parent_slot(child) != i) {
7066                         pr_err("Slot error at %p[%u]: child %p has pslot %u\n",
7067                                mas_mn(mas), i, mte_to_node(child),
7068                                mte_parent_slot(child));
7069                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7070                 }
7071
7072                 if (mte_parent(child) != mte_to_node(mas->node)) {
7073                         pr_err("child %p has parent %p not %p\n",
7074                                mte_to_node(child), mte_parent(child),
7075                                mte_to_node(mas->node));
7076                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7077                 }
7078         }
7079 }
7080
7081 /*
7082  * Validate all pivots are within mas->min and mas->max.
7083  */
7084 static void mas_validate_limits(struct ma_state *mas)
7085 {
7086         int i;
7087         unsigned long prev_piv = 0;
7088         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7089         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7090         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
7091
7092         /* all limits are fine here. */
7093         if (mte_is_root(mas->node))
7094                 return;
7095
7096         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7097                 unsigned long piv;
7098
7099                 piv = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, type);
7100
7101                 if (!piv && (i != 0))
7102                         break;
7103
7104                 if (!mte_is_leaf(mas->node)) {
7105                         void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7106
7107                         if (!entry)
7108                                 pr_err("%p[%u] cannot be null\n",
7109                                        mas_mn(mas), i);
7110
7111                         MT_BUG_ON(mas->tree, !entry);
7112                 }
7113
7114                 if (prev_piv > piv) {
7115                         pr_err("%p[%u] piv %lu < prev_piv %lu\n",
7116                                 mas_mn(mas), i, piv, prev_piv);
7117                         MAS_WARN_ON(mas, piv < prev_piv);
7118                 }
7119
7120                 if (piv < mas->min) {
7121                         pr_err("%p[%u] %lu < %lu\n", mas_mn(mas), i,
7122                                 piv, mas->min);
7123                         MAS_WARN_ON(mas, piv < mas->min);
7124                 }
7125                 if (piv > mas->max) {
7126                         pr_err("%p[%u] %lu > %lu\n", mas_mn(mas), i,
7127                                 piv, mas->max);
7128                         MAS_WARN_ON(mas, piv > mas->max);
7129                 }
7130                 prev_piv = piv;
7131                 if (piv == mas->max)
7132                         break;
7133         }
7134         for (i += 1; i < mt_slots[type]; i++) {
7135                 void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7136
7137                 if (entry && (i != mt_slots[type] - 1)) {
7138                         pr_err("%p[%u] should not have entry %p\n", mas_mn(mas),
7139                                i, entry);
7140                         MT_BUG_ON(mas->tree, entry != NULL);
7141                 }
7142
7143                 if (i < mt_pivots[type]) {
7144                         unsigned long piv = pivots[i];
7145
7146                         if (!piv)
7147                                 continue;
7148
7149                         pr_err("%p[%u] should not have piv %lu\n",
7150                                mas_mn(mas), i, piv);
7151                         MAS_WARN_ON(mas, i < mt_pivots[type] - 1);
7152                 }
7153         }
7154 }
7155
7156 static void mt_validate_nulls(struct maple_tree *mt)
7157 {
7158         void *entry, *last = (void *)1;
7159         unsigned char offset = 0;
7160         void __rcu **slots;
7161         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7162
7163         mas_start(&mas);
7164         if (mas_is_none(&mas) || (mas.node == MAS_ROOT))
7165                 return;
7166
7167         while (!mte_is_leaf(mas.node))
7168                 mas_descend(&mas);
7169
7170         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), mte_node_type(mas.node));
7171         do {
7172                 entry = mas_slot(&mas, slots, offset);
7173                 if (!last && !entry) {
7174                         pr_err("Sequential nulls end at %p[%u]\n",
7175                                 mas_mn(&mas), offset);
7176                 }
7177                 MT_BUG_ON(mt, !last && !entry);
7178                 last = entry;
7179                 if (offset == mas_data_end(&mas)) {
7180                         mas_next_node(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX);
7181                         if (mas_is_none(&mas))
7182                                 return;
7183                         offset = 0;
7184                         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node),
7185                                          mte_node_type(mas.node));
7186                 } else {
7187                         offset++;
7188                 }
7189
7190         } while (!mas_is_none(&mas));
7191 }
7192
7193 /*
7194  * validate a maple tree by checking:
7195  * 1. The limits (pivots are within mas->min to mas->max)
7196  * 2. The gap is correctly set in the parents
7197  */
7198 void mt_validate(struct maple_tree *mt)
7199 {
7200         unsigned char end;
7201
7202         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7203         rcu_read_lock();
7204         mas_start(&mas);
7205         if (!mas_searchable(&mas))
7206                 goto done;
7207
7208         mas_first_entry(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX, mte_node_type(mas.node));
7209         while (!mas_is_none(&mas)) {
7210                 MAS_WARN_ON(&mas, mte_dead_node(mas.node));
7211                 if (!mte_is_root(mas.node)) {
7212                         end = mas_data_end(&mas);
7213                         if (MAS_WARN_ON(&mas,
7214                                         (end < mt_min_slot_count(mas.node)) &&
7215                                         (mas.max != ULONG_MAX))) {
7216                                 pr_err("Invalid size %u of %p\n", end,
7217                                        mas_mn(&mas));
7218                         }
7219                 }
7220                 mas_validate_parent_slot(&mas);
7221                 mas_validate_child_slot(&mas);
7222                 mas_validate_limits(&mas);
7223                 if (mt_is_alloc(mt))
7224                         mas_validate_gaps(&mas);
7225                 mas_dfs_postorder(&mas, ULONG_MAX);
7226         }
7227         mt_validate_nulls(mt);
7228 done:
7229         rcu_read_unlock();
7230
7231 }
7232 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_validate);
7233
7234 void mas_dump(const struct ma_state *mas)
7235 {
7236         pr_err("MAS: tree=%p enode=%p ", mas->tree, mas->node);
7237         if (mas_is_none(mas))
7238                 pr_err("(MAS_NONE) ");
7239         else if (mas_is_ptr(mas))
7240                 pr_err("(MAS_ROOT) ");
7241         else if (mas_is_start(mas))
7242                  pr_err("(MAS_START) ");
7243         else if (mas_is_paused(mas))
7244                 pr_err("(MAS_PAUSED) ");
7245
7246         pr_err("[%u] index=%lx last=%lx\n", mas->offset, mas->index, mas->last);
7247         pr_err("     min=%lx max=%lx alloc=%p, depth=%u, flags=%x\n",
7248                mas->min, mas->max, mas->alloc, mas->depth, mas->mas_flags);
7249         if (mas->index > mas->last)
7250                 pr_err("Check index & last\n");
7251 }
7252 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_dump);
7253
7254 void mas_wr_dump(const struct ma_wr_state *wr_mas)
7255 {
7256         pr_err("WR_MAS: node=%p r_min=%lx r_max=%lx\n",
7257                wr_mas->node, wr_mas->r_min, wr_mas->r_max);
7258         pr_err("        type=%u off_end=%u, node_end=%u, end_piv=%lx\n",
7259                wr_mas->type, wr_mas->offset_end, wr_mas->node_end,
7260                wr_mas->end_piv);
7261 }
7262 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_wr_dump);
7263
7264 #endif /* CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE */