selftest: tcp: Add v4-mapped-v6 cases in bind_wildcard.c.
[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 mas_tree_parent(x) ((unsigned long)(x->tree) | MA_ROOT_PARENT)
79 #define ma_mnode_ptr(x) ((struct maple_node *)(x))
80 #define ma_enode_ptr(x) ((struct maple_enode *)(x))
81 static struct kmem_cache *maple_node_cache;
82
83 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
84 static const unsigned long mt_max[] = {
85         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS,
86         [maple_leaf_64]         = ULONG_MAX,
87         [maple_range_64]        = ULONG_MAX,
88         [maple_arange_64]       = ULONG_MAX,
89 };
90 #define mt_node_max(x) mt_max[mte_node_type(x)]
91 #endif
92
93 static const unsigned char mt_slots[] = {
94         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS,
95         [maple_leaf_64]         = MAPLE_RANGE64_SLOTS,
96         [maple_range_64]        = MAPLE_RANGE64_SLOTS,
97         [maple_arange_64]       = MAPLE_ARANGE64_SLOTS,
98 };
99 #define mt_slot_count(x) mt_slots[mte_node_type(x)]
100
101 static const unsigned char mt_pivots[] = {
102         [maple_dense]           = 0,
103         [maple_leaf_64]         = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1,
104         [maple_range_64]        = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1,
105         [maple_arange_64]       = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1,
106 };
107 #define mt_pivot_count(x) mt_pivots[mte_node_type(x)]
108
109 static const unsigned char mt_min_slots[] = {
110         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS / 2,
111         [maple_leaf_64]         = (MAPLE_RANGE64_SLOTS / 2) - 2,
112         [maple_range_64]        = (MAPLE_RANGE64_SLOTS / 2) - 2,
113         [maple_arange_64]       = (MAPLE_ARANGE64_SLOTS / 2) - 1,
114 };
115 #define mt_min_slot_count(x) mt_min_slots[mte_node_type(x)]
116
117 #define MAPLE_BIG_NODE_SLOTS    (MAPLE_RANGE64_SLOTS * 2 + 2)
118 #define MAPLE_BIG_NODE_GAPS     (MAPLE_ARANGE64_SLOTS * 2 + 1)
119
120 struct maple_big_node {
121         struct maple_pnode *parent;
122         unsigned long pivot[MAPLE_BIG_NODE_SLOTS - 1];
123         union {
124                 struct maple_enode *slot[MAPLE_BIG_NODE_SLOTS];
125                 struct {
126                         unsigned long padding[MAPLE_BIG_NODE_GAPS];
127                         unsigned long gap[MAPLE_BIG_NODE_GAPS];
128                 };
129         };
130         unsigned char b_end;
131         enum maple_type type;
132 };
133
134 /*
135  * The maple_subtree_state is used to build a tree to replace a segment of an
136  * existing tree in a more atomic way.  Any walkers of the older tree will hit a
137  * dead node and restart on updates.
138  */
139 struct maple_subtree_state {
140         struct ma_state *orig_l;        /* Original left side of subtree */
141         struct ma_state *orig_r;        /* Original right side of subtree */
142         struct ma_state *l;             /* New left side of subtree */
143         struct ma_state *m;             /* New middle of subtree (rare) */
144         struct ma_state *r;             /* New right side of subtree */
145         struct ma_topiary *free;        /* nodes to be freed */
146         struct ma_topiary *destroy;     /* Nodes to be destroyed (walked and freed) */
147         struct maple_big_node *bn;
148 };
149
150 #ifdef CONFIG_KASAN_STACK
151 /* Prevent mas_wr_bnode() from exceeding the stack frame limit */
152 #define noinline_for_kasan noinline_for_stack
153 #else
154 #define noinline_for_kasan inline
155 #endif
156
157 /* Functions */
158 static inline struct maple_node *mt_alloc_one(gfp_t gfp)
159 {
160         return kmem_cache_alloc(maple_node_cache, gfp);
161 }
162
163 static inline int mt_alloc_bulk(gfp_t gfp, size_t size, void **nodes)
164 {
165         return kmem_cache_alloc_bulk(maple_node_cache, gfp, size, nodes);
166 }
167
168 static inline void mt_free_bulk(size_t size, void __rcu **nodes)
169 {
170         kmem_cache_free_bulk(maple_node_cache, size, (void **)nodes);
171 }
172
173 static void mt_free_rcu(struct rcu_head *head)
174 {
175         struct maple_node *node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
176
177         kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
178 }
179
180 /*
181  * ma_free_rcu() - Use rcu callback to free a maple node
182  * @node: The node to free
183  *
184  * The maple tree uses the parent pointer to indicate this node is no longer in
185  * use and will be freed.
186  */
187 static void ma_free_rcu(struct maple_node *node)
188 {
189         WARN_ON(node->parent != ma_parent_ptr(node));
190         call_rcu(&node->rcu, mt_free_rcu);
191 }
192
193 static void mas_set_height(struct ma_state *mas)
194 {
195         unsigned int new_flags = mas->tree->ma_flags;
196
197         new_flags &= ~MT_FLAGS_HEIGHT_MASK;
198         MAS_BUG_ON(mas, mas->depth > MAPLE_HEIGHT_MAX);
199         new_flags |= mas->depth << MT_FLAGS_HEIGHT_OFFSET;
200         mas->tree->ma_flags = new_flags;
201 }
202
203 static unsigned int mas_mt_height(struct ma_state *mas)
204 {
205         return mt_height(mas->tree);
206 }
207
208 static inline enum maple_type mte_node_type(const struct maple_enode *entry)
209 {
210         return ((unsigned long)entry >> MAPLE_NODE_TYPE_SHIFT) &
211                 MAPLE_NODE_TYPE_MASK;
212 }
213
214 static inline bool ma_is_dense(const enum maple_type type)
215 {
216         return type < maple_leaf_64;
217 }
218
219 static inline bool ma_is_leaf(const enum maple_type type)
220 {
221         return type < maple_range_64;
222 }
223
224 static inline bool mte_is_leaf(const struct maple_enode *entry)
225 {
226         return ma_is_leaf(mte_node_type(entry));
227 }
228
229 /*
230  * We also reserve values with the bottom two bits set to '10' which are
231  * below 4096
232  */
233 static inline bool mt_is_reserved(const void *entry)
234 {
235         return ((unsigned long)entry < MAPLE_RESERVED_RANGE) &&
236                 xa_is_internal(entry);
237 }
238
239 static inline void mas_set_err(struct ma_state *mas, long err)
240 {
241         mas->node = MA_ERROR(err);
242 }
243
244 static inline bool mas_is_ptr(const struct ma_state *mas)
245 {
246         return mas->node == MAS_ROOT;
247 }
248
249 static inline bool mas_is_start(const struct ma_state *mas)
250 {
251         return mas->node == MAS_START;
252 }
253
254 bool mas_is_err(struct ma_state *mas)
255 {
256         return xa_is_err(mas->node);
257 }
258
259 static inline bool mas_searchable(struct ma_state *mas)
260 {
261         if (mas_is_none(mas))
262                 return false;
263
264         if (mas_is_ptr(mas))
265                 return false;
266
267         return true;
268 }
269
270 static inline struct maple_node *mte_to_node(const struct maple_enode *entry)
271 {
272         return (struct maple_node *)((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
273 }
274
275 /*
276  * mte_to_mat() - Convert a maple encoded node to a maple topiary node.
277  * @entry: The maple encoded node
278  *
279  * Return: a maple topiary pointer
280  */
281 static inline struct maple_topiary *mte_to_mat(const struct maple_enode *entry)
282 {
283         return (struct maple_topiary *)
284                 ((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
285 }
286
287 /*
288  * mas_mn() - Get the maple state node.
289  * @mas: The maple state
290  *
291  * Return: the maple node (not encoded - bare pointer).
292  */
293 static inline struct maple_node *mas_mn(const struct ma_state *mas)
294 {
295         return mte_to_node(mas->node);
296 }
297
298 /*
299  * mte_set_node_dead() - Set a maple encoded node as dead.
300  * @mn: The maple encoded node.
301  */
302 static inline void mte_set_node_dead(struct maple_enode *mn)
303 {
304         mte_to_node(mn)->parent = ma_parent_ptr(mte_to_node(mn));
305         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
306 }
307
308 /* Bit 1 indicates the root is a node */
309 #define MAPLE_ROOT_NODE                 0x02
310 /* maple_type stored bit 3-6 */
311 #define MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT          0x03
312 /* Bit 2 means a NULL somewhere below */
313 #define MAPLE_ENODE_NULL                0x04
314
315 static inline struct maple_enode *mt_mk_node(const struct maple_node *node,
316                                              enum maple_type type)
317 {
318         return (void *)((unsigned long)node |
319                         (type << MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT) | MAPLE_ENODE_NULL);
320 }
321
322 static inline void *mte_mk_root(const struct maple_enode *node)
323 {
324         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ROOT_NODE);
325 }
326
327 static inline void *mte_safe_root(const struct maple_enode *node)
328 {
329         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ROOT_NODE);
330 }
331
332 static inline void *mte_set_full(const struct maple_enode *node)
333 {
334         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ENODE_NULL);
335 }
336
337 static inline void *mte_clear_full(const struct maple_enode *node)
338 {
339         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ENODE_NULL);
340 }
341
342 static inline bool mte_has_null(const struct maple_enode *node)
343 {
344         return (unsigned long)node & MAPLE_ENODE_NULL;
345 }
346
347 static inline bool ma_is_root(struct maple_node *node)
348 {
349         return ((unsigned long)node->parent & MA_ROOT_PARENT);
350 }
351
352 static inline bool mte_is_root(const struct maple_enode *node)
353 {
354         return ma_is_root(mte_to_node(node));
355 }
356
357 static inline bool mas_is_root_limits(const struct ma_state *mas)
358 {
359         return !mas->min && mas->max == ULONG_MAX;
360 }
361
362 static inline bool mt_is_alloc(struct maple_tree *mt)
363 {
364         return (mt->ma_flags & MT_FLAGS_ALLOC_RANGE);
365 }
366
367 /*
368  * The Parent Pointer
369  * Excluding root, the parent pointer is 256B aligned like all other tree nodes.
370  * When storing a 32 or 64 bit values, the offset can fit into 5 bits.  The 16
371  * bit values need an extra bit to store the offset.  This extra bit comes from
372  * a reuse of the last bit in the node type.  This is possible by using bit 1 to
373  * indicate if bit 2 is part of the type or the slot.
374  *
375  * Note types:
376  *  0x??1 = Root
377  *  0x?00 = 16 bit nodes
378  *  0x010 = 32 bit nodes
379  *  0x110 = 64 bit nodes
380  *
381  * Slot size and alignment
382  *  0b??1 : Root
383  *  0b?00 : 16 bit values, type in 0-1, slot in 2-7
384  *  0b010 : 32 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
385  *  0b110 : 64 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
386  */
387
388 #define MAPLE_PARENT_ROOT               0x01
389
390 #define MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT         0x03
391 #define MAPLE_PARENT_SLOT_MASK          0xF8
392
393 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT     0x02
394 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK      0xFC
395
396 #define MAPLE_PARENT_RANGE64            0x06
397 #define MAPLE_PARENT_RANGE32            0x04
398 #define MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16        0x02
399
400 /*
401  * mte_parent_shift() - Get the parent shift for the slot storage.
402  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long
403  * Return: The shift into that pointer to the star to of the slot
404  */
405 static inline unsigned long mte_parent_shift(unsigned long parent)
406 {
407         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
408         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
409                 return MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
410
411         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT;
412 }
413
414 /*
415  * mte_parent_slot_mask() - Get the slot mask for the parent.
416  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long.
417  * Return: The slot mask for that parent.
418  */
419 static inline unsigned long mte_parent_slot_mask(unsigned long parent)
420 {
421         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
422         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
423                 return MAPLE_PARENT_SLOT_MASK;
424
425         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK;
426 }
427
428 /*
429  * mas_parent_type() - Return the maple_type of the parent from the stored
430  * parent type.
431  * @mas: The maple state
432  * @enode: The maple_enode to extract the parent's enum
433  * Return: The node->parent maple_type
434  */
435 static inline
436 enum maple_type mas_parent_type(struct ma_state *mas, struct maple_enode *enode)
437 {
438         unsigned long p_type;
439
440         p_type = (unsigned long)mte_to_node(enode)->parent;
441         if (WARN_ON(p_type & MAPLE_PARENT_ROOT))
442                 return 0;
443
444         p_type &= MAPLE_NODE_MASK;
445         p_type &= ~mte_parent_slot_mask(p_type);
446         switch (p_type) {
447         case MAPLE_PARENT_RANGE64: /* or MAPLE_PARENT_ARANGE64 */
448                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
449                         return maple_arange_64;
450                 return maple_range_64;
451         }
452
453         return 0;
454 }
455
456 /*
457  * mas_set_parent() - Set the parent node and encode the slot
458  * @enode: The encoded maple node.
459  * @parent: The encoded maple node that is the parent of @enode.
460  * @slot: The slot that @enode resides in @parent.
461  *
462  * Slot number is encoded in the enode->parent bit 3-6 or 2-6, depending on the
463  * parent type.
464  */
465 static inline
466 void mas_set_parent(struct ma_state *mas, struct maple_enode *enode,
467                     const struct maple_enode *parent, unsigned char slot)
468 {
469         unsigned long val = (unsigned long)parent;
470         unsigned long shift;
471         unsigned long type;
472         enum maple_type p_type = mte_node_type(parent);
473
474         MAS_BUG_ON(mas, p_type == maple_dense);
475         MAS_BUG_ON(mas, p_type == maple_leaf_64);
476
477         switch (p_type) {
478         case maple_range_64:
479         case maple_arange_64:
480                 shift = MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
481                 type = MAPLE_PARENT_RANGE64;
482                 break;
483         default:
484         case maple_dense:
485         case maple_leaf_64:
486                 shift = type = 0;
487                 break;
488         }
489
490         val &= ~MAPLE_NODE_MASK; /* Clear all node metadata in parent */
491         val |= (slot << shift) | type;
492         mte_to_node(enode)->parent = ma_parent_ptr(val);
493 }
494
495 /*
496  * mte_parent_slot() - get the parent slot of @enode.
497  * @enode: The encoded maple node.
498  *
499  * Return: The slot in the parent node where @enode resides.
500  */
501 static inline unsigned int mte_parent_slot(const struct maple_enode *enode)
502 {
503         unsigned long val = (unsigned long)mte_to_node(enode)->parent;
504
505         if (val & MA_ROOT_PARENT)
506                 return 0;
507
508         /*
509          * Okay to use MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK as the last bit will be lost
510          * by shift if the parent shift is MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT
511          */
512         return (val & MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK) >> mte_parent_shift(val);
513 }
514
515 /*
516  * mte_parent() - Get the parent of @node.
517  * @node: The encoded maple node.
518  *
519  * Return: The parent maple node.
520  */
521 static inline struct maple_node *mte_parent(const struct maple_enode *enode)
522 {
523         return (void *)((unsigned long)
524                         (mte_to_node(enode)->parent) & ~MAPLE_NODE_MASK);
525 }
526
527 /*
528  * ma_dead_node() - check if the @enode is dead.
529  * @enode: The encoded maple node
530  *
531  * Return: true if dead, false otherwise.
532  */
533 static inline bool ma_dead_node(const struct maple_node *node)
534 {
535         struct maple_node *parent;
536
537         /* Do not reorder reads from the node prior to the parent check */
538         smp_rmb();
539         parent = (void *)((unsigned long) node->parent & ~MAPLE_NODE_MASK);
540         return (parent == node);
541 }
542
543 /*
544  * mte_dead_node() - check if the @enode is dead.
545  * @enode: The encoded maple node
546  *
547  * Return: true if dead, false otherwise.
548  */
549 static inline bool mte_dead_node(const struct maple_enode *enode)
550 {
551         struct maple_node *parent, *node;
552
553         node = mte_to_node(enode);
554         /* Do not reorder reads from the node prior to the parent check */
555         smp_rmb();
556         parent = mte_parent(enode);
557         return (parent == node);
558 }
559
560 /*
561  * mas_allocated() - Get the number of nodes allocated in a maple state.
562  * @mas: The maple state
563  *
564  * The ma_state alloc member is overloaded to hold a pointer to the first
565  * allocated node or to the number of requested nodes to allocate.  If bit 0 is
566  * set, then the alloc contains the number of requested nodes.  If there is an
567  * allocated node, then the total allocated nodes is in that node.
568  *
569  * Return: The total number of nodes allocated
570  */
571 static inline unsigned long mas_allocated(const struct ma_state *mas)
572 {
573         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1))
574                 return 0;
575
576         return mas->alloc->total;
577 }
578
579 /*
580  * mas_set_alloc_req() - Set the requested number of allocations.
581  * @mas: the maple state
582  * @count: the number of allocations.
583  *
584  * The requested number of allocations is either in the first allocated node,
585  * located in @mas->alloc->request_count, or directly in @mas->alloc if there is
586  * no allocated node.  Set the request either in the node or do the necessary
587  * encoding to store in @mas->alloc directly.
588  */
589 static inline void mas_set_alloc_req(struct ma_state *mas, unsigned long count)
590 {
591         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)) {
592                 if (!count)
593                         mas->alloc = NULL;
594                 else
595                         mas->alloc = (struct maple_alloc *)(((count) << 1U) | 1U);
596                 return;
597         }
598
599         mas->alloc->request_count = count;
600 }
601
602 /*
603  * mas_alloc_req() - get the requested number of allocations.
604  * @mas: The maple state
605  *
606  * The alloc count is either stored directly in @mas, or in
607  * @mas->alloc->request_count if there is at least one node allocated.  Decode
608  * the request count if it's stored directly in @mas->alloc.
609  *
610  * Return: The allocation request count.
611  */
612 static inline unsigned int mas_alloc_req(const struct ma_state *mas)
613 {
614         if ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)
615                 return (unsigned long)(mas->alloc) >> 1;
616         else if (mas->alloc)
617                 return mas->alloc->request_count;
618         return 0;
619 }
620
621 /*
622  * ma_pivots() - Get a pointer to the maple node pivots.
623  * @node - the maple node
624  * @type - the node type
625  *
626  * In the event of a dead node, this array may be %NULL
627  *
628  * Return: A pointer to the maple node pivots
629  */
630 static inline unsigned long *ma_pivots(struct maple_node *node,
631                                            enum maple_type type)
632 {
633         switch (type) {
634         case maple_arange_64:
635                 return node->ma64.pivot;
636         case maple_range_64:
637         case maple_leaf_64:
638                 return node->mr64.pivot;
639         case maple_dense:
640                 return NULL;
641         }
642         return NULL;
643 }
644
645 /*
646  * ma_gaps() - Get a pointer to the maple node gaps.
647  * @node - the maple node
648  * @type - the node type
649  *
650  * Return: A pointer to the maple node gaps
651  */
652 static inline unsigned long *ma_gaps(struct maple_node *node,
653                                      enum maple_type type)
654 {
655         switch (type) {
656         case maple_arange_64:
657                 return node->ma64.gap;
658         case maple_range_64:
659         case maple_leaf_64:
660         case maple_dense:
661                 return NULL;
662         }
663         return NULL;
664 }
665
666 /*
667  * mas_pivot() - Get the pivot at @piv of the maple encoded node.
668  * @mas: The maple state.
669  * @piv: The pivot.
670  *
671  * Return: the pivot at @piv of @mn.
672  */
673 static inline unsigned long mas_pivot(struct ma_state *mas, unsigned char piv)
674 {
675         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
676         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
677
678         if (MAS_WARN_ON(mas, piv >= mt_pivots[type])) {
679                 mas_set_err(mas, -EIO);
680                 return 0;
681         }
682
683         switch (type) {
684         case maple_arange_64:
685                 return node->ma64.pivot[piv];
686         case maple_range_64:
687         case maple_leaf_64:
688                 return node->mr64.pivot[piv];
689         case maple_dense:
690                 return 0;
691         }
692         return 0;
693 }
694
695 /*
696  * mas_safe_pivot() - get the pivot at @piv or mas->max.
697  * @mas: The maple state
698  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
699  * @piv: The pivot to fetch
700  * @type: The maple node type
701  *
702  * Return: The pivot at @piv within the limit of the @pivots array, @mas->max
703  * otherwise.
704  */
705 static inline unsigned long
706 mas_safe_pivot(const struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
707                unsigned char piv, enum maple_type type)
708 {
709         if (piv >= mt_pivots[type])
710                 return mas->max;
711
712         return pivots[piv];
713 }
714
715 /*
716  * mas_safe_min() - Return the minimum for a given offset.
717  * @mas: The maple state
718  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
719  * @offset: The offset into the pivot array
720  *
721  * Return: The minimum range value that is contained in @offset.
722  */
723 static inline unsigned long
724 mas_safe_min(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots, unsigned char offset)
725 {
726         if (likely(offset))
727                 return pivots[offset - 1] + 1;
728
729         return mas->min;
730 }
731
732 /*
733  * mte_set_pivot() - Set a pivot to a value in an encoded maple node.
734  * @mn: The encoded maple node
735  * @piv: The pivot offset
736  * @val: The value of the pivot
737  */
738 static inline void mte_set_pivot(struct maple_enode *mn, unsigned char piv,
739                                 unsigned long val)
740 {
741         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
742         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
743
744         BUG_ON(piv >= mt_pivots[type]);
745         switch (type) {
746         default:
747         case maple_range_64:
748         case maple_leaf_64:
749                 node->mr64.pivot[piv] = val;
750                 break;
751         case maple_arange_64:
752                 node->ma64.pivot[piv] = val;
753                 break;
754         case maple_dense:
755                 break;
756         }
757
758 }
759
760 /*
761  * ma_slots() - Get a pointer to the maple node slots.
762  * @mn: The maple node
763  * @mt: The maple node type
764  *
765  * Return: A pointer to the maple node slots
766  */
767 static inline void __rcu **ma_slots(struct maple_node *mn, enum maple_type mt)
768 {
769         switch (mt) {
770         default:
771         case maple_arange_64:
772                 return mn->ma64.slot;
773         case maple_range_64:
774         case maple_leaf_64:
775                 return mn->mr64.slot;
776         case maple_dense:
777                 return mn->slot;
778         }
779 }
780
781 static inline bool mt_write_locked(const struct maple_tree *mt)
782 {
783         return mt_external_lock(mt) ? mt_write_lock_is_held(mt) :
784                 lockdep_is_held(&mt->ma_lock);
785 }
786
787 static inline bool mt_locked(const struct maple_tree *mt)
788 {
789         return mt_external_lock(mt) ? mt_lock_is_held(mt) :
790                 lockdep_is_held(&mt->ma_lock);
791 }
792
793 static inline void *mt_slot(const struct maple_tree *mt,
794                 void __rcu **slots, unsigned char offset)
795 {
796         return rcu_dereference_check(slots[offset], mt_locked(mt));
797 }
798
799 static inline void *mt_slot_locked(struct maple_tree *mt, void __rcu **slots,
800                                    unsigned char offset)
801 {
802         return rcu_dereference_protected(slots[offset], mt_write_locked(mt));
803 }
804 /*
805  * mas_slot_locked() - Get the slot value when holding the maple tree lock.
806  * @mas: The maple state
807  * @slots: The pointer to the slots
808  * @offset: The offset into the slots array to fetch
809  *
810  * Return: The entry stored in @slots at the @offset.
811  */
812 static inline void *mas_slot_locked(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
813                                        unsigned char offset)
814 {
815         return mt_slot_locked(mas->tree, slots, offset);
816 }
817
818 /*
819  * mas_slot() - Get the slot value when not holding the maple tree lock.
820  * @mas: The maple state
821  * @slots: The pointer to the slots
822  * @offset: The offset into the slots array to fetch
823  *
824  * Return: The entry stored in @slots at the @offset
825  */
826 static inline void *mas_slot(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
827                              unsigned char offset)
828 {
829         return mt_slot(mas->tree, slots, offset);
830 }
831
832 /*
833  * mas_root() - Get the maple tree root.
834  * @mas: The maple state.
835  *
836  * Return: The pointer to the root of the tree
837  */
838 static inline void *mas_root(struct ma_state *mas)
839 {
840         return rcu_dereference_check(mas->tree->ma_root, mt_locked(mas->tree));
841 }
842
843 static inline void *mt_root_locked(struct maple_tree *mt)
844 {
845         return rcu_dereference_protected(mt->ma_root, mt_write_locked(mt));
846 }
847
848 /*
849  * mas_root_locked() - Get the maple tree root when holding the maple tree lock.
850  * @mas: The maple state.
851  *
852  * Return: The pointer to the root of the tree
853  */
854 static inline void *mas_root_locked(struct ma_state *mas)
855 {
856         return mt_root_locked(mas->tree);
857 }
858
859 static inline struct maple_metadata *ma_meta(struct maple_node *mn,
860                                              enum maple_type mt)
861 {
862         switch (mt) {
863         case maple_arange_64:
864                 return &mn->ma64.meta;
865         default:
866                 return &mn->mr64.meta;
867         }
868 }
869
870 /*
871  * ma_set_meta() - Set the metadata information of a node.
872  * @mn: The maple node
873  * @mt: The maple node type
874  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
875  * @end: The end of the data in this node.
876  */
877 static inline void ma_set_meta(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
878                                unsigned char offset, unsigned char end)
879 {
880         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
881
882         meta->gap = offset;
883         meta->end = end;
884 }
885
886 /*
887  * mt_clear_meta() - clear the metadata information of a node, if it exists
888  * @mt: The maple tree
889  * @mn: The maple node
890  * @type: The maple node type
891  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
892  * @end: The end of the data in this node.
893  */
894 static inline void mt_clear_meta(struct maple_tree *mt, struct maple_node *mn,
895                                   enum maple_type type)
896 {
897         struct maple_metadata *meta;
898         unsigned long *pivots;
899         void __rcu **slots;
900         void *next;
901
902         switch (type) {
903         case maple_range_64:
904                 pivots = mn->mr64.pivot;
905                 if (unlikely(pivots[MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2])) {
906                         slots = mn->mr64.slot;
907                         next = mt_slot_locked(mt, slots,
908                                               MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1);
909                         if (unlikely((mte_to_node(next) &&
910                                       mte_node_type(next))))
911                                 return; /* no metadata, could be node */
912                 }
913                 fallthrough;
914         case maple_arange_64:
915                 meta = ma_meta(mn, type);
916                 break;
917         default:
918                 return;
919         }
920
921         meta->gap = 0;
922         meta->end = 0;
923 }
924
925 /*
926  * ma_meta_end() - Get the data end of a node from the metadata
927  * @mn: The maple node
928  * @mt: The maple node type
929  */
930 static inline unsigned char ma_meta_end(struct maple_node *mn,
931                                         enum maple_type mt)
932 {
933         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
934
935         return meta->end;
936 }
937
938 /*
939  * ma_meta_gap() - Get the largest gap location of a node from the metadata
940  * @mn: The maple node
941  * @mt: The maple node type
942  */
943 static inline unsigned char ma_meta_gap(struct maple_node *mn,
944                                         enum maple_type mt)
945 {
946         return mn->ma64.meta.gap;
947 }
948
949 /*
950  * ma_set_meta_gap() - Set the largest gap location in a nodes metadata
951  * @mn: The maple node
952  * @mn: The maple node type
953  * @offset: The location of the largest gap.
954  */
955 static inline void ma_set_meta_gap(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
956                                    unsigned char offset)
957 {
958
959         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
960
961         meta->gap = offset;
962 }
963
964 /*
965  * mat_add() - Add a @dead_enode to the ma_topiary of a list of dead nodes.
966  * @mat - the ma_topiary, a linked list of dead nodes.
967  * @dead_enode - the node to be marked as dead and added to the tail of the list
968  *
969  * Add the @dead_enode to the linked list in @mat.
970  */
971 static inline void mat_add(struct ma_topiary *mat,
972                            struct maple_enode *dead_enode)
973 {
974         mte_set_node_dead(dead_enode);
975         mte_to_mat(dead_enode)->next = NULL;
976         if (!mat->tail) {
977                 mat->tail = mat->head = dead_enode;
978                 return;
979         }
980
981         mte_to_mat(mat->tail)->next = dead_enode;
982         mat->tail = dead_enode;
983 }
984
985 static void mt_free_walk(struct rcu_head *head);
986 static void mt_destroy_walk(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
987                             bool free);
988 /*
989  * mas_mat_destroy() - Free all nodes and subtrees in a dead list.
990  * @mas - the maple state
991  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
992  *
993  * Destroy walk a dead list.
994  */
995 static void mas_mat_destroy(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
996 {
997         struct maple_enode *next;
998         struct maple_node *node;
999         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
1000
1001         while (mat->head) {
1002                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
1003                 node = mte_to_node(mat->head);
1004                 mt_destroy_walk(mat->head, mas->tree, !in_rcu);
1005                 if (in_rcu)
1006                         call_rcu(&node->rcu, mt_free_walk);
1007                 mat->head = next;
1008         }
1009 }
1010 /*
1011  * mas_descend() - Descend into the slot stored in the ma_state.
1012  * @mas - the maple state.
1013  *
1014  * Note: Not RCU safe, only use in write side or debug code.
1015  */
1016 static inline void mas_descend(struct ma_state *mas)
1017 {
1018         enum maple_type type;
1019         unsigned long *pivots;
1020         struct maple_node *node;
1021         void __rcu **slots;
1022
1023         node = mas_mn(mas);
1024         type = mte_node_type(mas->node);
1025         pivots = ma_pivots(node, type);
1026         slots = ma_slots(node, type);
1027
1028         if (mas->offset)
1029                 mas->min = pivots[mas->offset - 1] + 1;
1030         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
1031         mas->node = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
1032 }
1033
1034 /*
1035  * mte_set_gap() - Set a maple node gap.
1036  * @mn: The encoded maple node
1037  * @gap: The offset of the gap to set
1038  * @val: The gap value
1039  */
1040 static inline void mte_set_gap(const struct maple_enode *mn,
1041                                  unsigned char gap, unsigned long val)
1042 {
1043         switch (mte_node_type(mn)) {
1044         default:
1045                 break;
1046         case maple_arange_64:
1047                 mte_to_node(mn)->ma64.gap[gap] = val;
1048                 break;
1049         }
1050 }
1051
1052 /*
1053  * mas_ascend() - Walk up a level of the tree.
1054  * @mas: The maple state
1055  *
1056  * Sets the @mas->max and @mas->min to the correct values when walking up.  This
1057  * may cause several levels of walking up to find the correct min and max.
1058  * May find a dead node which will cause a premature return.
1059  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise
1060  */
1061 static int mas_ascend(struct ma_state *mas)
1062 {
1063         struct maple_enode *p_enode; /* parent enode. */
1064         struct maple_enode *a_enode; /* ancestor enode. */
1065         struct maple_node *a_node; /* ancestor node. */
1066         struct maple_node *p_node; /* parent node. */
1067         unsigned char a_slot;
1068         enum maple_type a_type;
1069         unsigned long min, max;
1070         unsigned long *pivots;
1071         bool set_max = false, set_min = false;
1072
1073         a_node = mas_mn(mas);
1074         if (ma_is_root(a_node)) {
1075                 mas->offset = 0;
1076                 return 0;
1077         }
1078
1079         p_node = mte_parent(mas->node);
1080         if (unlikely(a_node == p_node))
1081                 return 1;
1082
1083         a_type = mas_parent_type(mas, mas->node);
1084         mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
1085         a_enode = mt_mk_node(p_node, a_type);
1086
1087         /* Check to make sure all parent information is still accurate */
1088         if (p_node != mte_parent(mas->node))
1089                 return 1;
1090
1091         mas->node = a_enode;
1092
1093         if (mte_is_root(a_enode)) {
1094                 mas->max = ULONG_MAX;
1095                 mas->min = 0;
1096                 return 0;
1097         }
1098
1099         if (!mas->min)
1100                 set_min = true;
1101
1102         if (mas->max == ULONG_MAX)
1103                 set_max = true;
1104
1105         min = 0;
1106         max = ULONG_MAX;
1107         do {
1108                 p_enode = a_enode;
1109                 a_type = mas_parent_type(mas, p_enode);
1110                 a_node = mte_parent(p_enode);
1111                 a_slot = mte_parent_slot(p_enode);
1112                 a_enode = mt_mk_node(a_node, a_type);
1113                 pivots = ma_pivots(a_node, a_type);
1114
1115                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1116                         return 1;
1117
1118                 if (!set_min && a_slot) {
1119                         set_min = true;
1120                         min = pivots[a_slot - 1] + 1;
1121                 }
1122
1123                 if (!set_max && a_slot < mt_pivots[a_type]) {
1124                         set_max = true;
1125                         max = pivots[a_slot];
1126                 }
1127
1128                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1129                         return 1;
1130
1131                 if (unlikely(ma_is_root(a_node)))
1132                         break;
1133
1134         } while (!set_min || !set_max);
1135
1136         mas->max = max;
1137         mas->min = min;
1138         return 0;
1139 }
1140
1141 /*
1142  * mas_pop_node() - Get a previously allocated maple node from the maple state.
1143  * @mas: The maple state
1144  *
1145  * Return: A pointer to a maple node.
1146  */
1147 static inline struct maple_node *mas_pop_node(struct ma_state *mas)
1148 {
1149         struct maple_alloc *ret, *node = mas->alloc;
1150         unsigned long total = mas_allocated(mas);
1151         unsigned int req = mas_alloc_req(mas);
1152
1153         /* nothing or a request pending. */
1154         if (WARN_ON(!total))
1155                 return NULL;
1156
1157         if (total == 1) {
1158                 /* single allocation in this ma_state */
1159                 mas->alloc = NULL;
1160                 ret = node;
1161                 goto single_node;
1162         }
1163
1164         if (node->node_count == 1) {
1165                 /* Single allocation in this node. */
1166                 mas->alloc = node->slot[0];
1167                 mas->alloc->total = node->total - 1;
1168                 ret = node;
1169                 goto new_head;
1170         }
1171         node->total--;
1172         ret = node->slot[--node->node_count];
1173         node->slot[node->node_count] = NULL;
1174
1175 single_node:
1176 new_head:
1177         if (req) {
1178                 req++;
1179                 mas_set_alloc_req(mas, req);
1180         }
1181
1182         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
1183         return (struct maple_node *)ret;
1184 }
1185
1186 /*
1187  * mas_push_node() - Push a node back on the maple state allocation.
1188  * @mas: The maple state
1189  * @used: The used maple node
1190  *
1191  * Stores the maple node back into @mas->alloc for reuse.  Updates allocated and
1192  * requested node count as necessary.
1193  */
1194 static inline void mas_push_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *used)
1195 {
1196         struct maple_alloc *reuse = (struct maple_alloc *)used;
1197         struct maple_alloc *head = mas->alloc;
1198         unsigned long count;
1199         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1200
1201         count = mas_allocated(mas);
1202
1203         reuse->request_count = 0;
1204         reuse->node_count = 0;
1205         if (count && (head->node_count < MAPLE_ALLOC_SLOTS)) {
1206                 head->slot[head->node_count++] = reuse;
1207                 head->total++;
1208                 goto done;
1209         }
1210
1211         reuse->total = 1;
1212         if ((head) && !((unsigned long)head & 0x1)) {
1213                 reuse->slot[0] = head;
1214                 reuse->node_count = 1;
1215                 reuse->total += head->total;
1216         }
1217
1218         mas->alloc = reuse;
1219 done:
1220         if (requested > 1)
1221                 mas_set_alloc_req(mas, requested - 1);
1222 }
1223
1224 /*
1225  * mas_alloc_nodes() - Allocate nodes into a maple state
1226  * @mas: The maple state
1227  * @gfp: The GFP Flags
1228  */
1229 static inline void mas_alloc_nodes(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
1230 {
1231         struct maple_alloc *node;
1232         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1233         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1234         unsigned int count;
1235         void **slots = NULL;
1236         unsigned int max_req = 0;
1237
1238         if (!requested)
1239                 return;
1240
1241         mas_set_alloc_req(mas, 0);
1242         if (mas->mas_flags & MA_STATE_PREALLOC) {
1243                 if (allocated)
1244                         return;
1245                 WARN_ON(!allocated);
1246         }
1247
1248         if (!allocated || mas->alloc->node_count == MAPLE_ALLOC_SLOTS) {
1249                 node = (struct maple_alloc *)mt_alloc_one(gfp);
1250                 if (!node)
1251                         goto nomem_one;
1252
1253                 if (allocated) {
1254                         node->slot[0] = mas->alloc;
1255                         node->node_count = 1;
1256                 } else {
1257                         node->node_count = 0;
1258                 }
1259
1260                 mas->alloc = node;
1261                 node->total = ++allocated;
1262                 requested--;
1263         }
1264
1265         node = mas->alloc;
1266         node->request_count = 0;
1267         while (requested) {
1268                 max_req = MAPLE_ALLOC_SLOTS - node->node_count;
1269                 slots = (void **)&node->slot[node->node_count];
1270                 max_req = min(requested, max_req);
1271                 count = mt_alloc_bulk(gfp, max_req, slots);
1272                 if (!count)
1273                         goto nomem_bulk;
1274
1275                 if (node->node_count == 0) {
1276                         node->slot[0]->node_count = 0;
1277                         node->slot[0]->request_count = 0;
1278                 }
1279
1280                 node->node_count += count;
1281                 allocated += count;
1282                 node = node->slot[0];
1283                 requested -= count;
1284         }
1285         mas->alloc->total = allocated;
1286         return;
1287
1288 nomem_bulk:
1289         /* Clean up potential freed allocations on bulk failure */
1290         memset(slots, 0, max_req * sizeof(unsigned long));
1291 nomem_one:
1292         mas_set_alloc_req(mas, requested);
1293         if (mas->alloc && !(((unsigned long)mas->alloc & 0x1)))
1294                 mas->alloc->total = allocated;
1295         mas_set_err(mas, -ENOMEM);
1296 }
1297
1298 /*
1299  * mas_free() - Free an encoded maple node
1300  * @mas: The maple state
1301  * @used: The encoded maple node to free.
1302  *
1303  * Uses rcu free if necessary, pushes @used back on the maple state allocations
1304  * otherwise.
1305  */
1306 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used)
1307 {
1308         struct maple_node *tmp = mte_to_node(used);
1309
1310         if (mt_in_rcu(mas->tree))
1311                 ma_free_rcu(tmp);
1312         else
1313                 mas_push_node(mas, tmp);
1314 }
1315
1316 /*
1317  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1318  * there is not enough nodes.
1319  * @mas: The maple state
1320  * @count: The number of nodes needed
1321  * @gfp: the gfp flags
1322  */
1323 static void mas_node_count_gfp(struct ma_state *mas, int count, gfp_t gfp)
1324 {
1325         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1326
1327         if (allocated < count) {
1328                 mas_set_alloc_req(mas, count - allocated);
1329                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
1330         }
1331 }
1332
1333 /*
1334  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1335  * there is not enough nodes.
1336  * @mas: The maple state
1337  * @count: The number of nodes needed
1338  *
1339  * Note: Uses GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN for gfp flags.
1340  */
1341 static void mas_node_count(struct ma_state *mas, int count)
1342 {
1343         return mas_node_count_gfp(mas, count, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1344 }
1345
1346 /*
1347  * mas_start() - Sets up maple state for operations.
1348  * @mas: The maple state.
1349  *
1350  * If mas->node == MAS_START, then set the min, max and depth to
1351  * defaults.
1352  *
1353  * Return:
1354  * - If mas->node is an error or not MAS_START, return NULL.
1355  * - If it's an empty tree:     NULL & mas->node == MAS_NONE
1356  * - If it's a single entry:    The entry & mas->node == MAS_ROOT
1357  * - If it's a tree:            NULL & mas->node == safe root node.
1358  */
1359 static inline struct maple_enode *mas_start(struct ma_state *mas)
1360 {
1361         if (likely(mas_is_start(mas))) {
1362                 struct maple_enode *root;
1363
1364                 mas->min = 0;
1365                 mas->max = ULONG_MAX;
1366
1367 retry:
1368                 mas->depth = 0;
1369                 root = mas_root(mas);
1370                 /* Tree with nodes */
1371                 if (likely(xa_is_node(root))) {
1372                         mas->depth = 1;
1373                         mas->node = mte_safe_root(root);
1374                         mas->offset = 0;
1375                         if (mte_dead_node(mas->node))
1376                                 goto retry;
1377
1378                         return NULL;
1379                 }
1380
1381                 /* empty tree */
1382                 if (unlikely(!root)) {
1383                         mas->node = MAS_NONE;
1384                         mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1385                         return NULL;
1386                 }
1387
1388                 /* Single entry tree */
1389                 mas->node = MAS_ROOT;
1390                 mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1391
1392                 /* Single entry tree. */
1393                 if (mas->index > 0)
1394                         return NULL;
1395
1396                 return root;
1397         }
1398
1399         return NULL;
1400 }
1401
1402 /*
1403  * ma_data_end() - Find the end of the data in a node.
1404  * @node: The maple node
1405  * @type: The maple node type
1406  * @pivots: The array of pivots in the node
1407  * @max: The maximum value in the node
1408  *
1409  * Uses metadata to find the end of the data when possible.
1410  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1411  */
1412 static inline unsigned char ma_data_end(struct maple_node *node,
1413                                         enum maple_type type,
1414                                         unsigned long *pivots,
1415                                         unsigned long max)
1416 {
1417         unsigned char offset;
1418
1419         if (!pivots)
1420                 return 0;
1421
1422         if (type == maple_arange_64)
1423                 return ma_meta_end(node, type);
1424
1425         offset = mt_pivots[type] - 1;
1426         if (likely(!pivots[offset]))
1427                 return ma_meta_end(node, type);
1428
1429         if (likely(pivots[offset] == max))
1430                 return offset;
1431
1432         return mt_pivots[type];
1433 }
1434
1435 /*
1436  * mas_data_end() - Find the end of the data (slot).
1437  * @mas: the maple state
1438  *
1439  * This method is optimized to check the metadata of a node if the node type
1440  * supports data end metadata.
1441  *
1442  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1443  */
1444 static inline unsigned char mas_data_end(struct ma_state *mas)
1445 {
1446         enum maple_type type;
1447         struct maple_node *node;
1448         unsigned char offset;
1449         unsigned long *pivots;
1450
1451         type = mte_node_type(mas->node);
1452         node = mas_mn(mas);
1453         if (type == maple_arange_64)
1454                 return ma_meta_end(node, type);
1455
1456         pivots = ma_pivots(node, type);
1457         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
1458                 return 0;
1459
1460         offset = mt_pivots[type] - 1;
1461         if (likely(!pivots[offset]))
1462                 return ma_meta_end(node, type);
1463
1464         if (likely(pivots[offset] == mas->max))
1465                 return offset;
1466
1467         return mt_pivots[type];
1468 }
1469
1470 /*
1471  * mas_leaf_max_gap() - Returns the largest gap in a leaf node
1472  * @mas - the maple state
1473  *
1474  * Return: The maximum gap in the leaf.
1475  */
1476 static unsigned long mas_leaf_max_gap(struct ma_state *mas)
1477 {
1478         enum maple_type mt;
1479         unsigned long pstart, gap, max_gap;
1480         struct maple_node *mn;
1481         unsigned long *pivots;
1482         void __rcu **slots;
1483         unsigned char i;
1484         unsigned char max_piv;
1485
1486         mt = mte_node_type(mas->node);
1487         mn = mas_mn(mas);
1488         slots = ma_slots(mn, mt);
1489         max_gap = 0;
1490         if (unlikely(ma_is_dense(mt))) {
1491                 gap = 0;
1492                 for (i = 0; i < mt_slots[mt]; i++) {
1493                         if (slots[i]) {
1494                                 if (gap > max_gap)
1495                                         max_gap = gap;
1496                                 gap = 0;
1497                         } else {
1498                                 gap++;
1499                         }
1500                 }
1501                 if (gap > max_gap)
1502                         max_gap = gap;
1503                 return max_gap;
1504         }
1505
1506         /*
1507          * Check the first implied pivot optimizes the loop below and slot 1 may
1508          * be skipped if there is a gap in slot 0.
1509          */
1510         pivots = ma_pivots(mn, mt);
1511         if (likely(!slots[0])) {
1512                 max_gap = pivots[0] - mas->min + 1;
1513                 i = 2;
1514         } else {
1515                 i = 1;
1516         }
1517
1518         /* reduce max_piv as the special case is checked before the loop */
1519         max_piv = ma_data_end(mn, mt, pivots, mas->max) - 1;
1520         /*
1521          * Check end implied pivot which can only be a gap on the right most
1522          * node.
1523          */
1524         if (unlikely(mas->max == ULONG_MAX) && !slots[max_piv + 1]) {
1525                 gap = ULONG_MAX - pivots[max_piv];
1526                 if (gap > max_gap)
1527                         max_gap = gap;
1528         }
1529
1530         for (; i <= max_piv; i++) {
1531                 /* data == no gap. */
1532                 if (likely(slots[i]))
1533                         continue;
1534
1535                 pstart = pivots[i - 1];
1536                 gap = pivots[i] - pstart;
1537                 if (gap > max_gap)
1538                         max_gap = gap;
1539
1540                 /* There cannot be two gaps in a row. */
1541                 i++;
1542         }
1543         return max_gap;
1544 }
1545
1546 /*
1547  * ma_max_gap() - Get the maximum gap in a maple node (non-leaf)
1548  * @node: The maple node
1549  * @gaps: The pointer to the gaps
1550  * @mt: The maple node type
1551  * @*off: Pointer to store the offset location of the gap.
1552  *
1553  * Uses the metadata data end to scan backwards across set gaps.
1554  *
1555  * Return: The maximum gap value
1556  */
1557 static inline unsigned long
1558 ma_max_gap(struct maple_node *node, unsigned long *gaps, enum maple_type mt,
1559             unsigned char *off)
1560 {
1561         unsigned char offset, i;
1562         unsigned long max_gap = 0;
1563
1564         i = offset = ma_meta_end(node, mt);
1565         do {
1566                 if (gaps[i] > max_gap) {
1567                         max_gap = gaps[i];
1568                         offset = i;
1569                 }
1570         } while (i--);
1571
1572         *off = offset;
1573         return max_gap;
1574 }
1575
1576 /*
1577  * mas_max_gap() - find the largest gap in a non-leaf node and set the slot.
1578  * @mas: The maple state.
1579  *
1580  * Return: The gap value.
1581  */
1582 static inline unsigned long mas_max_gap(struct ma_state *mas)
1583 {
1584         unsigned long *gaps;
1585         unsigned char offset;
1586         enum maple_type mt;
1587         struct maple_node *node;
1588
1589         mt = mte_node_type(mas->node);
1590         if (ma_is_leaf(mt))
1591                 return mas_leaf_max_gap(mas);
1592
1593         node = mas_mn(mas);
1594         MAS_BUG_ON(mas, mt != maple_arange_64);
1595         offset = ma_meta_gap(node, mt);
1596         gaps = ma_gaps(node, mt);
1597         return gaps[offset];
1598 }
1599
1600 /*
1601  * mas_parent_gap() - Set the parent gap and any gaps above, as needed
1602  * @mas: The maple state
1603  * @offset: The gap offset in the parent to set
1604  * @new: The new gap value.
1605  *
1606  * Set the parent gap then continue to set the gap upwards, using the metadata
1607  * of the parent to see if it is necessary to check the node above.
1608  */
1609 static inline void mas_parent_gap(struct ma_state *mas, unsigned char offset,
1610                 unsigned long new)
1611 {
1612         unsigned long meta_gap = 0;
1613         struct maple_node *pnode;
1614         struct maple_enode *penode;
1615         unsigned long *pgaps;
1616         unsigned char meta_offset;
1617         enum maple_type pmt;
1618
1619         pnode = mte_parent(mas->node);
1620         pmt = mas_parent_type(mas, mas->node);
1621         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1622         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1623
1624 ascend:
1625         MAS_BUG_ON(mas, pmt != maple_arange_64);
1626         meta_offset = ma_meta_gap(pnode, pmt);
1627         meta_gap = pgaps[meta_offset];
1628
1629         pgaps[offset] = new;
1630
1631         if (meta_gap == new)
1632                 return;
1633
1634         if (offset != meta_offset) {
1635                 if (meta_gap > new)
1636                         return;
1637
1638                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, offset);
1639         } else if (new < meta_gap) {
1640                 new = ma_max_gap(pnode, pgaps, pmt, &meta_offset);
1641                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, meta_offset);
1642         }
1643
1644         if (ma_is_root(pnode))
1645                 return;
1646
1647         /* Go to the parent node. */
1648         pnode = mte_parent(penode);
1649         pmt = mas_parent_type(mas, penode);
1650         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1651         offset = mte_parent_slot(penode);
1652         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1653         goto ascend;
1654 }
1655
1656 /*
1657  * mas_update_gap() - Update a nodes gaps and propagate up if necessary.
1658  * @mas - the maple state.
1659  */
1660 static inline void mas_update_gap(struct ma_state *mas)
1661 {
1662         unsigned char pslot;
1663         unsigned long p_gap;
1664         unsigned long max_gap;
1665
1666         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
1667                 return;
1668
1669         if (mte_is_root(mas->node))
1670                 return;
1671
1672         max_gap = mas_max_gap(mas);
1673
1674         pslot = mte_parent_slot(mas->node);
1675         p_gap = ma_gaps(mte_parent(mas->node),
1676                         mas_parent_type(mas, mas->node))[pslot];
1677
1678         if (p_gap != max_gap)
1679                 mas_parent_gap(mas, pslot, max_gap);
1680 }
1681
1682 /*
1683  * mas_adopt_children() - Set the parent pointer of all nodes in @parent to
1684  * @parent with the slot encoded.
1685  * @mas - the maple state (for the tree)
1686  * @parent - the maple encoded node containing the children.
1687  */
1688 static inline void mas_adopt_children(struct ma_state *mas,
1689                 struct maple_enode *parent)
1690 {
1691         enum maple_type type = mte_node_type(parent);
1692         struct maple_node *node = mte_to_node(parent);
1693         void __rcu **slots = ma_slots(node, type);
1694         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, type);
1695         struct maple_enode *child;
1696         unsigned char offset;
1697
1698         offset = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
1699         do {
1700                 child = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1701                 mas_set_parent(mas, child, parent, offset);
1702         } while (offset--);
1703 }
1704
1705 /*
1706  * mas_put_in_tree() - Put a new node in the tree, smp_wmb(), and mark the old
1707  * node as dead.
1708  * @mas - the maple state with the new node
1709  * @old_enode - The old maple encoded node to replace.
1710  */
1711 static inline void mas_put_in_tree(struct ma_state *mas,
1712                 struct maple_enode *old_enode)
1713         __must_hold(mas->tree->ma_lock)
1714 {
1715         unsigned char offset;
1716         void __rcu **slots;
1717
1718         if (mte_is_root(mas->node)) {
1719                 mas_mn(mas)->parent = ma_parent_ptr(mas_tree_parent(mas));
1720                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
1721                 mas_set_height(mas);
1722         } else {
1723
1724                 offset = mte_parent_slot(mas->node);
1725                 slots = ma_slots(mte_parent(mas->node),
1726                                  mas_parent_type(mas, mas->node));
1727                 rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
1728         }
1729
1730         mte_set_node_dead(old_enode);
1731 }
1732
1733 /*
1734  * mas_replace_node() - Replace a node by putting it in the tree, marking it
1735  * dead, and freeing it.
1736  * the parent encoding to locate the maple node in the tree.
1737  * @mas - the ma_state with @mas->node pointing to the new node.
1738  * @old_enode - The old maple encoded node.
1739  */
1740 static inline void mas_replace_node(struct ma_state *mas,
1741                 struct maple_enode *old_enode)
1742         __must_hold(mas->tree->ma_lock)
1743 {
1744         mas_put_in_tree(mas, old_enode);
1745         mas_free(mas, old_enode);
1746 }
1747
1748 /*
1749  * mas_find_child() - Find a child who has the parent @mas->node.
1750  * @mas: the maple state with the parent.
1751  * @child: the maple state to store the child.
1752  */
1753 static inline bool mas_find_child(struct ma_state *mas, struct ma_state *child)
1754         __must_hold(mas->tree->ma_lock)
1755 {
1756         enum maple_type mt;
1757         unsigned char offset;
1758         unsigned char end;
1759         unsigned long *pivots;
1760         struct maple_enode *entry;
1761         struct maple_node *node;
1762         void __rcu **slots;
1763
1764         mt = mte_node_type(mas->node);
1765         node = mas_mn(mas);
1766         slots = ma_slots(node, mt);
1767         pivots = ma_pivots(node, mt);
1768         end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
1769         for (offset = mas->offset; offset <= end; offset++) {
1770                 entry = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1771                 if (mte_parent(entry) == node) {
1772                         *child = *mas;
1773                         mas->offset = offset + 1;
1774                         child->offset = offset;
1775                         mas_descend(child);
1776                         child->offset = 0;
1777                         return true;
1778                 }
1779         }
1780         return false;
1781 }
1782
1783 /*
1784  * mab_shift_right() - Shift the data in mab right. Note, does not clean out the
1785  * old data or set b_node->b_end.
1786  * @b_node: the maple_big_node
1787  * @shift: the shift count
1788  */
1789 static inline void mab_shift_right(struct maple_big_node *b_node,
1790                                  unsigned char shift)
1791 {
1792         unsigned long size = b_node->b_end * sizeof(unsigned long);
1793
1794         memmove(b_node->pivot + shift, b_node->pivot, size);
1795         memmove(b_node->slot + shift, b_node->slot, size);
1796         if (b_node->type == maple_arange_64)
1797                 memmove(b_node->gap + shift, b_node->gap, size);
1798 }
1799
1800 /*
1801  * mab_middle_node() - Check if a middle node is needed (unlikely)
1802  * @b_node: the maple_big_node that contains the data.
1803  * @size: the amount of data in the b_node
1804  * @split: the potential split location
1805  * @slot_count: the size that can be stored in a single node being considered.
1806  *
1807  * Return: true if a middle node is required.
1808  */
1809 static inline bool mab_middle_node(struct maple_big_node *b_node, int split,
1810                                    unsigned char slot_count)
1811 {
1812         unsigned char size = b_node->b_end;
1813
1814         if (size >= 2 * slot_count)
1815                 return true;
1816
1817         if (!b_node->slot[split] && (size >= 2 * slot_count - 1))
1818                 return true;
1819
1820         return false;
1821 }
1822
1823 /*
1824  * mab_no_null_split() - ensure the split doesn't fall on a NULL
1825  * @b_node: the maple_big_node with the data
1826  * @split: the suggested split location
1827  * @slot_count: the number of slots in the node being considered.
1828  *
1829  * Return: the split location.
1830  */
1831 static inline int mab_no_null_split(struct maple_big_node *b_node,
1832                                     unsigned char split, unsigned char slot_count)
1833 {
1834         if (!b_node->slot[split]) {
1835                 /*
1836                  * If the split is less than the max slot && the right side will
1837                  * still be sufficient, then increment the split on NULL.
1838                  */
1839                 if ((split < slot_count - 1) &&
1840                     (b_node->b_end - split) > (mt_min_slots[b_node->type]))
1841                         split++;
1842                 else
1843                         split--;
1844         }
1845         return split;
1846 }
1847
1848 /*
1849  * mab_calc_split() - Calculate the split location and if there needs to be two
1850  * splits.
1851  * @bn: The maple_big_node with the data
1852  * @mid_split: The second split, if required.  0 otherwise.
1853  *
1854  * Return: The first split location.  The middle split is set in @mid_split.
1855  */
1856 static inline int mab_calc_split(struct ma_state *mas,
1857          struct maple_big_node *bn, unsigned char *mid_split, unsigned long min)
1858 {
1859         unsigned char b_end = bn->b_end;
1860         int split = b_end / 2; /* Assume equal split. */
1861         unsigned char slot_min, slot_count = mt_slots[bn->type];
1862
1863         /*
1864          * To support gap tracking, all NULL entries are kept together and a node cannot
1865          * end on a NULL entry, with the exception of the left-most leaf.  The
1866          * limitation means that the split of a node must be checked for this condition
1867          * and be able to put more data in one direction or the other.
1868          */
1869         if (unlikely((mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))) {
1870                 *mid_split = 0;
1871                 split = b_end - mt_min_slots[bn->type];
1872
1873                 if (!ma_is_leaf(bn->type))
1874                         return split;
1875
1876                 mas->mas_flags |= MA_STATE_REBALANCE;
1877                 if (!bn->slot[split])
1878                         split--;
1879                 return split;
1880         }
1881
1882         /*
1883          * Although extremely rare, it is possible to enter what is known as the 3-way
1884          * split scenario.  The 3-way split comes about by means of a store of a range
1885          * that overwrites the end and beginning of two full nodes.  The result is a set
1886          * of entries that cannot be stored in 2 nodes.  Sometimes, these two nodes can
1887          * also be located in different parent nodes which are also full.  This can
1888          * carry upwards all the way to the root in the worst case.
1889          */
1890         if (unlikely(mab_middle_node(bn, split, slot_count))) {
1891                 split = b_end / 3;
1892                 *mid_split = split * 2;
1893         } else {
1894                 slot_min = mt_min_slots[bn->type];
1895
1896                 *mid_split = 0;
1897                 /*
1898                  * Avoid having a range less than the slot count unless it
1899                  * causes one node to be deficient.
1900                  * NOTE: mt_min_slots is 1 based, b_end and split are zero.
1901                  */
1902                 while ((split < slot_count - 1) &&
1903                        ((bn->pivot[split] - min) < slot_count - 1) &&
1904                        (b_end - split > slot_min))
1905                         split++;
1906         }
1907
1908         /* Avoid ending a node on a NULL entry */
1909         split = mab_no_null_split(bn, split, slot_count);
1910
1911         if (unlikely(*mid_split))
1912                 *mid_split = mab_no_null_split(bn, *mid_split, slot_count);
1913
1914         return split;
1915 }
1916
1917 /*
1918  * mas_mab_cp() - Copy data from a maple state inclusively to a maple_big_node
1919  * and set @b_node->b_end to the next free slot.
1920  * @mas: The maple state
1921  * @mas_start: The starting slot to copy
1922  * @mas_end: The end slot to copy (inclusively)
1923  * @b_node: The maple_big_node to place the data
1924  * @mab_start: The starting location in maple_big_node to store the data.
1925  */
1926 static inline void mas_mab_cp(struct ma_state *mas, unsigned char mas_start,
1927                         unsigned char mas_end, struct maple_big_node *b_node,
1928                         unsigned char mab_start)
1929 {
1930         enum maple_type mt;
1931         struct maple_node *node;
1932         void __rcu **slots;
1933         unsigned long *pivots, *gaps;
1934         int i = mas_start, j = mab_start;
1935         unsigned char piv_end;
1936
1937         node = mas_mn(mas);
1938         mt = mte_node_type(mas->node);
1939         pivots = ma_pivots(node, mt);
1940         if (!i) {
1941                 b_node->pivot[j] = pivots[i++];
1942                 if (unlikely(i > mas_end))
1943                         goto complete;
1944                 j++;
1945         }
1946
1947         piv_end = min(mas_end, mt_pivots[mt]);
1948         for (; i < piv_end; i++, j++) {
1949                 b_node->pivot[j] = pivots[i];
1950                 if (unlikely(!b_node->pivot[j]))
1951                         break;
1952
1953                 if (unlikely(mas->max == b_node->pivot[j]))
1954                         goto complete;
1955         }
1956
1957         if (likely(i <= mas_end))
1958                 b_node->pivot[j] = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, mt);
1959
1960 complete:
1961         b_node->b_end = ++j;
1962         j -= mab_start;
1963         slots = ma_slots(node, mt);
1964         memcpy(b_node->slot + mab_start, slots + mas_start, sizeof(void *) * j);
1965         if (!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree)) {
1966                 gaps = ma_gaps(node, mt);
1967                 memcpy(b_node->gap + mab_start, gaps + mas_start,
1968                        sizeof(unsigned long) * j);
1969         }
1970 }
1971
1972 /*
1973  * mas_leaf_set_meta() - Set the metadata of a leaf if possible.
1974  * @mas: The maple state
1975  * @node: The maple node
1976  * @pivots: pointer to the maple node pivots
1977  * @mt: The maple type
1978  * @end: The assumed end
1979  *
1980  * Note, end may be incremented within this function but not modified at the
1981  * source.  This is fine since the metadata is the last thing to be stored in a
1982  * node during a write.
1983  */
1984 static inline void mas_leaf_set_meta(struct ma_state *mas,
1985                 struct maple_node *node, unsigned long *pivots,
1986                 enum maple_type mt, unsigned char end)
1987 {
1988         /* There is no room for metadata already */
1989         if (mt_pivots[mt] <= end)
1990                 return;
1991
1992         if (pivots[end] && pivots[end] < mas->max)
1993                 end++;
1994
1995         if (end < mt_slots[mt] - 1)
1996                 ma_set_meta(node, mt, 0, end);
1997 }
1998
1999 /*
2000  * mab_mas_cp() - Copy data from maple_big_node to a maple encoded node.
2001  * @b_node: the maple_big_node that has the data
2002  * @mab_start: the start location in @b_node.
2003  * @mab_end: The end location in @b_node (inclusively)
2004  * @mas: The maple state with the maple encoded node.
2005  */
2006 static inline void mab_mas_cp(struct maple_big_node *b_node,
2007                               unsigned char mab_start, unsigned char mab_end,
2008                               struct ma_state *mas, bool new_max)
2009 {
2010         int i, j = 0;
2011         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
2012         struct maple_node *node = mte_to_node(mas->node);
2013         void __rcu **slots = ma_slots(node, mt);
2014         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, mt);
2015         unsigned long *gaps = NULL;
2016         unsigned char end;
2017
2018         if (mab_end - mab_start > mt_pivots[mt])
2019                 mab_end--;
2020
2021         if (!pivots[mt_pivots[mt] - 1])
2022                 slots[mt_pivots[mt]] = NULL;
2023
2024         i = mab_start;
2025         do {
2026                 pivots[j++] = b_node->pivot[i++];
2027         } while (i <= mab_end && likely(b_node->pivot[i]));
2028
2029         memcpy(slots, b_node->slot + mab_start,
2030                sizeof(void *) * (i - mab_start));
2031
2032         if (new_max)
2033                 mas->max = b_node->pivot[i - 1];
2034
2035         end = j - 1;
2036         if (likely(!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree))) {
2037                 unsigned long max_gap = 0;
2038                 unsigned char offset = 0;
2039
2040                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2041                 do {
2042                         gaps[--j] = b_node->gap[--i];
2043                         if (gaps[j] > max_gap) {
2044                                 offset = j;
2045                                 max_gap = gaps[j];
2046                         }
2047                 } while (j);
2048
2049                 ma_set_meta(node, mt, offset, end);
2050         } else {
2051                 mas_leaf_set_meta(mas, node, pivots, mt, end);
2052         }
2053 }
2054
2055 /*
2056  * mas_bulk_rebalance() - Rebalance the end of a tree after a bulk insert.
2057  * @mas: The maple state
2058  * @end: The maple node end
2059  * @mt: The maple node type
2060  */
2061 static inline void mas_bulk_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end,
2062                                       enum maple_type mt)
2063 {
2064         if (!(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
2065                 return;
2066
2067         if (mte_is_root(mas->node))
2068                 return;
2069
2070         if (end > mt_min_slots[mt]) {
2071                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
2072                 return;
2073         }
2074 }
2075
2076 /*
2077  * mas_store_b_node() - Store an @entry into the b_node while also copying the
2078  * data from a maple encoded node.
2079  * @wr_mas: the maple write state
2080  * @b_node: the maple_big_node to fill with data
2081  * @offset_end: the offset to end copying
2082  *
2083  * Return: The actual end of the data stored in @b_node
2084  */
2085 static noinline_for_kasan void mas_store_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
2086                 struct maple_big_node *b_node, unsigned char offset_end)
2087 {
2088         unsigned char slot;
2089         unsigned char b_end;
2090         /* Possible underflow of piv will wrap back to 0 before use. */
2091         unsigned long piv;
2092         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2093
2094         b_node->type = wr_mas->type;
2095         b_end = 0;
2096         slot = mas->offset;
2097         if (slot) {
2098                 /* Copy start data up to insert. */
2099                 mas_mab_cp(mas, 0, slot - 1, b_node, 0);
2100                 b_end = b_node->b_end;
2101                 piv = b_node->pivot[b_end - 1];
2102         } else
2103                 piv = mas->min - 1;
2104
2105         if (piv + 1 < mas->index) {
2106                 /* Handle range starting after old range */
2107                 b_node->slot[b_end] = wr_mas->content;
2108                 if (!wr_mas->content)
2109                         b_node->gap[b_end] = mas->index - 1 - piv;
2110                 b_node->pivot[b_end++] = mas->index - 1;
2111         }
2112
2113         /* Store the new entry. */
2114         mas->offset = b_end;
2115         b_node->slot[b_end] = wr_mas->entry;
2116         b_node->pivot[b_end] = mas->last;
2117
2118         /* Appended. */
2119         if (mas->last >= mas->max)
2120                 goto b_end;
2121
2122         /* Handle new range ending before old range ends */
2123         piv = mas_safe_pivot(mas, wr_mas->pivots, offset_end, wr_mas->type);
2124         if (piv > mas->last) {
2125                 if (piv == ULONG_MAX)
2126                         mas_bulk_rebalance(mas, b_node->b_end, wr_mas->type);
2127
2128                 if (offset_end != slot)
2129                         wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
2130                                                           offset_end);
2131
2132                 b_node->slot[++b_end] = wr_mas->content;
2133                 if (!wr_mas->content)
2134                         b_node->gap[b_end] = piv - mas->last + 1;
2135                 b_node->pivot[b_end] = piv;
2136         }
2137
2138         slot = offset_end + 1;
2139         if (slot > wr_mas->node_end)
2140                 goto b_end;
2141
2142         /* Copy end data to the end of the node. */
2143         mas_mab_cp(mas, slot, wr_mas->node_end + 1, b_node, ++b_end);
2144         b_node->b_end--;
2145         return;
2146
2147 b_end:
2148         b_node->b_end = b_end;
2149 }
2150
2151 /*
2152  * mas_prev_sibling() - Find the previous node with the same parent.
2153  * @mas: the maple state
2154  *
2155  * Return: True if there is a previous sibling, false otherwise.
2156  */
2157 static inline bool mas_prev_sibling(struct ma_state *mas)
2158 {
2159         unsigned int p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
2160
2161         if (mte_is_root(mas->node))
2162                 return false;
2163
2164         if (!p_slot)
2165                 return false;
2166
2167         mas_ascend(mas);
2168         mas->offset = p_slot - 1;
2169         mas_descend(mas);
2170         return true;
2171 }
2172
2173 /*
2174  * mas_next_sibling() - Find the next node with the same parent.
2175  * @mas: the maple state
2176  *
2177  * Return: true if there is a next sibling, false otherwise.
2178  */
2179 static inline bool mas_next_sibling(struct ma_state *mas)
2180 {
2181         MA_STATE(parent, mas->tree, mas->index, mas->last);
2182
2183         if (mte_is_root(mas->node))
2184                 return false;
2185
2186         parent = *mas;
2187         mas_ascend(&parent);
2188         parent.offset = mte_parent_slot(mas->node) + 1;
2189         if (parent.offset > mas_data_end(&parent))
2190                 return false;
2191
2192         *mas = parent;
2193         mas_descend(mas);
2194         return true;
2195 }
2196
2197 /*
2198  * mte_node_or_node() - Return the encoded node or MAS_NONE.
2199  * @enode: The encoded maple node.
2200  *
2201  * Shorthand to avoid setting %NULLs in the tree or maple_subtree_state.
2202  *
2203  * Return: @enode or MAS_NONE
2204  */
2205 static inline struct maple_enode *mte_node_or_none(struct maple_enode *enode)
2206 {
2207         if (enode)
2208                 return enode;
2209
2210         return ma_enode_ptr(MAS_NONE);
2211 }
2212
2213 /*
2214  * mas_wr_node_walk() - Find the correct offset for the index in the @mas.
2215  * @wr_mas: The maple write state
2216  *
2217  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
2218  */
2219 static inline void mas_wr_node_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
2220 {
2221         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2222         unsigned char count, offset;
2223
2224         if (unlikely(ma_is_dense(wr_mas->type))) {
2225                 wr_mas->r_max = wr_mas->r_min = mas->index;
2226                 mas->offset = mas->index = mas->min;
2227                 return;
2228         }
2229
2230         wr_mas->node = mas_mn(wr_mas->mas);
2231         wr_mas->pivots = ma_pivots(wr_mas->node, wr_mas->type);
2232         count = wr_mas->node_end = ma_data_end(wr_mas->node, wr_mas->type,
2233                                                wr_mas->pivots, mas->max);
2234         offset = mas->offset;
2235
2236         while (offset < count && mas->index > wr_mas->pivots[offset])
2237                 offset++;
2238
2239         wr_mas->r_max = offset < count ? wr_mas->pivots[offset] : mas->max;
2240         wr_mas->r_min = mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, offset);
2241         wr_mas->offset_end = mas->offset = offset;
2242 }
2243
2244 /*
2245  * mast_rebalance_next() - Rebalance against the next node
2246  * @mast: The maple subtree state
2247  * @old_r: The encoded maple node to the right (next node).
2248  */
2249 static inline void mast_rebalance_next(struct maple_subtree_state *mast)
2250 {
2251         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2252
2253         mas_mab_cp(mast->orig_r, 0, mt_slot_count(mast->orig_r->node),
2254                    mast->bn, b_end);
2255         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2256 }
2257
2258 /*
2259  * mast_rebalance_prev() - Rebalance against the previous node
2260  * @mast: The maple subtree state
2261  * @old_l: The encoded maple node to the left (previous node)
2262  */
2263 static inline void mast_rebalance_prev(struct maple_subtree_state *mast)
2264 {
2265         unsigned char end = mas_data_end(mast->orig_l) + 1;
2266         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2267
2268         mab_shift_right(mast->bn, end);
2269         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, end - 1, mast->bn, 0);
2270         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2271         mast->orig_l->index = mast->orig_l->min;
2272         mast->bn->b_end = end + b_end;
2273         mast->l->offset += end;
2274 }
2275
2276 /*
2277  * mast_spanning_rebalance() - Rebalance nodes with nearest neighbour favouring
2278  * the node to the right.  Checking the nodes to the right then the left at each
2279  * level upwards until root is reached.
2280  * Data is copied into the @mast->bn.
2281  * @mast: The maple_subtree_state.
2282  */
2283 static inline
2284 bool mast_spanning_rebalance(struct maple_subtree_state *mast)
2285 {
2286         struct ma_state r_tmp = *mast->orig_r;
2287         struct ma_state l_tmp = *mast->orig_l;
2288         unsigned char depth = 0;
2289
2290         r_tmp = *mast->orig_r;
2291         l_tmp = *mast->orig_l;
2292         do {
2293                 mas_ascend(mast->orig_r);
2294                 mas_ascend(mast->orig_l);
2295                 depth++;
2296                 if (mast->orig_r->offset < mas_data_end(mast->orig_r)) {
2297                         mast->orig_r->offset++;
2298                         do {
2299                                 mas_descend(mast->orig_r);
2300                                 mast->orig_r->offset = 0;
2301                         } while (--depth);
2302
2303                         mast_rebalance_next(mast);
2304                         *mast->orig_l = l_tmp;
2305                         return true;
2306                 } else if (mast->orig_l->offset != 0) {
2307                         mast->orig_l->offset--;
2308                         do {
2309                                 mas_descend(mast->orig_l);
2310                                 mast->orig_l->offset =
2311                                         mas_data_end(mast->orig_l);
2312                         } while (--depth);
2313
2314                         mast_rebalance_prev(mast);
2315                         *mast->orig_r = r_tmp;
2316                         return true;
2317                 }
2318         } while (!mte_is_root(mast->orig_r->node));
2319
2320         *mast->orig_r = r_tmp;
2321         *mast->orig_l = l_tmp;
2322         return false;
2323 }
2324
2325 /*
2326  * mast_ascend() - Ascend the original left and right maple states.
2327  * @mast: the maple subtree state.
2328  *
2329  * Ascend the original left and right sides.  Set the offsets to point to the
2330  * data already in the new tree (@mast->l and @mast->r).
2331  */
2332 static inline void mast_ascend(struct maple_subtree_state *mast)
2333 {
2334         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_r,  NULL);
2335         mas_ascend(mast->orig_l);
2336         mas_ascend(mast->orig_r);
2337
2338         mast->orig_r->offset = 0;
2339         mast->orig_r->index = mast->r->max;
2340         /* last should be larger than or equal to index */
2341         if (mast->orig_r->last < mast->orig_r->index)
2342                 mast->orig_r->last = mast->orig_r->index;
2343
2344         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_r->node);
2345         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2346         /* Set up the left side of things */
2347         mast->orig_l->offset = 0;
2348         mast->orig_l->index = mast->l->min;
2349         wr_mas.mas = mast->orig_l;
2350         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2351         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2352
2353         mast->bn->type = wr_mas.type;
2354 }
2355
2356 /*
2357  * mas_new_ma_node() - Create and return a new maple node.  Helper function.
2358  * @mas: the maple state with the allocations.
2359  * @b_node: the maple_big_node with the type encoding.
2360  *
2361  * Use the node type from the maple_big_node to allocate a new node from the
2362  * ma_state.  This function exists mainly for code readability.
2363  *
2364  * Return: A new maple encoded node
2365  */
2366 static inline struct maple_enode
2367 *mas_new_ma_node(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
2368 {
2369         return mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)), b_node->type);
2370 }
2371
2372 /*
2373  * mas_mab_to_node() - Set up right and middle nodes
2374  *
2375  * @mas: the maple state that contains the allocations.
2376  * @b_node: the node which contains the data.
2377  * @left: The pointer which will have the left node
2378  * @right: The pointer which may have the right node
2379  * @middle: the pointer which may have the middle node (rare)
2380  * @mid_split: the split location for the middle node
2381  *
2382  * Return: the split of left.
2383  */
2384 static inline unsigned char mas_mab_to_node(struct ma_state *mas,
2385         struct maple_big_node *b_node, struct maple_enode **left,
2386         struct maple_enode **right, struct maple_enode **middle,
2387         unsigned char *mid_split, unsigned long min)
2388 {
2389         unsigned char split = 0;
2390         unsigned char slot_count = mt_slots[b_node->type];
2391
2392         *left = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2393         *right = NULL;
2394         *middle = NULL;
2395         *mid_split = 0;
2396
2397         if (b_node->b_end < slot_count) {
2398                 split = b_node->b_end;
2399         } else {
2400                 split = mab_calc_split(mas, b_node, mid_split, min);
2401                 *right = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2402         }
2403
2404         if (*mid_split)
2405                 *middle = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2406
2407         return split;
2408
2409 }
2410
2411 /*
2412  * mab_set_b_end() - Add entry to b_node at b_node->b_end and increment the end
2413  * pointer.
2414  * @b_node - the big node to add the entry
2415  * @mas - the maple state to get the pivot (mas->max)
2416  * @entry - the entry to add, if NULL nothing happens.
2417  */
2418 static inline void mab_set_b_end(struct maple_big_node *b_node,
2419                                  struct ma_state *mas,
2420                                  void *entry)
2421 {
2422         if (!entry)
2423                 return;
2424
2425         b_node->slot[b_node->b_end] = entry;
2426         if (mt_is_alloc(mas->tree))
2427                 b_node->gap[b_node->b_end] = mas_max_gap(mas);
2428         b_node->pivot[b_node->b_end++] = mas->max;
2429 }
2430
2431 /*
2432  * mas_set_split_parent() - combine_then_separate helper function.  Sets the parent
2433  * of @mas->node to either @left or @right, depending on @slot and @split
2434  *
2435  * @mas - the maple state with the node that needs a parent
2436  * @left - possible parent 1
2437  * @right - possible parent 2
2438  * @slot - the slot the mas->node was placed
2439  * @split - the split location between @left and @right
2440  */
2441 static inline void mas_set_split_parent(struct ma_state *mas,
2442                                         struct maple_enode *left,
2443                                         struct maple_enode *right,
2444                                         unsigned char *slot, unsigned char split)
2445 {
2446         if (mas_is_none(mas))
2447                 return;
2448
2449         if ((*slot) <= split)
2450                 mas_set_parent(mas, mas->node, left, *slot);
2451         else if (right)
2452                 mas_set_parent(mas, mas->node, right, (*slot) - split - 1);
2453
2454         (*slot)++;
2455 }
2456
2457 /*
2458  * mte_mid_split_check() - Check if the next node passes the mid-split
2459  * @**l: Pointer to left encoded maple node.
2460  * @**m: Pointer to middle encoded maple node.
2461  * @**r: Pointer to right encoded maple node.
2462  * @slot: The offset
2463  * @*split: The split location.
2464  * @mid_split: The middle split.
2465  */
2466 static inline void mte_mid_split_check(struct maple_enode **l,
2467                                        struct maple_enode **r,
2468                                        struct maple_enode *right,
2469                                        unsigned char slot,
2470                                        unsigned char *split,
2471                                        unsigned char mid_split)
2472 {
2473         if (*r == right)
2474                 return;
2475
2476         if (slot < mid_split)
2477                 return;
2478
2479         *l = *r;
2480         *r = right;
2481         *split = mid_split;
2482 }
2483
2484 /*
2485  * mast_set_split_parents() - Helper function to set three nodes parents.  Slot
2486  * is taken from @mast->l.
2487  * @mast - the maple subtree state
2488  * @left - the left node
2489  * @right - the right node
2490  * @split - the split location.
2491  */
2492 static inline void mast_set_split_parents(struct maple_subtree_state *mast,
2493                                           struct maple_enode *left,
2494                                           struct maple_enode *middle,
2495                                           struct maple_enode *right,
2496                                           unsigned char split,
2497                                           unsigned char mid_split)
2498 {
2499         unsigned char slot;
2500         struct maple_enode *l = left;
2501         struct maple_enode *r = right;
2502
2503         if (mas_is_none(mast->l))
2504                 return;
2505
2506         if (middle)
2507                 r = middle;
2508
2509         slot = mast->l->offset;
2510
2511         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2512         mas_set_split_parent(mast->l, l, r, &slot, split);
2513
2514         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2515         mas_set_split_parent(mast->m, l, r, &slot, split);
2516
2517         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2518         mas_set_split_parent(mast->r, l, r, &slot, split);
2519 }
2520
2521 /*
2522  * mas_topiary_node() - Dispose of a singe node
2523  * @mas: The maple state for pushing nodes
2524  * @enode: The encoded maple node
2525  * @in_rcu: If the tree is in rcu mode
2526  *
2527  * The node will either be RCU freed or pushed back on the maple state.
2528  */
2529 static inline void mas_topiary_node(struct ma_state *mas,
2530                 struct maple_enode *enode, bool in_rcu)
2531 {
2532         struct maple_node *tmp;
2533
2534         if (enode == MAS_NONE)
2535                 return;
2536
2537         tmp = mte_to_node(enode);
2538         mte_set_node_dead(enode);
2539         if (in_rcu)
2540                 ma_free_rcu(tmp);
2541         else
2542                 mas_push_node(mas, tmp);
2543 }
2544
2545 /*
2546  * mas_topiary_replace() - Replace the data with new data, then repair the
2547  * parent links within the new tree.  Iterate over the dead sub-tree and collect
2548  * the dead subtrees and topiary the nodes that are no longer of use.
2549  *
2550  * The new tree will have up to three children with the correct parent.  Keep
2551  * track of the new entries as they need to be followed to find the next level
2552  * of new entries.
2553  *
2554  * The old tree will have up to three children with the old parent.  Keep track
2555  * of the old entries as they may have more nodes below replaced.  Nodes within
2556  * [index, last] are dead subtrees, others need to be freed and followed.
2557  *
2558  * @mas: The maple state pointing at the new data
2559  * @old_enode: The maple encoded node being replaced
2560  *
2561  */
2562 static inline void mas_topiary_replace(struct ma_state *mas,
2563                 struct maple_enode *old_enode)
2564 {
2565         struct ma_state tmp[3], tmp_next[3];
2566         MA_TOPIARY(subtrees, mas->tree);
2567         bool in_rcu;
2568         int i, n;
2569
2570         /* Place data in tree & then mark node as old */
2571         mas_put_in_tree(mas, old_enode);
2572
2573         /* Update the parent pointers in the tree */
2574         tmp[0] = *mas;
2575         tmp[0].offset = 0;
2576         tmp[1].node = MAS_NONE;
2577         tmp[2].node = MAS_NONE;
2578         while (!mte_is_leaf(tmp[0].node)) {
2579                 n = 0;
2580                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2581                         if (mas_is_none(&tmp[i]))
2582                                 continue;
2583
2584                         while (n < 3) {
2585                                 if (!mas_find_child(&tmp[i], &tmp_next[n]))
2586                                         break;
2587                                 n++;
2588                         }
2589
2590                         mas_adopt_children(&tmp[i], tmp[i].node);
2591                 }
2592
2593                 if (MAS_WARN_ON(mas, n == 0))
2594                         break;
2595
2596                 while (n < 3)
2597                         tmp_next[n++].node = MAS_NONE;
2598
2599                 for (i = 0; i < 3; i++)
2600                         tmp[i] = tmp_next[i];
2601         }
2602
2603         /* Collect the old nodes that need to be discarded */
2604         if (mte_is_leaf(old_enode))
2605                 return mas_free(mas, old_enode);
2606
2607         tmp[0] = *mas;
2608         tmp[0].offset = 0;
2609         tmp[0].node = old_enode;
2610         tmp[1].node = MAS_NONE;
2611         tmp[2].node = MAS_NONE;
2612         in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
2613         do {
2614                 n = 0;
2615                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2616                         if (mas_is_none(&tmp[i]))
2617                                 continue;
2618
2619                         while (n < 3) {
2620                                 if (!mas_find_child(&tmp[i], &tmp_next[n]))
2621                                         break;
2622
2623                                 if ((tmp_next[n].min >= tmp_next->index) &&
2624                                     (tmp_next[n].max <= tmp_next->last)) {
2625                                         mat_add(&subtrees, tmp_next[n].node);
2626                                         tmp_next[n].node = MAS_NONE;
2627                                 } else {
2628                                         n++;
2629                                 }
2630                         }
2631                 }
2632
2633                 if (MAS_WARN_ON(mas, n == 0))
2634                         break;
2635
2636                 while (n < 3)
2637                         tmp_next[n++].node = MAS_NONE;
2638
2639                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2640                         mas_topiary_node(mas, tmp[i].node, in_rcu);
2641                         tmp[i] = tmp_next[i];
2642                 }
2643         } while (!mte_is_leaf(tmp[0].node));
2644
2645         for (i = 0; i < 3; i++)
2646                 mas_topiary_node(mas, tmp[i].node, in_rcu);
2647
2648         mas_mat_destroy(mas, &subtrees);
2649 }
2650
2651 /*
2652  * mas_wmb_replace() - Write memory barrier and replace
2653  * @mas: The maple state
2654  * @old: The old maple encoded node that is being replaced.
2655  *
2656  * Updates gap as necessary.
2657  */
2658 static inline void mas_wmb_replace(struct ma_state *mas,
2659                 struct maple_enode *old_enode)
2660 {
2661         /* Insert the new data in the tree */
2662         mas_topiary_replace(mas, old_enode);
2663
2664         if (mte_is_leaf(mas->node))
2665                 return;
2666
2667         mas_update_gap(mas);
2668 }
2669
2670 /*
2671  * mast_cp_to_nodes() - Copy data out to nodes.
2672  * @mast: The maple subtree state
2673  * @left: The left encoded maple node
2674  * @middle: The middle encoded maple node
2675  * @right: The right encoded maple node
2676  * @split: The location to split between left and (middle ? middle : right)
2677  * @mid_split: The location to split between middle and right.
2678  */
2679 static inline void mast_cp_to_nodes(struct maple_subtree_state *mast,
2680         struct maple_enode *left, struct maple_enode *middle,
2681         struct maple_enode *right, unsigned char split, unsigned char mid_split)
2682 {
2683         bool new_lmax = true;
2684
2685         mast->l->node = mte_node_or_none(left);
2686         mast->m->node = mte_node_or_none(middle);
2687         mast->r->node = mte_node_or_none(right);
2688
2689         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2690         if (split == mast->bn->b_end) {
2691                 mast->l->max = mast->orig_r->max;
2692                 new_lmax = false;
2693         }
2694
2695         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, new_lmax);
2696
2697         if (middle) {
2698                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mid_split, mast->m, true);
2699                 mast->m->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2700                 split = mid_split;
2701         }
2702
2703         mast->r->max = mast->orig_r->max;
2704         if (right) {
2705                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mast->bn->b_end, mast->r, false);
2706                 mast->r->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2707         }
2708 }
2709
2710 /*
2711  * mast_combine_cp_left - Copy in the original left side of the tree into the
2712  * combined data set in the maple subtree state big node.
2713  * @mast: The maple subtree state
2714  */
2715 static inline void mast_combine_cp_left(struct maple_subtree_state *mast)
2716 {
2717         unsigned char l_slot = mast->orig_l->offset;
2718
2719         if (!l_slot)
2720                 return;
2721
2722         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, l_slot - 1, mast->bn, 0);
2723 }
2724
2725 /*
2726  * mast_combine_cp_right: Copy in the original right side of the tree into the
2727  * combined data set in the maple subtree state big node.
2728  * @mast: The maple subtree state
2729  */
2730 static inline void mast_combine_cp_right(struct maple_subtree_state *mast)
2731 {
2732         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] >= mast->orig_r->max)
2733                 return;
2734
2735         mas_mab_cp(mast->orig_r, mast->orig_r->offset + 1,
2736                    mt_slot_count(mast->orig_r->node), mast->bn,
2737                    mast->bn->b_end);
2738         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2739 }
2740
2741 /*
2742  * mast_sufficient: Check if the maple subtree state has enough data in the big
2743  * node to create at least one sufficient node
2744  * @mast: the maple subtree state
2745  */
2746 static inline bool mast_sufficient(struct maple_subtree_state *mast)
2747 {
2748         if (mast->bn->b_end > mt_min_slot_count(mast->orig_l->node))
2749                 return true;
2750
2751         return false;
2752 }
2753
2754 /*
2755  * mast_overflow: Check if there is too much data in the subtree state for a
2756  * single node.
2757  * @mast: The maple subtree state
2758  */
2759 static inline bool mast_overflow(struct maple_subtree_state *mast)
2760 {
2761         if (mast->bn->b_end >= mt_slot_count(mast->orig_l->node))
2762                 return true;
2763
2764         return false;
2765 }
2766
2767 static inline void *mtree_range_walk(struct ma_state *mas)
2768 {
2769         unsigned long *pivots;
2770         unsigned char offset;
2771         struct maple_node *node;
2772         struct maple_enode *next, *last;
2773         enum maple_type type;
2774         void __rcu **slots;
2775         unsigned char end;
2776         unsigned long max, min;
2777         unsigned long prev_max, prev_min;
2778
2779         next = mas->node;
2780         min = mas->min;
2781         max = mas->max;
2782         do {
2783                 offset = 0;
2784                 last = next;
2785                 node = mte_to_node(next);
2786                 type = mte_node_type(next);
2787                 pivots = ma_pivots(node, type);
2788                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
2789                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2790                         goto dead_node;
2791
2792                 if (pivots[offset] >= mas->index) {
2793                         prev_max = max;
2794                         prev_min = min;
2795                         max = pivots[offset];
2796                         goto next;
2797                 }
2798
2799                 do {
2800                         offset++;
2801                 } while ((offset < end) && (pivots[offset] < mas->index));
2802
2803                 prev_min = min;
2804                 min = pivots[offset - 1] + 1;
2805                 prev_max = max;
2806                 if (likely(offset < end && pivots[offset]))
2807                         max = pivots[offset];
2808
2809 next:
2810                 slots = ma_slots(node, type);
2811                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
2812                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2813                         goto dead_node;
2814         } while (!ma_is_leaf(type));
2815
2816         mas->offset = offset;
2817         mas->index = min;
2818         mas->last = max;
2819         mas->min = prev_min;
2820         mas->max = prev_max;
2821         mas->node = last;
2822         return (void *)next;
2823
2824 dead_node:
2825         mas_reset(mas);
2826         return NULL;
2827 }
2828
2829 /*
2830  * mas_spanning_rebalance() - Rebalance across two nodes which may not be peers.
2831  * @mas: The starting maple state
2832  * @mast: The maple_subtree_state, keeps track of 4 maple states.
2833  * @count: The estimated count of iterations needed.
2834  *
2835  * Follow the tree upwards from @l_mas and @r_mas for @count, or until the root
2836  * is hit.  First @b_node is split into two entries which are inserted into the
2837  * next iteration of the loop.  @b_node is returned populated with the final
2838  * iteration. @mas is used to obtain allocations.  orig_l_mas keeps track of the
2839  * nodes that will remain active by using orig_l_mas->index and orig_l_mas->last
2840  * to account of what has been copied into the new sub-tree.  The update of
2841  * orig_l_mas->last is used in mas_consume to find the slots that will need to
2842  * be either freed or destroyed.  orig_l_mas->depth keeps track of the height of
2843  * the new sub-tree in case the sub-tree becomes the full tree.
2844  *
2845  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
2846  */
2847 static int mas_spanning_rebalance(struct ma_state *mas,
2848                 struct maple_subtree_state *mast, unsigned char count)
2849 {
2850         unsigned char split, mid_split;
2851         unsigned char slot = 0;
2852         struct maple_enode *left = NULL, *middle = NULL, *right = NULL;
2853         struct maple_enode *old_enode;
2854
2855         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
2856         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
2857         MA_STATE(m_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
2858
2859         /*
2860          * The tree needs to be rebalanced and leaves need to be kept at the same level.
2861          * Rebalancing is done by use of the ``struct maple_topiary``.
2862          */
2863         mast->l = &l_mas;
2864         mast->m = &m_mas;
2865         mast->r = &r_mas;
2866         l_mas.node = r_mas.node = m_mas.node = MAS_NONE;
2867
2868         /* Check if this is not root and has sufficient data.  */
2869         if (((mast->orig_l->min != 0) || (mast->orig_r->max != ULONG_MAX)) &&
2870             unlikely(mast->bn->b_end <= mt_min_slots[mast->bn->type]))
2871                 mast_spanning_rebalance(mast);
2872
2873         l_mas.depth = 0;
2874
2875         /*
2876          * Each level of the tree is examined and balanced, pushing data to the left or
2877          * right, or rebalancing against left or right nodes is employed to avoid
2878          * rippling up the tree to limit the amount of churn.  Once a new sub-section of
2879          * the tree is created, there may be a mix of new and old nodes.  The old nodes
2880          * will have the incorrect parent pointers and currently be in two trees: the
2881          * original tree and the partially new tree.  To remedy the parent pointers in
2882          * the old tree, the new data is swapped into the active tree and a walk down
2883          * the tree is performed and the parent pointers are updated.
2884          * See mas_topiary_replace() for more information.
2885          */
2886         while (count--) {
2887                 mast->bn->b_end--;
2888                 mast->bn->type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2889                 split = mas_mab_to_node(mas, mast->bn, &left, &right, &middle,
2890                                         &mid_split, mast->orig_l->min);
2891                 mast_set_split_parents(mast, left, middle, right, split,
2892                                        mid_split);
2893                 mast_cp_to_nodes(mast, left, middle, right, split, mid_split);
2894
2895                 /*
2896                  * Copy data from next level in the tree to mast->bn from next
2897                  * iteration
2898                  */
2899                 memset(mast->bn, 0, sizeof(struct maple_big_node));
2900                 mast->bn->type = mte_node_type(left);
2901                 l_mas.depth++;
2902
2903                 /* Root already stored in l->node. */
2904                 if (mas_is_root_limits(mast->l))
2905                         goto new_root;
2906
2907                 mast_ascend(mast);
2908                 mast_combine_cp_left(mast);
2909                 l_mas.offset = mast->bn->b_end;
2910                 mab_set_b_end(mast->bn, &l_mas, left);
2911                 mab_set_b_end(mast->bn, &m_mas, middle);
2912                 mab_set_b_end(mast->bn, &r_mas, right);
2913
2914                 /* Copy anything necessary out of the right node. */
2915                 mast_combine_cp_right(mast);
2916                 mast->orig_l->last = mast->orig_l->max;
2917
2918                 if (mast_sufficient(mast))
2919                         continue;
2920
2921                 if (mast_overflow(mast))
2922                         continue;
2923
2924                 /* May be a new root stored in mast->bn */
2925                 if (mas_is_root_limits(mast->orig_l))
2926                         break;
2927
2928                 mast_spanning_rebalance(mast);
2929
2930                 /* rebalancing from other nodes may require another loop. */
2931                 if (!count)
2932                         count++;
2933         }
2934
2935         l_mas.node = mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)),
2936                                 mte_node_type(mast->orig_l->node));
2937         l_mas.depth++;
2938         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, &l_mas, true);
2939         mas_set_parent(mas, left, l_mas.node, slot);
2940         if (middle)
2941                 mas_set_parent(mas, middle, l_mas.node, ++slot);
2942
2943         if (right)
2944                 mas_set_parent(mas, right, l_mas.node, ++slot);
2945
2946         if (mas_is_root_limits(mast->l)) {
2947 new_root:
2948                 mas_mn(mast->l)->parent = ma_parent_ptr(mas_tree_parent(mas));
2949                 while (!mte_is_root(mast->orig_l->node))
2950                         mast_ascend(mast);
2951         } else {
2952                 mas_mn(&l_mas)->parent = mas_mn(mast->orig_l)->parent;
2953         }
2954
2955         old_enode = mast->orig_l->node;
2956         mas->depth = l_mas.depth;
2957         mas->node = l_mas.node;
2958         mas->min = l_mas.min;
2959         mas->max = l_mas.max;
2960         mas->offset = l_mas.offset;
2961         mas_wmb_replace(mas, old_enode);
2962         mtree_range_walk(mas);
2963         return mast->bn->b_end;
2964 }
2965
2966 /*
2967  * mas_rebalance() - Rebalance a given node.
2968  * @mas: The maple state
2969  * @b_node: The big maple node.
2970  *
2971  * Rebalance two nodes into a single node or two new nodes that are sufficient.
2972  * Continue upwards until tree is sufficient.
2973  *
2974  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
2975  */
2976 static inline int mas_rebalance(struct ma_state *mas,
2977                                 struct maple_big_node *b_node)
2978 {
2979         char empty_count = mas_mt_height(mas);
2980         struct maple_subtree_state mast;
2981         unsigned char shift, b_end = ++b_node->b_end;
2982
2983         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
2984         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
2985
2986         trace_ma_op(__func__, mas);
2987
2988         /*
2989          * Rebalancing occurs if a node is insufficient.  Data is rebalanced
2990          * against the node to the right if it exists, otherwise the node to the
2991          * left of this node is rebalanced against this node.  If rebalancing
2992          * causes just one node to be produced instead of two, then the parent
2993          * is also examined and rebalanced if it is insufficient.  Every level
2994          * tries to combine the data in the same way.  If one node contains the
2995          * entire range of the tree, then that node is used as a new root node.
2996          */
2997         mas_node_count(mas, empty_count * 2 - 1);
2998         if (mas_is_err(mas))
2999                 return 0;
3000
3001         mast.orig_l = &l_mas;
3002         mast.orig_r = &r_mas;
3003         mast.bn = b_node;
3004         mast.bn->type = mte_node_type(mas->node);
3005
3006         l_mas = r_mas = *mas;
3007
3008         if (mas_next_sibling(&r_mas)) {
3009                 mas_mab_cp(&r_mas, 0, mt_slot_count(r_mas.node), b_node, b_end);
3010                 r_mas.last = r_mas.index = r_mas.max;
3011         } else {
3012                 mas_prev_sibling(&l_mas);
3013                 shift = mas_data_end(&l_mas) + 1;
3014                 mab_shift_right(b_node, shift);
3015                 mas->offset += shift;
3016                 mas_mab_cp(&l_mas, 0, shift - 1, b_node, 0);
3017                 b_node->b_end = shift + b_end;
3018                 l_mas.index = l_mas.last = l_mas.min;
3019         }
3020
3021         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, empty_count);
3022 }
3023
3024 /*
3025  * mas_destroy_rebalance() - Rebalance left-most node while destroying the maple
3026  * state.
3027  * @mas: The maple state
3028  * @end: The end of the left-most node.
3029  *
3030  * During a mass-insert event (such as forking), it may be necessary to
3031  * rebalance the left-most node when it is not sufficient.
3032  */
3033 static inline void mas_destroy_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end)
3034 {
3035         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
3036         struct maple_node reuse, *newnode, *parent, *new_left, *left, *node;
3037         struct maple_enode *eparent, *old_eparent;
3038         unsigned char offset, tmp, split = mt_slots[mt] / 2;
3039         void __rcu **l_slots, **slots;
3040         unsigned long *l_pivs, *pivs, gap;
3041         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
3042
3043         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3044
3045         l_mas = *mas;
3046         mas_prev_sibling(&l_mas);
3047
3048         /* set up node. */
3049         if (in_rcu) {
3050                 /* Allocate for both left and right as well as parent. */
3051                 mas_node_count(mas, 3);
3052                 if (mas_is_err(mas))
3053                         return;
3054
3055                 newnode = mas_pop_node(mas);
3056         } else {
3057                 newnode = &reuse;
3058         }
3059
3060         node = mas_mn(mas);
3061         newnode->parent = node->parent;
3062         slots = ma_slots(newnode, mt);
3063         pivs = ma_pivots(newnode, mt);
3064         left = mas_mn(&l_mas);
3065         l_slots = ma_slots(left, mt);
3066         l_pivs = ma_pivots(left, mt);
3067         if (!l_slots[split])
3068                 split++;
3069         tmp = mas_data_end(&l_mas) - split;
3070
3071         memcpy(slots, l_slots + split + 1, sizeof(void *) * tmp);
3072         memcpy(pivs, l_pivs + split + 1, sizeof(unsigned long) * tmp);
3073         pivs[tmp] = l_mas.max;
3074         memcpy(slots + tmp, ma_slots(node, mt), sizeof(void *) * end);
3075         memcpy(pivs + tmp, ma_pivots(node, mt), sizeof(unsigned long) * end);
3076
3077         l_mas.max = l_pivs[split];
3078         mas->min = l_mas.max + 1;
3079         old_eparent = mt_mk_node(mte_parent(l_mas.node),
3080                              mas_parent_type(&l_mas, l_mas.node));
3081         tmp += end;
3082         if (!in_rcu) {
3083                 unsigned char max_p = mt_pivots[mt];
3084                 unsigned char max_s = mt_slots[mt];
3085
3086                 if (tmp < max_p)
3087                         memset(pivs + tmp, 0,
3088                                sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3089
3090                 if (tmp < mt_slots[mt])
3091                         memset(slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3092
3093                 memcpy(node, newnode, sizeof(struct maple_node));
3094                 ma_set_meta(node, mt, 0, tmp - 1);
3095                 mte_set_pivot(old_eparent, mte_parent_slot(l_mas.node),
3096                               l_pivs[split]);
3097
3098                 /* Remove data from l_pivs. */
3099                 tmp = split + 1;
3100                 memset(l_pivs + tmp, 0, sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3101                 memset(l_slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3102                 ma_set_meta(left, mt, 0, split);
3103                 eparent = old_eparent;
3104
3105                 goto done;
3106         }
3107
3108         /* RCU requires replacing both l_mas, mas, and parent. */
3109         mas->node = mt_mk_node(newnode, mt);
3110         ma_set_meta(newnode, mt, 0, tmp);
3111
3112         new_left = mas_pop_node(mas);
3113         new_left->parent = left->parent;
3114         mt = mte_node_type(l_mas.node);
3115         slots = ma_slots(new_left, mt);
3116         pivs = ma_pivots(new_left, mt);
3117         memcpy(slots, l_slots, sizeof(void *) * split);
3118         memcpy(pivs, l_pivs, sizeof(unsigned long) * split);
3119         ma_set_meta(new_left, mt, 0, split);
3120         l_mas.node = mt_mk_node(new_left, mt);
3121
3122         /* replace parent. */
3123         offset = mte_parent_slot(mas->node);
3124         mt = mas_parent_type(&l_mas, l_mas.node);
3125         parent = mas_pop_node(mas);
3126         slots = ma_slots(parent, mt);
3127         pivs = ma_pivots(parent, mt);
3128         memcpy(parent, mte_to_node(old_eparent), sizeof(struct maple_node));
3129         rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
3130         rcu_assign_pointer(slots[offset - 1], l_mas.node);
3131         pivs[offset - 1] = l_mas.max;
3132         eparent = mt_mk_node(parent, mt);
3133 done:
3134         gap = mas_leaf_max_gap(mas);
3135         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(mas->node), gap);
3136         gap = mas_leaf_max_gap(&l_mas);
3137         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node), gap);
3138         mas_ascend(mas);
3139
3140         if (in_rcu) {
3141                 mas_replace_node(mas, old_eparent);
3142                 mas_adopt_children(mas, mas->node);
3143         }
3144
3145         mas_update_gap(mas);
3146 }
3147
3148 /*
3149  * mas_split_final_node() - Split the final node in a subtree operation.
3150  * @mast: the maple subtree state
3151  * @mas: The maple state
3152  * @height: The height of the tree in case it's a new root.
3153  */
3154 static inline bool mas_split_final_node(struct maple_subtree_state *mast,
3155                                         struct ma_state *mas, int height)
3156 {
3157         struct maple_enode *ancestor;
3158
3159         if (mte_is_root(mas->node)) {
3160                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
3161                         mast->bn->type = maple_arange_64;
3162                 else
3163                         mast->bn->type = maple_range_64;
3164                 mas->depth = height;
3165         }
3166         /*
3167          * Only a single node is used here, could be root.
3168          * The Big_node data should just fit in a single node.
3169          */
3170         ancestor = mas_new_ma_node(mas, mast->bn);
3171         mas_set_parent(mas, mast->l->node, ancestor, mast->l->offset);
3172         mas_set_parent(mas, mast->r->node, ancestor, mast->r->offset);
3173         mte_to_node(ancestor)->parent = mas_mn(mas)->parent;
3174
3175         mast->l->node = ancestor;
3176         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, mast->l, true);
3177         mas->offset = mast->bn->b_end - 1;
3178         return true;
3179 }
3180
3181 /*
3182  * mast_fill_bnode() - Copy data into the big node in the subtree state
3183  * @mast: The maple subtree state
3184  * @mas: the maple state
3185  * @skip: The number of entries to skip for new nodes insertion.
3186  */
3187 static inline void mast_fill_bnode(struct maple_subtree_state *mast,
3188                                          struct ma_state *mas,
3189                                          unsigned char skip)
3190 {
3191         bool cp = true;
3192         unsigned char split;
3193
3194         memset(mast->bn->gap, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->gap));
3195         memset(mast->bn->slot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->slot));
3196         memset(mast->bn->pivot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->pivot));
3197         mast->bn->b_end = 0;
3198
3199         if (mte_is_root(mas->node)) {
3200                 cp = false;
3201         } else {
3202                 mas_ascend(mas);
3203                 mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3204         }
3205
3206         if (cp && mast->l->offset)
3207                 mas_mab_cp(mas, 0, mast->l->offset - 1, mast->bn, 0);
3208
3209         split = mast->bn->b_end;
3210         mab_set_b_end(mast->bn, mast->l, mast->l->node);
3211         mast->r->offset = mast->bn->b_end;
3212         mab_set_b_end(mast->bn, mast->r, mast->r->node);
3213         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] == mas->max)
3214                 cp = false;
3215
3216         if (cp)
3217                 mas_mab_cp(mas, split + skip, mt_slot_count(mas->node) - 1,
3218                            mast->bn, mast->bn->b_end);
3219
3220         mast->bn->b_end--;
3221         mast->bn->type = mte_node_type(mas->node);
3222 }
3223
3224 /*
3225  * mast_split_data() - Split the data in the subtree state big node into regular
3226  * nodes.
3227  * @mast: The maple subtree state
3228  * @mas: The maple state
3229  * @split: The location to split the big node
3230  */
3231 static inline void mast_split_data(struct maple_subtree_state *mast,
3232            struct ma_state *mas, unsigned char split)
3233 {
3234         unsigned char p_slot;
3235
3236         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, true);
3237         mte_set_pivot(mast->r->node, 0, mast->r->max);
3238         mab_mas_cp(mast->bn, split + 1, mast->bn->b_end, mast->r, false);
3239         mast->l->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3240         mast->l->max = mast->bn->pivot[split];
3241         mast->r->min = mast->l->max + 1;
3242         if (mte_is_leaf(mas->node))
3243                 return;
3244
3245         p_slot = mast->orig_l->offset;
3246         mas_set_split_parent(mast->orig_l, mast->l->node, mast->r->node,
3247                              &p_slot, split);
3248         mas_set_split_parent(mast->orig_r, mast->l->node, mast->r->node,
3249                              &p_slot, split);
3250 }
3251
3252 /*
3253  * mas_push_data() - Instead of splitting a node, it is beneficial to push the
3254  * data to the right or left node if there is room.
3255  * @mas: The maple state
3256  * @height: The current height of the maple state
3257  * @mast: The maple subtree state
3258  * @left: Push left or not.
3259  *
3260  * Keeping the height of the tree low means faster lookups.
3261  *
3262  * Return: True if pushed, false otherwise.
3263  */
3264 static inline bool mas_push_data(struct ma_state *mas, int height,
3265                                  struct maple_subtree_state *mast, bool left)
3266 {
3267         unsigned char slot_total = mast->bn->b_end;
3268         unsigned char end, space, split;
3269
3270         MA_STATE(tmp_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3271         tmp_mas = *mas;
3272         tmp_mas.depth = mast->l->depth;
3273
3274         if (left && !mas_prev_sibling(&tmp_mas))
3275                 return false;
3276         else if (!left && !mas_next_sibling(&tmp_mas))
3277                 return false;
3278
3279         end = mas_data_end(&tmp_mas);
3280         slot_total += end;
3281         space = 2 * mt_slot_count(mas->node) - 2;
3282         /* -2 instead of -1 to ensure there isn't a triple split */
3283         if (ma_is_leaf(mast->bn->type))
3284                 space--;
3285
3286         if (mas->max == ULONG_MAX)
3287                 space--;
3288
3289         if (slot_total >= space)
3290                 return false;
3291
3292         /* Get the data; Fill mast->bn */
3293         mast->bn->b_end++;
3294         if (left) {
3295                 mab_shift_right(mast->bn, end + 1);
3296                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, 0);
3297                 mast->bn->b_end = slot_total + 1;
3298         } else {
3299                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, mast->bn->b_end);
3300         }
3301
3302         /* Configure mast for splitting of mast->bn */
3303         split = mt_slots[mast->bn->type] - 2;
3304         if (left) {
3305                 /*  Switch mas to prev node  */
3306                 *mas = tmp_mas;
3307                 /* Start using mast->l for the left side. */
3308                 tmp_mas.node = mast->l->node;
3309                 *mast->l = tmp_mas;
3310         } else {
3311                 tmp_mas.node = mast->r->node;
3312                 *mast->r = tmp_mas;
3313                 split = slot_total - split;
3314         }
3315         split = mab_no_null_split(mast->bn, split, mt_slots[mast->bn->type]);
3316         /* Update parent slot for split calculation. */
3317         if (left)
3318                 mast->orig_l->offset += end + 1;
3319
3320         mast_split_data(mast, mas, split);
3321         mast_fill_bnode(mast, mas, 2);
3322         mas_split_final_node(mast, mas, height + 1);
3323         return true;
3324 }
3325
3326 /*
3327  * mas_split() - Split data that is too big for one node into two.
3328  * @mas: The maple state
3329  * @b_node: The maple big node
3330  * Return: 1 on success, 0 on failure.
3331  */
3332 static int mas_split(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
3333 {
3334         struct maple_subtree_state mast;
3335         int height = 0;
3336         unsigned char mid_split, split = 0;
3337         struct maple_enode *old;
3338
3339         /*
3340          * Splitting is handled differently from any other B-tree; the Maple
3341          * Tree splits upwards.  Splitting up means that the split operation
3342          * occurs when the walk of the tree hits the leaves and not on the way
3343          * down.  The reason for splitting up is that it is impossible to know
3344          * how much space will be needed until the leaf is (or leaves are)
3345          * reached.  Since overwriting data is allowed and a range could
3346          * overwrite more than one range or result in changing one entry into 3
3347          * entries, it is impossible to know if a split is required until the
3348          * data is examined.
3349          *
3350          * Splitting is a balancing act between keeping allocations to a minimum
3351          * and avoiding a 'jitter' event where a tree is expanded to make room
3352          * for an entry followed by a contraction when the entry is removed.  To
3353          * accomplish the balance, there are empty slots remaining in both left
3354          * and right nodes after a split.
3355          */
3356         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3357         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3358         MA_STATE(prev_l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3359         MA_STATE(prev_r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3360
3361         trace_ma_op(__func__, mas);
3362         mas->depth = mas_mt_height(mas);
3363         /* Allocation failures will happen early. */
3364         mas_node_count(mas, 1 + mas->depth * 2);
3365         if (mas_is_err(mas))
3366                 return 0;
3367
3368         mast.l = &l_mas;
3369         mast.r = &r_mas;
3370         mast.orig_l = &prev_l_mas;
3371         mast.orig_r = &prev_r_mas;
3372         mast.bn = b_node;
3373
3374         while (height++ <= mas->depth) {
3375                 if (mt_slots[b_node->type] > b_node->b_end) {
3376                         mas_split_final_node(&mast, mas, height);
3377                         break;
3378                 }
3379
3380                 l_mas = r_mas = *mas;
3381                 l_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3382                 r_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3383                 /*
3384                  * Another way that 'jitter' is avoided is to terminate a split up early if the
3385                  * left or right node has space to spare.  This is referred to as "pushing left"
3386                  * or "pushing right" and is similar to the B* tree, except the nodes left or
3387                  * right can rarely be reused due to RCU, but the ripple upwards is halted which
3388                  * is a significant savings.
3389                  */
3390                 /* Try to push left. */
3391                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, true))
3392                         break;
3393
3394                 /* Try to push right. */
3395                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, false))
3396                         break;
3397
3398                 split = mab_calc_split(mas, b_node, &mid_split, prev_l_mas.min);
3399                 mast_split_data(&mast, mas, split);
3400                 /*
3401                  * Usually correct, mab_mas_cp in the above call overwrites
3402                  * r->max.
3403                  */
3404                 mast.r->max = mas->max;
3405                 mast_fill_bnode(&mast, mas, 1);
3406                 prev_l_mas = *mast.l;
3407                 prev_r_mas = *mast.r;
3408         }
3409
3410         /* Set the original node as dead */
3411         old = mas->node;
3412         mas->node = l_mas.node;
3413         mas_wmb_replace(mas, old);
3414         mtree_range_walk(mas);
3415         return 1;
3416 }
3417
3418 /*
3419  * mas_reuse_node() - Reuse the node to store the data.
3420  * @wr_mas: The maple write state
3421  * @bn: The maple big node
3422  * @end: The end of the data.
3423  *
3424  * Will always return false in RCU mode.
3425  *
3426  * Return: True if node was reused, false otherwise.
3427  */
3428 static inline bool mas_reuse_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3429                           struct maple_big_node *bn, unsigned char end)
3430 {
3431         /* Need to be rcu safe. */
3432         if (mt_in_rcu(wr_mas->mas->tree))
3433                 return false;
3434
3435         if (end > bn->b_end) {
3436                 int clear = mt_slots[wr_mas->type] - bn->b_end;
3437
3438                 memset(wr_mas->slots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear--);
3439                 memset(wr_mas->pivots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear);
3440         }
3441         mab_mas_cp(bn, 0, bn->b_end, wr_mas->mas, false);
3442         return true;
3443 }
3444
3445 /*
3446  * mas_commit_b_node() - Commit the big node into the tree.
3447  * @wr_mas: The maple write state
3448  * @b_node: The maple big node
3449  * @end: The end of the data.
3450  */
3451 static noinline_for_kasan int mas_commit_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3452                             struct maple_big_node *b_node, unsigned char end)
3453 {
3454         struct maple_node *node;
3455         struct maple_enode *old_enode;
3456         unsigned char b_end = b_node->b_end;
3457         enum maple_type b_type = b_node->type;
3458
3459         old_enode = wr_mas->mas->node;
3460         if ((b_end < mt_min_slots[b_type]) &&
3461             (!mte_is_root(old_enode)) &&
3462             (mas_mt_height(wr_mas->mas) > 1))
3463                 return mas_rebalance(wr_mas->mas, b_node);
3464
3465         if (b_end >= mt_slots[b_type])
3466                 return mas_split(wr_mas->mas, b_node);
3467
3468         if (mas_reuse_node(wr_mas, b_node, end))
3469                 goto reuse_node;
3470
3471         mas_node_count(wr_mas->mas, 1);
3472         if (mas_is_err(wr_mas->mas))
3473                 return 0;
3474
3475         node = mas_pop_node(wr_mas->mas);
3476         node->parent = mas_mn(wr_mas->mas)->parent;
3477         wr_mas->mas->node = mt_mk_node(node, b_type);
3478         mab_mas_cp(b_node, 0, b_end, wr_mas->mas, false);
3479         mas_replace_node(wr_mas->mas, old_enode);
3480 reuse_node:
3481         mas_update_gap(wr_mas->mas);
3482         return 1;
3483 }
3484
3485 /*
3486  * mas_root_expand() - Expand a root to a node
3487  * @mas: The maple state
3488  * @entry: The entry to store into the tree
3489  */
3490 static inline int mas_root_expand(struct ma_state *mas, void *entry)
3491 {
3492         void *contents = mas_root_locked(mas);
3493         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3494         struct maple_node *node;
3495         void __rcu **slots;
3496         unsigned long *pivots;
3497         int slot = 0;
3498
3499         mas_node_count(mas, 1);
3500         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
3501                 return 0;
3502
3503         node = mas_pop_node(mas);
3504         pivots = ma_pivots(node, type);
3505         slots = ma_slots(node, type);
3506         node->parent = ma_parent_ptr(mas_tree_parent(mas));
3507         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3508
3509         if (mas->index) {
3510                 if (contents) {
3511                         rcu_assign_pointer(slots[slot], contents);
3512                         if (likely(mas->index > 1))
3513                                 slot++;
3514                 }
3515                 pivots[slot++] = mas->index - 1;
3516         }
3517
3518         rcu_assign_pointer(slots[slot], entry);
3519         mas->offset = slot;
3520         pivots[slot] = mas->last;
3521         if (mas->last != ULONG_MAX)
3522                 pivots[++slot] = ULONG_MAX;
3523
3524         mas->depth = 1;
3525         mas_set_height(mas);
3526         ma_set_meta(node, maple_leaf_64, 0, slot);
3527         /* swap the new root into the tree */
3528         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3529         return slot;
3530 }
3531
3532 static inline void mas_store_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3533 {
3534         if (likely((mas->last != 0) || (mas->index != 0)))
3535                 mas_root_expand(mas, entry);
3536         else if (((unsigned long) (entry) & 3) == 2)
3537                 mas_root_expand(mas, entry);
3538         else {
3539                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3540                 mas->node = MAS_START;
3541         }
3542 }
3543
3544 /*
3545  * mas_is_span_wr() - Check if the write needs to be treated as a write that
3546  * spans the node.
3547  * @mas: The maple state
3548  * @piv: The pivot value being written
3549  * @type: The maple node type
3550  * @entry: The data to write
3551  *
3552  * Spanning writes are writes that start in one node and end in another OR if
3553  * the write of a %NULL will cause the node to end with a %NULL.
3554  *
3555  * Return: True if this is a spanning write, false otherwise.
3556  */
3557 static bool mas_is_span_wr(struct ma_wr_state *wr_mas)
3558 {
3559         unsigned long max = wr_mas->r_max;
3560         unsigned long last = wr_mas->mas->last;
3561         enum maple_type type = wr_mas->type;
3562         void *entry = wr_mas->entry;
3563
3564         /* Contained in this pivot, fast path */
3565         if (last < max)
3566                 return false;
3567
3568         if (ma_is_leaf(type)) {
3569                 max = wr_mas->mas->max;
3570                 if (last < max)
3571                         return false;
3572         }
3573
3574         if (last == max) {
3575                 /*
3576                  * The last entry of leaf node cannot be NULL unless it is the
3577                  * rightmost node (writing ULONG_MAX), otherwise it spans slots.
3578                  */
3579                 if (entry || last == ULONG_MAX)
3580                         return false;
3581         }
3582
3583         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, wr_mas->r_max, entry);
3584         return true;
3585 }
3586
3587 static inline void mas_wr_walk_descend(struct ma_wr_state *wr_mas)
3588 {
3589         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
3590         mas_wr_node_walk(wr_mas);
3591         wr_mas->slots = ma_slots(wr_mas->node, wr_mas->type);
3592 }
3593
3594 static inline void mas_wr_walk_traverse(struct ma_wr_state *wr_mas)
3595 {
3596         wr_mas->mas->max = wr_mas->r_max;
3597         wr_mas->mas->min = wr_mas->r_min;
3598         wr_mas->mas->node = wr_mas->content;
3599         wr_mas->mas->offset = 0;
3600         wr_mas->mas->depth++;
3601 }
3602 /*
3603  * mas_wr_walk() - Walk the tree for a write.
3604  * @wr_mas: The maple write state
3605  *
3606  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
3607  *
3608  * Return: True if it's contained in a node, false on spanning write.
3609  */
3610 static bool mas_wr_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
3611 {
3612         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3613
3614         while (true) {
3615                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3616                 if (unlikely(mas_is_span_wr(wr_mas)))
3617                         return false;
3618
3619                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3620                                                   mas->offset);
3621                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3622                         return true;
3623
3624                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3625         }
3626
3627         return true;
3628 }
3629
3630 static bool mas_wr_walk_index(struct ma_wr_state *wr_mas)
3631 {
3632         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3633
3634         while (true) {
3635                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3636                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3637                                                   mas->offset);
3638                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3639                         return true;
3640                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3641
3642         }
3643         return true;
3644 }
3645 /*
3646  * mas_extend_spanning_null() - Extend a store of a %NULL to include surrounding %NULLs.
3647  * @l_wr_mas: The left maple write state
3648  * @r_wr_mas: The right maple write state
3649  */
3650 static inline void mas_extend_spanning_null(struct ma_wr_state *l_wr_mas,
3651                                             struct ma_wr_state *r_wr_mas)
3652 {
3653         struct ma_state *r_mas = r_wr_mas->mas;
3654         struct ma_state *l_mas = l_wr_mas->mas;
3655         unsigned char l_slot;
3656
3657         l_slot = l_mas->offset;
3658         if (!l_wr_mas->content)
3659                 l_mas->index = l_wr_mas->r_min;
3660
3661         if ((l_mas->index == l_wr_mas->r_min) &&
3662                  (l_slot &&
3663                   !mas_slot_locked(l_mas, l_wr_mas->slots, l_slot - 1))) {
3664                 if (l_slot > 1)
3665                         l_mas->index = l_wr_mas->pivots[l_slot - 2] + 1;
3666                 else
3667                         l_mas->index = l_mas->min;
3668
3669                 l_mas->offset = l_slot - 1;
3670         }
3671
3672         if (!r_wr_mas->content) {
3673                 if (r_mas->last < r_wr_mas->r_max)
3674                         r_mas->last = r_wr_mas->r_max;
3675                 r_mas->offset++;
3676         } else if ((r_mas->last == r_wr_mas->r_max) &&
3677             (r_mas->last < r_mas->max) &&
3678             !mas_slot_locked(r_mas, r_wr_mas->slots, r_mas->offset + 1)) {
3679                 r_mas->last = mas_safe_pivot(r_mas, r_wr_mas->pivots,
3680                                              r_wr_mas->type, r_mas->offset + 1);
3681                 r_mas->offset++;
3682         }
3683 }
3684
3685 static inline void *mas_state_walk(struct ma_state *mas)
3686 {
3687         void *entry;
3688
3689         entry = mas_start(mas);
3690         if (mas_is_none(mas))
3691                 return NULL;
3692
3693         if (mas_is_ptr(mas))
3694                 return entry;
3695
3696         return mtree_range_walk(mas);
3697 }
3698
3699 /*
3700  * mtree_lookup_walk() - Internal quick lookup that does not keep maple state up
3701  * to date.
3702  *
3703  * @mas: The maple state.
3704  *
3705  * Note: Leaves mas in undesirable state.
3706  * Return: The entry for @mas->index or %NULL on dead node.
3707  */
3708 static inline void *mtree_lookup_walk(struct ma_state *mas)
3709 {
3710         unsigned long *pivots;
3711         unsigned char offset;
3712         struct maple_node *node;
3713         struct maple_enode *next;
3714         enum maple_type type;
3715         void __rcu **slots;
3716         unsigned char end;
3717         unsigned long max;
3718
3719         next = mas->node;
3720         max = ULONG_MAX;
3721         do {
3722                 offset = 0;
3723                 node = mte_to_node(next);
3724                 type = mte_node_type(next);
3725                 pivots = ma_pivots(node, type);
3726                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
3727                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3728                         goto dead_node;
3729                 do {
3730                         if (pivots[offset] >= mas->index) {
3731                                 max = pivots[offset];
3732                                 break;
3733                         }
3734                 } while (++offset < end);
3735
3736                 slots = ma_slots(node, type);
3737                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
3738                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3739                         goto dead_node;
3740         } while (!ma_is_leaf(type));
3741
3742         return (void *)next;
3743
3744 dead_node:
3745         mas_reset(mas);
3746         return NULL;
3747 }
3748
3749 static void mte_destroy_walk(struct maple_enode *, struct maple_tree *);
3750 /*
3751  * mas_new_root() - Create a new root node that only contains the entry passed
3752  * in.
3753  * @mas: The maple state
3754  * @entry: The entry to store.
3755  *
3756  * Only valid when the index == 0 and the last == ULONG_MAX
3757  *
3758  * Return 0 on error, 1 on success.
3759  */
3760 static inline int mas_new_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3761 {
3762         struct maple_enode *root = mas_root_locked(mas);
3763         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3764         struct maple_node *node;
3765         void __rcu **slots;
3766         unsigned long *pivots;
3767
3768         if (!entry && !mas->index && mas->last == ULONG_MAX) {
3769                 mas->depth = 0;
3770                 mas_set_height(mas);
3771                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3772                 mas->node = MAS_START;
3773                 goto done;
3774         }
3775
3776         mas_node_count(mas, 1);
3777         if (mas_is_err(mas))
3778                 return 0;
3779
3780         node = mas_pop_node(mas);
3781         pivots = ma_pivots(node, type);
3782         slots = ma_slots(node, type);
3783         node->parent = ma_parent_ptr(mas_tree_parent(mas));
3784         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3785         rcu_assign_pointer(slots[0], entry);
3786         pivots[0] = mas->last;
3787         mas->depth = 1;
3788         mas_set_height(mas);
3789         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3790
3791 done:
3792         if (xa_is_node(root))
3793                 mte_destroy_walk(root, mas->tree);
3794
3795         return 1;
3796 }
3797 /*
3798  * mas_wr_spanning_store() - Create a subtree with the store operation completed
3799  * and new nodes where necessary, then place the sub-tree in the actual tree.
3800  * Note that mas is expected to point to the node which caused the store to
3801  * span.
3802  * @wr_mas: The maple write state
3803  *
3804  * Return: 0 on error, positive on success.
3805  */
3806 static inline int mas_wr_spanning_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
3807 {
3808         struct maple_subtree_state mast;
3809         struct maple_big_node b_node;
3810         struct ma_state *mas;
3811         unsigned char height;
3812
3813         /* Left and Right side of spanning store */
3814         MA_STATE(l_mas, NULL, 0, 0);
3815         MA_STATE(r_mas, NULL, 0, 0);
3816         MA_WR_STATE(r_wr_mas, &r_mas, wr_mas->entry);
3817         MA_WR_STATE(l_wr_mas, &l_mas, wr_mas->entry);
3818
3819         /*
3820          * A store operation that spans multiple nodes is called a spanning
3821          * store and is handled early in the store call stack by the function
3822          * mas_is_span_wr().  When a spanning store is identified, the maple
3823          * state is duplicated.  The first maple state walks the left tree path
3824          * to ``index``, the duplicate walks the right tree path to ``last``.
3825          * The data in the two nodes are combined into a single node, two nodes,
3826          * or possibly three nodes (see the 3-way split above).  A ``NULL``
3827          * written to the last entry of a node is considered a spanning store as
3828          * a rebalance is required for the operation to complete and an overflow
3829          * of data may happen.
3830          */
3831         mas = wr_mas->mas;
3832         trace_ma_op(__func__, mas);
3833
3834         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX))
3835                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
3836         /*
3837          * Node rebalancing may occur due to this store, so there may be three new
3838          * entries per level plus a new root.
3839          */
3840         height = mas_mt_height(mas);
3841         mas_node_count(mas, 1 + height * 3);
3842         if (mas_is_err(mas))
3843                 return 0;
3844
3845         /*
3846          * Set up right side.  Need to get to the next offset after the spanning
3847          * store to ensure it's not NULL and to combine both the next node and
3848          * the node with the start together.
3849          */
3850         r_mas = *mas;
3851         /* Avoid overflow, walk to next slot in the tree. */
3852         if (r_mas.last + 1)
3853                 r_mas.last++;
3854
3855         r_mas.index = r_mas.last;
3856         mas_wr_walk_index(&r_wr_mas);
3857         r_mas.last = r_mas.index = mas->last;
3858
3859         /* Set up left side. */
3860         l_mas = *mas;
3861         mas_wr_walk_index(&l_wr_mas);
3862
3863         if (!wr_mas->entry) {
3864                 mas_extend_spanning_null(&l_wr_mas, &r_wr_mas);
3865                 mas->offset = l_mas.offset;
3866                 mas->index = l_mas.index;
3867                 mas->last = l_mas.last = r_mas.last;
3868         }
3869
3870         /* expanding NULLs may make this cover the entire range */
3871         if (!l_mas.index && r_mas.last == ULONG_MAX) {
3872                 mas_set_range(mas, 0, ULONG_MAX);
3873                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
3874         }
3875
3876         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
3877         /* Copy l_mas and store the value in b_node. */
3878         mas_store_b_node(&l_wr_mas, &b_node, l_wr_mas.node_end);
3879         /* Copy r_mas into b_node. */
3880         if (r_mas.offset <= r_wr_mas.node_end)
3881                 mas_mab_cp(&r_mas, r_mas.offset, r_wr_mas.node_end,
3882                            &b_node, b_node.b_end + 1);
3883         else
3884                 b_node.b_end++;
3885
3886         /* Stop spanning searches by searching for just index. */
3887         l_mas.index = l_mas.last = mas->index;
3888
3889         mast.bn = &b_node;
3890         mast.orig_l = &l_mas;
3891         mast.orig_r = &r_mas;
3892         /* Combine l_mas and r_mas and split them up evenly again. */
3893         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, height + 1);
3894 }
3895
3896 /*
3897  * mas_wr_node_store() - Attempt to store the value in a node
3898  * @wr_mas: The maple write state
3899  *
3900  * Attempts to reuse the node, but may allocate.
3901  *
3902  * Return: True if stored, false otherwise
3903  */
3904 static inline bool mas_wr_node_store(struct ma_wr_state *wr_mas,
3905                                      unsigned char new_end)
3906 {
3907         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3908         void __rcu **dst_slots;
3909         unsigned long *dst_pivots;
3910         unsigned char dst_offset, offset_end = wr_mas->offset_end;
3911         struct maple_node reuse, *newnode;
3912         unsigned char copy_size, node_pivots = mt_pivots[wr_mas->type];
3913         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
3914
3915         /* Check if there is enough data. The room is enough. */
3916         if (!mte_is_root(mas->node) && (new_end <= mt_min_slots[wr_mas->type]) &&
3917             !(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
3918                 return false;
3919
3920         if (mas->last == wr_mas->end_piv)
3921                 offset_end++; /* don't copy this offset */
3922         else if (unlikely(wr_mas->r_max == ULONG_MAX))
3923                 mas_bulk_rebalance(mas, wr_mas->node_end, wr_mas->type);
3924
3925         /* set up node. */
3926         if (in_rcu) {
3927                 mas_node_count(mas, 1);
3928                 if (mas_is_err(mas))
3929                         return false;
3930
3931                 newnode = mas_pop_node(mas);
3932         } else {
3933                 memset(&reuse, 0, sizeof(struct maple_node));
3934                 newnode = &reuse;
3935         }
3936
3937         newnode->parent = mas_mn(mas)->parent;
3938         dst_pivots = ma_pivots(newnode, wr_mas->type);
3939         dst_slots = ma_slots(newnode, wr_mas->type);
3940         /* Copy from start to insert point */
3941         memcpy(dst_pivots, wr_mas->pivots, sizeof(unsigned long) * mas->offset);
3942         memcpy(dst_slots, wr_mas->slots, sizeof(void *) * mas->offset);
3943
3944         /* Handle insert of new range starting after old range */
3945         if (wr_mas->r_min < mas->index) {
3946                 rcu_assign_pointer(dst_slots[mas->offset], wr_mas->content);
3947                 dst_pivots[mas->offset++] = mas->index - 1;
3948         }
3949
3950         /* Store the new entry and range end. */
3951         if (mas->offset < node_pivots)
3952                 dst_pivots[mas->offset] = mas->last;
3953         rcu_assign_pointer(dst_slots[mas->offset], wr_mas->entry);
3954
3955         /*
3956          * this range wrote to the end of the node or it overwrote the rest of
3957          * the data
3958          */
3959         if (offset_end > wr_mas->node_end)
3960                 goto done;
3961
3962         dst_offset = mas->offset + 1;
3963         /* Copy to the end of node if necessary. */
3964         copy_size = wr_mas->node_end - offset_end + 1;
3965         memcpy(dst_slots + dst_offset, wr_mas->slots + offset_end,
3966                sizeof(void *) * copy_size);
3967         memcpy(dst_pivots + dst_offset, wr_mas->pivots + offset_end,
3968                sizeof(unsigned long) * (copy_size - 1));
3969
3970         if (new_end < node_pivots)
3971                 dst_pivots[new_end] = mas->max;
3972
3973 done:
3974         mas_leaf_set_meta(mas, newnode, dst_pivots, maple_leaf_64, new_end);
3975         if (in_rcu) {
3976                 struct maple_enode *old_enode = mas->node;
3977
3978                 mas->node = mt_mk_node(newnode, wr_mas->type);
3979                 mas_replace_node(mas, old_enode);
3980         } else {
3981                 memcpy(wr_mas->node, newnode, sizeof(struct maple_node));
3982         }
3983         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
3984         mas_update_gap(mas);
3985         return true;
3986 }
3987
3988 /*
3989  * mas_wr_slot_store: Attempt to store a value in a slot.
3990  * @wr_mas: the maple write state
3991  *
3992  * Return: True if stored, false otherwise
3993  */
3994 static inline bool mas_wr_slot_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
3995 {
3996         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3997         unsigned char offset = mas->offset;
3998         void __rcu **slots = wr_mas->slots;
3999         bool gap = false;
4000
4001         gap |= !mt_slot_locked(mas->tree, slots, offset);
4002         gap |= !mt_slot_locked(mas->tree, slots, offset + 1);
4003
4004         if (wr_mas->offset_end - offset == 1) {
4005                 if (mas->index == wr_mas->r_min) {
4006                         /* Overwriting the range and a part of the next one */
4007                         rcu_assign_pointer(slots[offset], wr_mas->entry);
4008                         wr_mas->pivots[offset] = mas->last;
4009                 } else {
4010                         /* Overwriting a part of the range and the next one */
4011                         rcu_assign_pointer(slots[offset + 1], wr_mas->entry);
4012                         wr_mas->pivots[offset] = mas->index - 1;
4013                         mas->offset++; /* Keep mas accurate. */
4014                 }
4015         } else if (!mt_in_rcu(mas->tree)) {
4016                 /*
4017                  * Expand the range, only partially overwriting the previous and
4018                  * next ranges
4019                  */
4020                 gap |= !mt_slot_locked(mas->tree, slots, offset + 2);
4021                 rcu_assign_pointer(slots[offset + 1], wr_mas->entry);
4022                 wr_mas->pivots[offset] = mas->index - 1;
4023                 wr_mas->pivots[offset + 1] = mas->last;
4024                 mas->offset++; /* Keep mas accurate. */
4025         } else {
4026                 return false;
4027         }
4028
4029         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4030         /*
4031          * Only update gap when the new entry is empty or there is an empty
4032          * entry in the original two ranges.
4033          */
4034         if (!wr_mas->entry || gap)
4035                 mas_update_gap(mas);
4036
4037         return true;
4038 }
4039
4040 static inline void mas_wr_extend_null(struct ma_wr_state *wr_mas)
4041 {
4042         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4043
4044         if (!wr_mas->slots[wr_mas->offset_end]) {
4045                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4046                 mas->last = wr_mas->end_piv;
4047         } else {
4048                 /* Check next slot(s) if we are overwriting the end */
4049                 if ((mas->last == wr_mas->end_piv) &&
4050                     (wr_mas->node_end != wr_mas->offset_end) &&
4051                     !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end + 1]) {
4052                         wr_mas->offset_end++;
4053                         if (wr_mas->offset_end == wr_mas->node_end)
4054                                 mas->last = mas->max;
4055                         else
4056                                 mas->last = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4057                         wr_mas->end_piv = mas->last;
4058                 }
4059         }
4060
4061         if (!wr_mas->content) {
4062                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4063                 mas->index = wr_mas->r_min;
4064         } else {
4065                 /* Check prev slot if we are overwriting the start */
4066                 if (mas->index == wr_mas->r_min && mas->offset &&
4067                     !wr_mas->slots[mas->offset - 1]) {
4068                         mas->offset--;
4069                         wr_mas->r_min = mas->index =
4070                                 mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, mas->offset);
4071                         wr_mas->r_max = wr_mas->pivots[mas->offset];
4072                 }
4073         }
4074 }
4075
4076 static inline void mas_wr_end_piv(struct ma_wr_state *wr_mas)
4077 {
4078         while ((wr_mas->offset_end < wr_mas->node_end) &&
4079                (wr_mas->mas->last > wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end]))
4080                 wr_mas->offset_end++;
4081
4082         if (wr_mas->offset_end < wr_mas->node_end)
4083                 wr_mas->end_piv = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4084         else
4085                 wr_mas->end_piv = wr_mas->mas->max;
4086
4087         if (!wr_mas->entry)
4088                 mas_wr_extend_null(wr_mas);
4089 }
4090
4091 static inline unsigned char mas_wr_new_end(struct ma_wr_state *wr_mas)
4092 {
4093         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4094         unsigned char new_end = wr_mas->node_end + 2;
4095
4096         new_end -= wr_mas->offset_end - mas->offset;
4097         if (wr_mas->r_min == mas->index)
4098                 new_end--;
4099
4100         if (wr_mas->end_piv == mas->last)
4101                 new_end--;
4102
4103         return new_end;
4104 }
4105
4106 /*
4107  * mas_wr_append: Attempt to append
4108  * @wr_mas: the maple write state
4109  * @new_end: The end of the node after the modification
4110  *
4111  * This is currently unsafe in rcu mode since the end of the node may be cached
4112  * by readers while the node contents may be updated which could result in
4113  * inaccurate information.
4114  *
4115  * Return: True if appended, false otherwise
4116  */
4117 static inline bool mas_wr_append(struct ma_wr_state *wr_mas,
4118                 unsigned char new_end)
4119 {
4120         struct ma_state *mas;
4121         void __rcu **slots;
4122         unsigned char end;
4123
4124         mas = wr_mas->mas;
4125         if (mt_in_rcu(mas->tree))
4126                 return false;
4127
4128         if (mas->offset != wr_mas->node_end)
4129                 return false;
4130
4131         end = wr_mas->node_end;
4132         if (mas->offset != end)
4133                 return false;
4134
4135         if (new_end < mt_pivots[wr_mas->type]) {
4136                 wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4137                 ma_set_meta(wr_mas->node, wr_mas->type, 0, new_end);
4138         }
4139
4140         slots = wr_mas->slots;
4141         if (new_end == end + 1) {
4142                 if (mas->last == wr_mas->r_max) {
4143                         /* Append to end of range */
4144                         rcu_assign_pointer(slots[new_end], wr_mas->entry);
4145                         wr_mas->pivots[end] = mas->index - 1;
4146                         mas->offset = new_end;
4147                 } else {
4148                         /* Append to start of range */
4149                         rcu_assign_pointer(slots[new_end], wr_mas->content);
4150                         wr_mas->pivots[end] = mas->last;
4151                         rcu_assign_pointer(slots[end], wr_mas->entry);
4152                 }
4153         } else {
4154                 /* Append to the range without touching any boundaries. */
4155                 rcu_assign_pointer(slots[new_end], wr_mas->content);
4156                 wr_mas->pivots[end + 1] = mas->last;
4157                 rcu_assign_pointer(slots[end + 1], wr_mas->entry);
4158                 wr_mas->pivots[end] = mas->index - 1;
4159                 mas->offset = end + 1;
4160         }
4161
4162         if (!wr_mas->content || !wr_mas->entry)
4163                 mas_update_gap(mas);
4164
4165         trace_ma_write(__func__, mas, new_end, wr_mas->entry);
4166         return  true;
4167 }
4168
4169 /*
4170  * mas_wr_bnode() - Slow path for a modification.
4171  * @wr_mas: The write maple state
4172  *
4173  * This is where split, rebalance end up.
4174  */
4175 static void mas_wr_bnode(struct ma_wr_state *wr_mas)
4176 {
4177         struct maple_big_node b_node;
4178
4179         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, 0, wr_mas->entry);
4180         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4181         mas_store_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->offset_end);
4182         mas_commit_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->node_end);
4183 }
4184
4185 static inline void mas_wr_modify(struct ma_wr_state *wr_mas)
4186 {
4187         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4188         unsigned char new_end;
4189
4190         /* Direct replacement */
4191         if (wr_mas->r_min == mas->index && wr_mas->r_max == mas->last) {
4192                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[mas->offset], wr_mas->entry);
4193                 if (!!wr_mas->entry ^ !!wr_mas->content)
4194                         mas_update_gap(mas);
4195                 return;
4196         }
4197
4198         /*
4199          * new_end exceeds the size of the maple node and cannot enter the fast
4200          * path.
4201          */
4202         new_end = mas_wr_new_end(wr_mas);
4203         if (new_end >= mt_slots[wr_mas->type])
4204                 goto slow_path;
4205
4206         /* Attempt to append */
4207         if (mas_wr_append(wr_mas, new_end))
4208                 return;
4209
4210         if (new_end == wr_mas->node_end && mas_wr_slot_store(wr_mas))
4211                 return;
4212
4213         if (mas_wr_node_store(wr_mas, new_end))
4214                 return;
4215
4216         if (mas_is_err(mas))
4217                 return;
4218
4219 slow_path:
4220         mas_wr_bnode(wr_mas);
4221 }
4222
4223 /*
4224  * mas_wr_store_entry() - Internal call to store a value
4225  * @mas: The maple state
4226  * @entry: The entry to store.
4227  *
4228  * Return: The contents that was stored at the index.
4229  */
4230 static inline void *mas_wr_store_entry(struct ma_wr_state *wr_mas)
4231 {
4232         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4233
4234         wr_mas->content = mas_start(mas);
4235         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4236                 mas_store_root(mas, wr_mas->entry);
4237                 return wr_mas->content;
4238         }
4239
4240         if (unlikely(!mas_wr_walk(wr_mas))) {
4241                 mas_wr_spanning_store(wr_mas);
4242                 return wr_mas->content;
4243         }
4244
4245         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4246         mas_wr_end_piv(wr_mas);
4247         /* New root for a single pointer */
4248         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX)) {
4249                 mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4250                 return wr_mas->content;
4251         }
4252
4253         mas_wr_modify(wr_mas);
4254         return wr_mas->content;
4255 }
4256
4257 /**
4258  * mas_insert() - Internal call to insert a value
4259  * @mas: The maple state
4260  * @entry: The entry to store
4261  *
4262  * Return: %NULL or the contents that already exists at the requested index
4263  * otherwise.  The maple state needs to be checked for error conditions.
4264  */
4265 static inline void *mas_insert(struct ma_state *mas, void *entry)
4266 {
4267         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
4268
4269         /*
4270          * Inserting a new range inserts either 0, 1, or 2 pivots within the
4271          * tree.  If the insert fits exactly into an existing gap with a value
4272          * of NULL, then the slot only needs to be written with the new value.
4273          * If the range being inserted is adjacent to another range, then only a
4274          * single pivot needs to be inserted (as well as writing the entry).  If
4275          * the new range is within a gap but does not touch any other ranges,
4276          * then two pivots need to be inserted: the start - 1, and the end.  As
4277          * usual, the entry must be written.  Most operations require a new node
4278          * to be allocated and replace an existing node to ensure RCU safety,
4279          * when in RCU mode.  The exception to requiring a newly allocated node
4280          * is when inserting at the end of a node (appending).  When done
4281          * carefully, appending can reuse the node in place.
4282          */
4283         wr_mas.content = mas_start(mas);
4284         if (wr_mas.content)
4285                 goto exists;
4286
4287         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4288                 mas_store_root(mas, entry);
4289                 return NULL;
4290         }
4291
4292         /* spanning writes always overwrite something */
4293         if (!mas_wr_walk(&wr_mas))
4294                 goto exists;
4295
4296         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4297         wr_mas.offset_end = mas->offset;
4298         wr_mas.end_piv = wr_mas.r_max;
4299
4300         if (wr_mas.content || (mas->last > wr_mas.r_max))
4301                 goto exists;
4302
4303         if (!entry)
4304                 return NULL;
4305
4306         mas_wr_modify(&wr_mas);
4307         return wr_mas.content;
4308
4309 exists:
4310         mas_set_err(mas, -EEXIST);
4311         return wr_mas.content;
4312
4313 }
4314
4315 static inline void mas_rewalk(struct ma_state *mas, unsigned long index)
4316 {
4317 retry:
4318         mas_set(mas, index);
4319         mas_state_walk(mas);
4320         if (mas_is_start(mas))
4321                 goto retry;
4322 }
4323
4324 static inline bool mas_rewalk_if_dead(struct ma_state *mas,
4325                 struct maple_node *node, const unsigned long index)
4326 {
4327         if (unlikely(ma_dead_node(node))) {
4328                 mas_rewalk(mas, index);
4329                 return true;
4330         }
4331         return false;
4332 }
4333
4334 /*
4335  * mas_prev_node() - Find the prev non-null entry at the same level in the
4336  * tree.  The prev value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4337  * @mas: The maple state
4338  * @min: The lower limit to search
4339  *
4340  * The prev node value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4341  * Return: 1 if the node is dead, 0 otherwise.
4342  */
4343 static inline int mas_prev_node(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4344 {
4345         enum maple_type mt;
4346         int offset, level;
4347         void __rcu **slots;
4348         struct maple_node *node;
4349         unsigned long *pivots;
4350         unsigned long max;
4351
4352         node = mas_mn(mas);
4353         if (!mas->min)
4354                 goto no_entry;
4355
4356         max = mas->min - 1;
4357         if (max < min)
4358                 goto no_entry;
4359
4360         level = 0;
4361         do {
4362                 if (ma_is_root(node))
4363                         goto no_entry;
4364
4365                 /* Walk up. */
4366                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4367                         return 1;
4368                 offset = mas->offset;
4369                 level++;
4370                 node = mas_mn(mas);
4371         } while (!offset);
4372
4373         offset--;
4374         mt = mte_node_type(mas->node);
4375         while (level > 1) {
4376                 level--;
4377                 slots = ma_slots(node, mt);
4378                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4379                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4380                         return 1;
4381
4382                 mt = mte_node_type(mas->node);
4383                 node = mas_mn(mas);
4384                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4385                 offset = ma_data_end(node, mt, pivots, max);
4386                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4387                         return 1;
4388         }
4389
4390         slots = ma_slots(node, mt);
4391         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4392         pivots = ma_pivots(node, mt);
4393         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4394                 return 1;
4395
4396         if (likely(offset))
4397                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4398         mas->max = max;
4399         mas->offset = mas_data_end(mas);
4400         if (unlikely(mte_dead_node(mas->node)))
4401                 return 1;
4402
4403         return 0;
4404
4405 no_entry:
4406         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4407                 return 1;
4408
4409         mas->node = MAS_NONE;
4410         return 0;
4411 }
4412
4413 /*
4414  * mas_prev_slot() - Get the entry in the previous slot
4415  *
4416  * @mas: The maple state
4417  * @max: The minimum starting range
4418  *
4419  * Return: The entry in the previous slot which is possibly NULL
4420  */
4421 static void *mas_prev_slot(struct ma_state *mas, unsigned long min, bool empty)
4422 {
4423         void *entry;
4424         void __rcu **slots;
4425         unsigned long pivot;
4426         enum maple_type type;
4427         unsigned long *pivots;
4428         struct maple_node *node;
4429         unsigned long save_point = mas->index;
4430
4431 retry:
4432         node = mas_mn(mas);
4433         type = mte_node_type(mas->node);
4434         pivots = ma_pivots(node, type);
4435         if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4436                 goto retry;
4437
4438 again:
4439         if (mas->min <= min) {
4440                 pivot = mas_safe_min(mas, pivots, mas->offset);
4441
4442                 if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4443                         goto retry;
4444
4445                 if (pivot <= min)
4446                         return NULL;
4447         }
4448
4449         if (likely(mas->offset)) {
4450                 mas->offset--;
4451                 mas->last = mas->index - 1;
4452                 mas->index = mas_safe_min(mas, pivots, mas->offset);
4453         } else  {
4454                 if (mas_prev_node(mas, min)) {
4455                         mas_rewalk(mas, save_point);
4456                         goto retry;
4457                 }
4458
4459                 if (mas_is_none(mas))
4460                         return NULL;
4461
4462                 mas->last = mas->max;
4463                 node = mas_mn(mas);
4464                 type = mte_node_type(mas->node);
4465                 pivots = ma_pivots(node, type);
4466                 mas->index = pivots[mas->offset - 1] + 1;
4467         }
4468
4469         slots = ma_slots(node, type);
4470         entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4471         if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4472                 goto retry;
4473
4474         if (likely(entry))
4475                 return entry;
4476
4477         if (!empty)
4478                 goto again;
4479
4480         return entry;
4481 }
4482
4483 /*
4484  * mas_next_node() - Get the next node at the same level in the tree.
4485  * @mas: The maple state
4486  * @max: The maximum pivot value to check.
4487  *
4488  * The next value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4489  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise.
4490  */
4491 static inline int mas_next_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *node,
4492                                 unsigned long max)
4493 {
4494         unsigned long min;
4495         unsigned long *pivots;
4496         struct maple_enode *enode;
4497         int level = 0;
4498         unsigned char node_end;
4499         enum maple_type mt;
4500         void __rcu **slots;
4501
4502         if (mas->max >= max)
4503                 goto no_entry;
4504
4505         min = mas->max + 1;
4506         level = 0;
4507         do {
4508                 if (ma_is_root(node))
4509                         goto no_entry;
4510
4511                 /* Walk up. */
4512                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4513                         return 1;
4514
4515                 level++;
4516                 node = mas_mn(mas);
4517                 mt = mte_node_type(mas->node);
4518                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4519                 node_end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4520                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4521                         return 1;
4522
4523         } while (unlikely(mas->offset == node_end));
4524
4525         slots = ma_slots(node, mt);
4526         mas->offset++;
4527         enode = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4528         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4529                 return 1;
4530
4531         if (level > 1)
4532                 mas->offset = 0;
4533
4534         while (unlikely(level > 1)) {
4535                 level--;
4536                 mas->node = enode;
4537                 node = mas_mn(mas);
4538                 mt = mte_node_type(mas->node);
4539                 slots = ma_slots(node, mt);
4540                 enode = mas_slot(mas, slots, 0);
4541                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4542                         return 1;
4543         }
4544
4545         if (!mas->offset)
4546                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4547
4548         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, mt);
4549         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4550                 return 1;
4551
4552         mas->node = enode;
4553         mas->min = min;
4554         return 0;
4555
4556 no_entry:
4557         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4558                 return 1;
4559
4560         mas->node = MAS_NONE;
4561         return 0;
4562 }
4563
4564 /*
4565  * mas_next_slot() - Get the entry in the next slot
4566  *
4567  * @mas: The maple state
4568  * @max: The maximum starting range
4569  * @empty: Can be empty
4570  *
4571  * Return: The entry in the next slot which is possibly NULL
4572  */
4573 static void *mas_next_slot(struct ma_state *mas, unsigned long max, bool empty)
4574 {
4575         void __rcu **slots;
4576         unsigned long *pivots;
4577         unsigned long pivot;
4578         enum maple_type type;
4579         struct maple_node *node;
4580         unsigned char data_end;
4581         unsigned long save_point = mas->last;
4582         void *entry;
4583
4584 retry:
4585         node = mas_mn(mas);
4586         type = mte_node_type(mas->node);
4587         pivots = ma_pivots(node, type);
4588         data_end = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
4589         if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4590                 goto retry;
4591
4592 again:
4593         if (mas->max >= max) {
4594                 if (likely(mas->offset < data_end))
4595                         pivot = pivots[mas->offset];
4596                 else
4597                         return NULL; /* must be mas->max */
4598
4599                 if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4600                         goto retry;
4601
4602                 if (pivot >= max)
4603                         return NULL;
4604         }
4605
4606         if (likely(mas->offset < data_end)) {
4607                 mas->index = pivots[mas->offset] + 1;
4608                 mas->offset++;
4609                 if (likely(mas->offset < data_end))
4610                         mas->last = pivots[mas->offset];
4611                 else
4612                         mas->last = mas->max;
4613         } else  {
4614                 if (mas_next_node(mas, node, max)) {
4615                         mas_rewalk(mas, save_point);
4616                         goto retry;
4617                 }
4618
4619                 if (mas_is_none(mas))
4620                         return NULL;
4621
4622                 mas->offset = 0;
4623                 mas->index = mas->min;
4624                 node = mas_mn(mas);
4625                 type = mte_node_type(mas->node);
4626                 pivots = ma_pivots(node, type);
4627                 mas->last = pivots[0];
4628         }
4629
4630         slots = ma_slots(node, type);
4631         entry = mt_slot(mas->tree, slots, mas->offset);
4632         if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4633                 goto retry;
4634
4635         if (entry)
4636                 return entry;
4637
4638         if (!empty) {
4639                 if (!mas->offset)
4640                         data_end = 2;
4641                 goto again;
4642         }
4643
4644         return entry;
4645 }
4646
4647 /*
4648  * mas_next_entry() - Internal function to get the next entry.
4649  * @mas: The maple state
4650  * @limit: The maximum range start.
4651  *
4652  * Set the @mas->node to the next entry and the range_start to
4653  * the beginning value for the entry.  Does not check beyond @limit.
4654  * Sets @mas->index and @mas->last to the limit if it is hit.
4655  * Restarts on dead nodes.
4656  *
4657  * Return: the next entry or %NULL.
4658  */
4659 static inline void *mas_next_entry(struct ma_state *mas, unsigned long limit)
4660 {
4661         if (mas->last >= limit)
4662                 return NULL;
4663
4664         return mas_next_slot(mas, limit, false);
4665 }
4666
4667 /*
4668  * mas_rev_awalk() - Internal function.  Reverse allocation walk.  Find the
4669  * highest gap address of a given size in a given node and descend.
4670  * @mas: The maple state
4671  * @size: The needed size.
4672  *
4673  * Return: True if found in a leaf, false otherwise.
4674  *
4675  */
4676 static bool mas_rev_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size,
4677                 unsigned long *gap_min, unsigned long *gap_max)
4678 {
4679         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4680         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
4681         unsigned long *pivots, *gaps;
4682         void __rcu **slots;
4683         unsigned long gap = 0;
4684         unsigned long max, min;
4685         unsigned char offset;
4686
4687         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
4688                 return true;
4689
4690         if (ma_is_dense(type)) {
4691                 /* dense nodes. */
4692                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4693                 return true;
4694         }
4695
4696         pivots = ma_pivots(node, type);
4697         slots = ma_slots(node, type);
4698         gaps = ma_gaps(node, type);
4699         offset = mas->offset;
4700         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4701         /* Skip out of bounds. */
4702         while (mas->last < min)
4703                 min = mas_safe_min(mas, pivots, --offset);
4704
4705         max = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
4706         while (mas->index <= max) {
4707                 gap = 0;
4708                 if (gaps)
4709                         gap = gaps[offset];
4710                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
4711                         gap = max - min + 1;
4712
4713                 if (gap) {
4714                         if ((size <= gap) && (size <= mas->last - min + 1))
4715                                 break;
4716
4717                         if (!gaps) {
4718                                 /* Skip the next slot, it cannot be a gap. */
4719                                 if (offset < 2)
4720                                         goto ascend;
4721
4722                                 offset -= 2;
4723                                 max = pivots[offset];
4724                                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4725                                 continue;
4726                         }
4727                 }
4728
4729                 if (!offset)
4730                         goto ascend;
4731
4732                 offset--;
4733                 max = min - 1;
4734                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4735         }
4736
4737         if (unlikely((mas->index > max) || (size - 1 > max - mas->index)))
4738                 goto no_space;
4739
4740         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
4741                 mas->offset = offset;
4742                 *gap_min = min;
4743                 *gap_max = min + gap - 1;
4744                 return true;
4745         }
4746
4747         /* descend, only happens under lock. */
4748         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4749         mas->min = min;
4750         mas->max = max;
4751         mas->offset = mas_data_end(mas);
4752         return false;
4753
4754 ascend:
4755         if (!mte_is_root(mas->node))
4756                 return false;
4757
4758 no_space:
4759         mas_set_err(mas, -EBUSY);
4760         return false;
4761 }
4762
4763 static inline bool mas_anode_descend(struct ma_state *mas, unsigned long size)
4764 {
4765         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4766         unsigned long pivot, min, gap = 0;
4767         unsigned char offset, data_end;
4768         unsigned long *gaps, *pivots;
4769         void __rcu **slots;
4770         struct maple_node *node;
4771         bool found = false;
4772
4773         if (ma_is_dense(type)) {
4774                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4775                 return true;
4776         }
4777
4778         node = mas_mn(mas);
4779         pivots = ma_pivots(node, type);
4780         slots = ma_slots(node, type);
4781         gaps = ma_gaps(node, type);
4782         offset = mas->offset;
4783         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4784         data_end = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
4785         for (; offset <= data_end; offset++) {
4786                 pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
4787
4788                 /* Not within lower bounds */
4789                 if (mas->index > pivot)
4790                         goto next_slot;
4791
4792                 if (gaps)
4793                         gap = gaps[offset];
4794                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
4795                         gap = min(pivot, mas->last) - max(mas->index, min) + 1;
4796                 else
4797                         goto next_slot;
4798
4799                 if (gap >= size) {
4800                         if (ma_is_leaf(type)) {
4801                                 found = true;
4802                                 goto done;
4803                         }
4804                         if (mas->index <= pivot) {
4805                                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4806                                 mas->min = min;
4807                                 mas->max = pivot;
4808                                 offset = 0;
4809                                 break;
4810                         }
4811                 }
4812 next_slot:
4813                 min = pivot + 1;
4814                 if (mas->last <= pivot) {
4815                         mas_set_err(mas, -EBUSY);
4816                         return true;
4817                 }
4818         }
4819
4820         if (mte_is_root(mas->node))
4821                 found = true;
4822 done:
4823         mas->offset = offset;
4824         return found;
4825 }
4826
4827 /**
4828  * mas_walk() - Search for @mas->index in the tree.
4829  * @mas: The maple state.
4830  *
4831  * mas->index and mas->last will be set to the range if there is a value.  If
4832  * mas->node is MAS_NONE, reset to MAS_START.
4833  *
4834  * Return: the entry at the location or %NULL.
4835  */
4836 void *mas_walk(struct ma_state *mas)
4837 {
4838         void *entry;
4839
4840         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas) || mas_is_ptr(mas))
4841                 mas->node = MAS_START;
4842 retry:
4843         entry = mas_state_walk(mas);
4844         if (mas_is_start(mas)) {
4845                 goto retry;
4846         } else if (mas_is_none(mas)) {
4847                 mas->index = 0;
4848                 mas->last = ULONG_MAX;
4849         } else if (mas_is_ptr(mas)) {
4850                 if (!mas->index) {
4851                         mas->last = 0;
4852                         return entry;
4853                 }
4854
4855                 mas->index = 1;
4856                 mas->last = ULONG_MAX;
4857                 mas->node = MAS_NONE;
4858                 return NULL;
4859         }
4860
4861         return entry;
4862 }
4863 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_walk);
4864
4865 static inline bool mas_rewind_node(struct ma_state *mas)
4866 {
4867         unsigned char slot;
4868
4869         do {
4870                 if (mte_is_root(mas->node)) {
4871                         slot = mas->offset;
4872                         if (!slot)
4873                                 return false;
4874                 } else {
4875                         mas_ascend(mas);
4876                         slot = mas->offset;
4877                 }
4878         } while (!slot);
4879
4880         mas->offset = --slot;
4881         return true;
4882 }
4883
4884 /*
4885  * mas_skip_node() - Internal function.  Skip over a node.
4886  * @mas: The maple state.
4887  *
4888  * Return: true if there is another node, false otherwise.
4889  */
4890 static inline bool mas_skip_node(struct ma_state *mas)
4891 {
4892         if (mas_is_err(mas))
4893                 return false;
4894
4895         do {
4896                 if (mte_is_root(mas->node)) {
4897                         if (mas->offset >= mas_data_end(mas)) {
4898                                 mas_set_err(mas, -EBUSY);
4899                                 return false;
4900                         }
4901                 } else {
4902                         mas_ascend(mas);
4903                 }
4904         } while (mas->offset >= mas_data_end(mas));
4905
4906         mas->offset++;
4907         return true;
4908 }
4909
4910 /*
4911  * mas_awalk() - Allocation walk.  Search from low address to high, for a gap of
4912  * @size
4913  * @mas: The maple state
4914  * @size: The size of the gap required
4915  *
4916  * Search between @mas->index and @mas->last for a gap of @size.
4917  */
4918 static inline void mas_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
4919 {
4920         struct maple_enode *last = NULL;
4921
4922         /*
4923          * There are 4 options:
4924          * go to child (descend)
4925          * go back to parent (ascend)
4926          * no gap found. (return, slot == MAPLE_NODE_SLOTS)
4927          * found the gap. (return, slot != MAPLE_NODE_SLOTS)
4928          */
4929         while (!mas_is_err(mas) && !mas_anode_descend(mas, size)) {
4930                 if (last == mas->node)
4931                         mas_skip_node(mas);
4932                 else
4933                         last = mas->node;
4934         }
4935 }
4936
4937 /*
4938  * mas_sparse_area() - Internal function.  Return upper or lower limit when
4939  * searching for a gap in an empty tree.
4940  * @mas: The maple state
4941  * @min: the minimum range
4942  * @max: The maximum range
4943  * @size: The size of the gap
4944  * @fwd: Searching forward or back
4945  */
4946 static inline int mas_sparse_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
4947                                 unsigned long max, unsigned long size, bool fwd)
4948 {
4949         if (!unlikely(mas_is_none(mas)) && min == 0) {
4950                 min++;
4951                 /*
4952                  * At this time, min is increased, we need to recheck whether
4953                  * the size is satisfied.
4954                  */
4955                 if (min > max || max - min + 1 < size)
4956                         return -EBUSY;
4957         }
4958         /* mas_is_ptr */
4959
4960         if (fwd) {
4961                 mas->index = min;
4962                 mas->last = min + size - 1;
4963         } else {
4964                 mas->last = max;
4965                 mas->index = max - size + 1;
4966         }
4967         return 0;
4968 }
4969
4970 /*
4971  * mas_empty_area() - Get the lowest address within the range that is
4972  * sufficient for the size requested.
4973  * @mas: The maple state
4974  * @min: The lowest value of the range
4975  * @max: The highest value of the range
4976  * @size: The size needed
4977  */
4978 int mas_empty_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
4979                 unsigned long max, unsigned long size)
4980 {
4981         unsigned char offset;
4982         unsigned long *pivots;
4983         enum maple_type mt;
4984
4985         if (min > max)
4986                 return -EINVAL;
4987
4988         if (size == 0 || max - min < size - 1)
4989                 return -EINVAL;
4990
4991         if (mas_is_start(mas))
4992                 mas_start(mas);
4993         else if (mas->offset >= 2)
4994                 mas->offset -= 2;
4995         else if (!mas_skip_node(mas))
4996                 return -EBUSY;
4997
4998         /* Empty set */
4999         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas))
5000                 return mas_sparse_area(mas, min, max, size, true);
5001
5002         /* The start of the window can only be within these values */
5003         mas->index = min;
5004         mas->last = max;
5005         mas_awalk(mas, size);
5006
5007         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5008                 return xa_err(mas->node);
5009
5010         offset = mas->offset;
5011         if (unlikely(offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5012                 return -EBUSY;
5013
5014         mt = mte_node_type(mas->node);
5015         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), mt);
5016         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5017         if (mas->index < min)
5018                 mas->index = min;
5019         mas->last = mas->index + size - 1;
5020         return 0;
5021 }
5022 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area);
5023
5024 /*
5025  * mas_empty_area_rev() - Get the highest address within the range that is
5026  * sufficient for the size requested.
5027  * @mas: The maple state
5028  * @min: The lowest value of the range
5029  * @max: The highest value of the range
5030  * @size: The size needed
5031  */
5032 int mas_empty_area_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5033                 unsigned long max, unsigned long size)
5034 {
5035         struct maple_enode *last = mas->node;
5036
5037         if (min > max)
5038                 return -EINVAL;
5039
5040         if (size == 0 || max - min < size - 1)
5041                 return -EINVAL;
5042
5043         if (mas_is_start(mas)) {
5044                 mas_start(mas);
5045                 mas->offset = mas_data_end(mas);
5046         } else if (mas->offset >= 2) {
5047                 mas->offset -= 2;
5048         } else if (!mas_rewind_node(mas)) {
5049                 return -EBUSY;
5050         }
5051
5052         /* Empty set. */
5053         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas))
5054                 return mas_sparse_area(mas, min, max, size, false);
5055
5056         /* The start of the window can only be within these values. */
5057         mas->index = min;
5058         mas->last = max;
5059
5060         while (!mas_rev_awalk(mas, size, &min, &max)) {
5061                 if (last == mas->node) {
5062                         if (!mas_rewind_node(mas))
5063                                 return -EBUSY;
5064                 } else {
5065                         last = mas->node;
5066                 }
5067         }
5068
5069         if (mas_is_err(mas))
5070                 return xa_err(mas->node);
5071
5072         if (unlikely(mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5073                 return -EBUSY;
5074
5075         /* Trim the upper limit to the max. */
5076         if (max < mas->last)
5077                 mas->last = max;
5078
5079         mas->index = mas->last - size + 1;
5080         return 0;
5081 }
5082 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area_rev);
5083
5084 /*
5085  * mte_dead_leaves() - Mark all leaves of a node as dead.
5086  * @mas: The maple state
5087  * @slots: Pointer to the slot array
5088  * @type: The maple node type
5089  *
5090  * Must hold the write lock.
5091  *
5092  * Return: The number of leaves marked as dead.
5093  */
5094 static inline
5095 unsigned char mte_dead_leaves(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5096                               void __rcu **slots)
5097 {
5098         struct maple_node *node;
5099         enum maple_type type;
5100         void *entry;
5101         int offset;
5102
5103         for (offset = 0; offset < mt_slot_count(enode); offset++) {
5104                 entry = mt_slot(mt, slots, offset);
5105                 type = mte_node_type(entry);
5106                 node = mte_to_node(entry);
5107                 /* Use both node and type to catch LE & BE metadata */
5108                 if (!node || !type)
5109                         break;
5110
5111                 mte_set_node_dead(entry);
5112                 node->type = type;
5113                 rcu_assign_pointer(slots[offset], node);
5114         }
5115
5116         return offset;
5117 }
5118
5119 /**
5120  * mte_dead_walk() - Walk down a dead tree to just before the leaves
5121  * @enode: The maple encoded node
5122  * @offset: The starting offset
5123  *
5124  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5125  */
5126 static void __rcu **mte_dead_walk(struct maple_enode **enode, unsigned char offset)
5127 {
5128         struct maple_node *node, *next;
5129         void __rcu **slots = NULL;
5130
5131         next = mte_to_node(*enode);
5132         do {
5133                 *enode = ma_enode_ptr(next);
5134                 node = mte_to_node(*enode);
5135                 slots = ma_slots(node, node->type);
5136                 next = rcu_dereference_protected(slots[offset],
5137                                         lock_is_held(&rcu_callback_map));
5138                 offset = 0;
5139         } while (!ma_is_leaf(next->type));
5140
5141         return slots;
5142 }
5143
5144 /**
5145  * mt_free_walk() - Walk & free a tree in the RCU callback context
5146  * @head: The RCU head that's within the node.
5147  *
5148  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5149  */
5150 static void mt_free_walk(struct rcu_head *head)
5151 {
5152         void __rcu **slots;
5153         struct maple_node *node, *start;
5154         struct maple_enode *enode;
5155         unsigned char offset;
5156         enum maple_type type;
5157
5158         node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
5159
5160         if (ma_is_leaf(node->type))
5161                 goto free_leaf;
5162
5163         start = node;
5164         enode = mt_mk_node(node, node->type);
5165         slots = mte_dead_walk(&enode, 0);
5166         node = mte_to_node(enode);
5167         do {
5168                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5169                 offset = node->parent_slot + 1;
5170                 enode = node->piv_parent;
5171                 if (mte_to_node(enode) == node)
5172                         goto free_leaf;
5173
5174                 type = mte_node_type(enode);
5175                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5176                 if ((offset < mt_slots[type]) &&
5177                     rcu_dereference_protected(slots[offset],
5178                                               lock_is_held(&rcu_callback_map)))
5179                         slots = mte_dead_walk(&enode, offset);
5180                 node = mte_to_node(enode);
5181         } while ((node != start) || (node->slot_len < offset));
5182
5183         slots = ma_slots(node, node->type);
5184         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5185
5186 free_leaf:
5187         mt_free_rcu(&node->rcu);
5188 }
5189
5190 static inline void __rcu **mte_destroy_descend(struct maple_enode **enode,
5191         struct maple_tree *mt, struct maple_enode *prev, unsigned char offset)
5192 {
5193         struct maple_node *node;
5194         struct maple_enode *next = *enode;
5195         void __rcu **slots = NULL;
5196         enum maple_type type;
5197         unsigned char next_offset = 0;
5198
5199         do {
5200                 *enode = next;
5201                 node = mte_to_node(*enode);
5202                 type = mte_node_type(*enode);
5203                 slots = ma_slots(node, type);
5204                 next = mt_slot_locked(mt, slots, next_offset);
5205                 if ((mte_dead_node(next)))
5206                         next = mt_slot_locked(mt, slots, ++next_offset);
5207
5208                 mte_set_node_dead(*enode);
5209                 node->type = type;
5210                 node->piv_parent = prev;
5211                 node->parent_slot = offset;
5212                 offset = next_offset;
5213                 next_offset = 0;
5214                 prev = *enode;
5215         } while (!mte_is_leaf(next));
5216
5217         return slots;
5218 }
5219
5220 static void mt_destroy_walk(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5221                             bool free)
5222 {
5223         void __rcu **slots;
5224         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5225         struct maple_enode *start;
5226
5227         if (mte_is_leaf(enode)) {
5228                 node->type = mte_node_type(enode);
5229                 goto free_leaf;
5230         }
5231
5232         start = enode;
5233         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, start, 0);
5234         node = mte_to_node(enode); // Updated in the above call.
5235         do {
5236                 enum maple_type type;
5237                 unsigned char offset;
5238                 struct maple_enode *parent, *tmp;
5239
5240                 node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5241                 if (free)
5242                         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5243                 offset = node->parent_slot + 1;
5244                 enode = node->piv_parent;
5245                 if (mte_to_node(enode) == node)
5246                         goto free_leaf;
5247
5248                 type = mte_node_type(enode);
5249                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5250                 if (offset >= mt_slots[type])
5251                         goto next;
5252
5253                 tmp = mt_slot_locked(mt, slots, offset);
5254                 if (mte_node_type(tmp) && mte_to_node(tmp)) {
5255                         parent = enode;
5256                         enode = tmp;
5257                         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, parent, offset);
5258                 }
5259 next:
5260                 node = mte_to_node(enode);
5261         } while (start != enode);
5262
5263         node = mte_to_node(enode);
5264         node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5265         if (free)
5266                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5267
5268 free_leaf:
5269         if (free)
5270                 mt_free_rcu(&node->rcu);
5271         else
5272                 mt_clear_meta(mt, node, node->type);
5273 }
5274
5275 /*
5276  * mte_destroy_walk() - Free a tree or sub-tree.
5277  * @enode: the encoded maple node (maple_enode) to start
5278  * @mt: the tree to free - needed for node types.
5279  *
5280  * Must hold the write lock.
5281  */
5282 static inline void mte_destroy_walk(struct maple_enode *enode,
5283                                     struct maple_tree *mt)
5284 {
5285         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5286
5287         if (mt_in_rcu(mt)) {
5288                 mt_destroy_walk(enode, mt, false);
5289                 call_rcu(&node->rcu, mt_free_walk);
5290         } else {
5291                 mt_destroy_walk(enode, mt, true);
5292         }
5293 }
5294
5295 static void mas_wr_store_setup(struct ma_wr_state *wr_mas)
5296 {
5297         if (mas_is_start(wr_mas->mas))
5298                 return;
5299
5300         if (unlikely(mas_is_paused(wr_mas->mas)))
5301                 goto reset;
5302
5303         if (unlikely(mas_is_none(wr_mas->mas)))
5304                 goto reset;
5305
5306         /*
5307          * A less strict version of mas_is_span_wr() where we allow spanning
5308          * writes within this node.  This is to stop partial walks in
5309          * mas_prealloc() from being reset.
5310          */
5311         if (wr_mas->mas->last > wr_mas->mas->max)
5312                 goto reset;
5313
5314         if (wr_mas->entry)
5315                 return;
5316
5317         if (mte_is_leaf(wr_mas->mas->node) &&
5318             wr_mas->mas->last == wr_mas->mas->max)
5319                 goto reset;
5320
5321         return;
5322
5323 reset:
5324         mas_reset(wr_mas->mas);
5325 }
5326
5327 /* Interface */
5328
5329 /**
5330  * mas_store() - Store an @entry.
5331  * @mas: The maple state.
5332  * @entry: The entry to store.
5333  *
5334  * The @mas->index and @mas->last is used to set the range for the @entry.
5335  * Note: The @mas should have pre-allocated entries to ensure there is memory to
5336  * store the entry.  Please see mas_expected_entries()/mas_destroy() for more details.
5337  *
5338  * Return: the first entry between mas->index and mas->last or %NULL.
5339  */
5340 void *mas_store(struct ma_state *mas, void *entry)
5341 {
5342         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5343
5344         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5345 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
5346         if (MAS_WARN_ON(mas, mas->index > mas->last))
5347                 pr_err("Error %lX > %lX %p\n", mas->index, mas->last, entry);
5348
5349         if (mas->index > mas->last) {
5350                 mas_set_err(mas, -EINVAL);
5351                 return NULL;
5352         }
5353
5354 #endif
5355
5356         /*
5357          * Storing is the same operation as insert with the added caveat that it
5358          * can overwrite entries.  Although this seems simple enough, one may
5359          * want to examine what happens if a single store operation was to
5360          * overwrite multiple entries within a self-balancing B-Tree.
5361          */
5362         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5363         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5364         return wr_mas.content;
5365 }
5366 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store);
5367
5368 /**
5369  * mas_store_gfp() - Store a value into the tree.
5370  * @mas: The maple state
5371  * @entry: The entry to store
5372  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations if necessary.
5373  *
5374  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
5375  * be allocated.
5376  */
5377 int mas_store_gfp(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5378 {
5379         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5380
5381         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5382         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5383 retry:
5384         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5385         if (unlikely(mas_nomem(mas, gfp)))
5386                 goto retry;
5387
5388         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5389                 return xa_err(mas->node);
5390
5391         return 0;
5392 }
5393 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_gfp);
5394
5395 /**
5396  * mas_store_prealloc() - Store a value into the tree using memory
5397  * preallocated in the maple state.
5398  * @mas: The maple state
5399  * @entry: The entry to store.
5400  */
5401 void mas_store_prealloc(struct ma_state *mas, void *entry)
5402 {
5403         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5404
5405         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5406         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5407         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5408         MAS_WR_BUG_ON(&wr_mas, mas_is_err(mas));
5409         mas_destroy(mas);
5410 }
5411 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_prealloc);
5412
5413 /**
5414  * mas_preallocate() - Preallocate enough nodes for a store operation
5415  * @mas: The maple state
5416  * @entry: The entry that will be stored
5417  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
5418  *
5419  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5420  */
5421 int mas_preallocate(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5422 {
5423         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5424         unsigned char node_size;
5425         int request = 1;
5426         int ret;
5427
5428
5429         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX))
5430                 goto ask_now;
5431
5432         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5433         wr_mas.content = mas_start(mas);
5434         /* Root expand */
5435         if (unlikely(mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)))
5436                 goto ask_now;
5437
5438         if (unlikely(!mas_wr_walk(&wr_mas))) {
5439                 /* Spanning store, use worst case for now */
5440                 request = 1 + mas_mt_height(mas) * 3;
5441                 goto ask_now;
5442         }
5443
5444         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
5445         /* Exact fit, no nodes needed. */
5446         if (wr_mas.r_min == mas->index && wr_mas.r_max == mas->last)
5447                 return 0;
5448
5449         mas_wr_end_piv(&wr_mas);
5450         node_size = mas_wr_new_end(&wr_mas);
5451         if (node_size >= mt_slots[wr_mas.type]) {
5452                 /* Split, worst case for now. */
5453                 request = 1 + mas_mt_height(mas) * 2;
5454                 goto ask_now;
5455         }
5456
5457         /* New root needs a singe node */
5458         if (unlikely(mte_is_root(mas->node)))
5459                 goto ask_now;
5460
5461         /* Potential spanning rebalance collapsing a node, use worst-case */
5462         if (node_size  - 1 <= mt_min_slots[wr_mas.type])
5463                 request = mas_mt_height(mas) * 2 - 1;
5464
5465         /* node store, slot store needs one node */
5466 ask_now:
5467         mas_node_count_gfp(mas, request, gfp);
5468         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5469         if (likely(!mas_is_err(mas)))
5470                 return 0;
5471
5472         mas_set_alloc_req(mas, 0);
5473         ret = xa_err(mas->node);
5474         mas_reset(mas);
5475         mas_destroy(mas);
5476         mas_reset(mas);
5477         return ret;
5478 }
5479 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_preallocate);
5480
5481 /*
5482  * mas_destroy() - destroy a maple state.
5483  * @mas: The maple state
5484  *
5485  * Upon completion, check the left-most node and rebalance against the node to
5486  * the right if necessary.  Frees any allocated nodes associated with this maple
5487  * state.
5488  */
5489 void mas_destroy(struct ma_state *mas)
5490 {
5491         struct maple_alloc *node;
5492         unsigned long total;
5493
5494         /*
5495          * When using mas_for_each() to insert an expected number of elements,
5496          * it is possible that the number inserted is less than the expected
5497          * number.  To fix an invalid final node, a check is performed here to
5498          * rebalance the previous node with the final node.
5499          */
5500         if (mas->mas_flags & MA_STATE_REBALANCE) {
5501                 unsigned char end;
5502
5503                 mas_start(mas);
5504                 mtree_range_walk(mas);
5505                 end = mas_data_end(mas) + 1;
5506                 if (end < mt_min_slot_count(mas->node) - 1)
5507                         mas_destroy_rebalance(mas, end);
5508
5509                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
5510         }
5511         mas->mas_flags &= ~(MA_STATE_BULK|MA_STATE_PREALLOC);
5512
5513         total = mas_allocated(mas);
5514         while (total) {
5515                 node = mas->alloc;
5516                 mas->alloc = node->slot[0];
5517                 if (node->node_count > 1) {
5518                         size_t count = node->node_count - 1;
5519
5520                         mt_free_bulk(count, (void __rcu **)&node->slot[1]);
5521                         total -= count;
5522                 }
5523                 kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
5524                 total--;
5525         }
5526
5527         mas->alloc = NULL;
5528 }
5529 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_destroy);
5530
5531 /*
5532  * mas_expected_entries() - Set the expected number of entries that will be inserted.
5533  * @mas: The maple state
5534  * @nr_entries: The number of expected entries.
5535  *
5536  * This will attempt to pre-allocate enough nodes to store the expected number
5537  * of entries.  The allocations will occur using the bulk allocator interface
5538  * for speed.  Please call mas_destroy() on the @mas after inserting the entries
5539  * to ensure any unused nodes are freed.
5540  *
5541  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5542  */
5543 int mas_expected_entries(struct ma_state *mas, unsigned long nr_entries)
5544 {
5545         int nonleaf_cap = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 2;
5546         struct maple_enode *enode = mas->node;
5547         int nr_nodes;
5548         int ret;
5549
5550         /*
5551          * Sometimes it is necessary to duplicate a tree to a new tree, such as
5552          * forking a process and duplicating the VMAs from one tree to a new
5553          * tree.  When such a situation arises, it is known that the new tree is
5554          * not going to be used until the entire tree is populated.  For
5555          * performance reasons, it is best to use a bulk load with RCU disabled.
5556          * This allows for optimistic splitting that favours the left and reuse
5557          * of nodes during the operation.
5558          */
5559
5560         /* Optimize splitting for bulk insert in-order */
5561         mas->mas_flags |= MA_STATE_BULK;
5562
5563         /*
5564          * Avoid overflow, assume a gap between each entry and a trailing null.
5565          * If this is wrong, it just means allocation can happen during
5566          * insertion of entries.
5567          */
5568         nr_nodes = max(nr_entries, nr_entries * 2 + 1);
5569         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
5570                 nonleaf_cap = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2;
5571
5572         /* Leaves; reduce slots to keep space for expansion */
5573         nr_nodes = DIV_ROUND_UP(nr_nodes, MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2);
5574         /* Internal nodes */
5575         nr_nodes += DIV_ROUND_UP(nr_nodes, nonleaf_cap);
5576         /* Add working room for split (2 nodes) + new parents */
5577         mas_node_count(mas, nr_nodes + 3);
5578
5579         /* Detect if allocations run out */
5580         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5581
5582         if (!mas_is_err(mas))
5583                 return 0;
5584
5585         ret = xa_err(mas->node);
5586         mas->node = enode;
5587         mas_destroy(mas);
5588         return ret;
5589
5590 }
5591 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_expected_entries);
5592
5593 static inline bool mas_next_setup(struct ma_state *mas, unsigned long max,
5594                 void **entry)
5595 {
5596         bool was_none = mas_is_none(mas);
5597
5598         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5599                 mas->node = MAS_START;
5600
5601         if (mas_is_start(mas))
5602                 *entry = mas_walk(mas); /* Retries on dead nodes handled by mas_walk */
5603
5604         if (mas_is_ptr(mas)) {
5605                 *entry = NULL;
5606                 if (was_none && mas->index == 0) {
5607                         mas->index = mas->last = 0;
5608                         return true;
5609                 }
5610                 mas->index = 1;
5611                 mas->last = ULONG_MAX;
5612                 mas->node = MAS_NONE;
5613                 return true;
5614         }
5615
5616         if (mas_is_none(mas))
5617                 return true;
5618         return false;
5619 }
5620
5621 /**
5622  * mas_next() - Get the next entry.
5623  * @mas: The maple state
5624  * @max: The maximum index to check.
5625  *
5626  * Returns the next entry after @mas->index.
5627  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5628  * Can return the zero entry.
5629  *
5630  * Return: The next entry or %NULL
5631  */
5632 void *mas_next(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5633 {
5634         void *entry = NULL;
5635
5636         if (mas_next_setup(mas, max, &entry))
5637                 return entry;
5638
5639         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_slot */
5640         return mas_next_slot(mas, max, false);
5641 }
5642 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next);
5643
5644 /**
5645  * mas_next_range() - Advance the maple state to the next range
5646  * @mas: The maple state
5647  * @max: The maximum index to check.
5648  *
5649  * Sets @mas->index and @mas->last to the range.
5650  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5651  * Can return the zero entry.
5652  *
5653  * Return: The next entry or %NULL
5654  */
5655 void *mas_next_range(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5656 {
5657         void *entry = NULL;
5658
5659         if (mas_next_setup(mas, max, &entry))
5660                 return entry;
5661
5662         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_slot */
5663         return mas_next_slot(mas, max, true);
5664 }
5665 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next_range);
5666
5667 /**
5668  * mt_next() - get the next value in the maple tree
5669  * @mt: The maple tree
5670  * @index: The start index
5671  * @max: The maximum index to check
5672  *
5673  * Takes RCU read lock internally to protect the search, which does not
5674  * protect the returned pointer after dropping RCU read lock.
5675  * See also: Documentation/core-api/maple_tree.rst
5676  *
5677  * Return: The entry higher than @index or %NULL if nothing is found.
5678  */
5679 void *mt_next(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long max)
5680 {
5681         void *entry = NULL;
5682         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5683
5684         rcu_read_lock();
5685         entry = mas_next(&mas, max);
5686         rcu_read_unlock();
5687         return entry;
5688 }
5689 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_next);
5690
5691 static inline bool mas_prev_setup(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5692                 void **entry)
5693 {
5694         if (mas->index <= min)
5695                 goto none;
5696
5697         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5698                 mas->node = MAS_START;
5699
5700         if (mas_is_start(mas)) {
5701                 mas_walk(mas);
5702                 if (!mas->index)
5703                         goto none;
5704         }
5705
5706         if (unlikely(mas_is_ptr(mas))) {
5707                 if (!mas->index)
5708                         goto none;
5709                 mas->index = mas->last = 0;
5710                 *entry = mas_root(mas);
5711                 return true;
5712         }
5713
5714         if (mas_is_none(mas)) {
5715                 if (mas->index) {
5716                         /* Walked to out-of-range pointer? */
5717                         mas->index = mas->last = 0;
5718                         mas->node = MAS_ROOT;
5719                         *entry = mas_root(mas);
5720                         return true;
5721                 }
5722                 return true;
5723         }
5724
5725         return false;
5726
5727 none:
5728         mas->node = MAS_NONE;
5729         return true;
5730 }
5731
5732 /**
5733  * mas_prev() - Get the previous entry
5734  * @mas: The maple state
5735  * @min: The minimum value to check.
5736  *
5737  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5738  * Will reset mas to MAS_START if the node is MAS_NONE.  Will stop on not
5739  * searchable nodes.
5740  *
5741  * Return: the previous value or %NULL.
5742  */
5743 void *mas_prev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
5744 {
5745         void *entry = NULL;
5746
5747         if (mas_prev_setup(mas, min, &entry))
5748                 return entry;
5749
5750         return mas_prev_slot(mas, min, false);
5751 }
5752 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev);
5753
5754 /**
5755  * mas_prev_range() - Advance to the previous range
5756  * @mas: The maple state
5757  * @min: The minimum value to check.
5758  *
5759  * Sets @mas->index and @mas->last to the range.
5760  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5761  * Will reset mas to MAS_START if the node is MAS_NONE.  Will stop on not
5762  * searchable nodes.
5763  *
5764  * Return: the previous value or %NULL.
5765  */
5766 void *mas_prev_range(struct ma_state *mas, unsigned long min)
5767 {
5768         void *entry = NULL;
5769
5770         if (mas_prev_setup(mas, min, &entry))
5771                 return entry;
5772
5773         return mas_prev_slot(mas, min, true);
5774 }
5775 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev_range);
5776
5777 /**
5778  * mt_prev() - get the previous value in the maple tree
5779  * @mt: The maple tree
5780  * @index: The start index
5781  * @min: The minimum index to check
5782  *
5783  * Takes RCU read lock internally to protect the search, which does not
5784  * protect the returned pointer after dropping RCU read lock.
5785  * See also: Documentation/core-api/maple_tree.rst
5786  *
5787  * Return: The entry before @index or %NULL if nothing is found.
5788  */
5789 void *mt_prev(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long min)
5790 {
5791         void *entry = NULL;
5792         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5793
5794         rcu_read_lock();
5795         entry = mas_prev(&mas, min);
5796         rcu_read_unlock();
5797         return entry;
5798 }
5799 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_prev);
5800
5801 /**
5802  * mas_pause() - Pause a mas_find/mas_for_each to drop the lock.
5803  * @mas: The maple state to pause
5804  *
5805  * Some users need to pause a walk and drop the lock they're holding in
5806  * order to yield to a higher priority thread or carry out an operation
5807  * on an entry.  Those users should call this function before they drop
5808  * the lock.  It resets the @mas to be suitable for the next iteration
5809  * of the loop after the user has reacquired the lock.  If most entries
5810  * found during a walk require you to call mas_pause(), the mt_for_each()
5811  * iterator may be more appropriate.
5812  *
5813  */
5814 void mas_pause(struct ma_state *mas)
5815 {
5816         mas->node = MAS_PAUSE;
5817 }
5818 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_pause);
5819
5820 /**
5821  * mas_find_setup() - Internal function to set up mas_find*().
5822  * @mas: The maple state
5823  * @max: The maximum index
5824  * @entry: Pointer to the entry
5825  *
5826  * Returns: True if entry is the answer, false otherwise.
5827  */
5828 static inline bool mas_find_setup(struct ma_state *mas, unsigned long max,
5829                 void **entry)
5830 {
5831         *entry = NULL;
5832
5833         if (unlikely(mas_is_none(mas))) {
5834                 if (unlikely(mas->last >= max))
5835                         return true;
5836
5837                 mas->index = mas->last;
5838                 mas->node = MAS_START;
5839         } else if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
5840                 if (unlikely(mas->last >= max))
5841                         return true;
5842
5843                 mas->node = MAS_START;
5844                 mas->index = ++mas->last;
5845         } else if (unlikely(mas_is_ptr(mas)))
5846                 goto ptr_out_of_range;
5847
5848         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
5849                 /* First run or continue */
5850                 if (mas->index > max)
5851                         return true;
5852
5853                 *entry = mas_walk(mas);
5854                 if (*entry)
5855                         return true;
5856
5857         }
5858
5859         if (unlikely(!mas_searchable(mas))) {
5860                 if (unlikely(mas_is_ptr(mas)))
5861                         goto ptr_out_of_range;
5862
5863                 return true;
5864         }
5865
5866         if (mas->index == max)
5867                 return true;
5868
5869         return false;
5870
5871 ptr_out_of_range:
5872         mas->node = MAS_NONE;
5873         mas->index = 1;
5874         mas->last = ULONG_MAX;
5875         return true;
5876 }
5877
5878 /**
5879  * mas_find() - On the first call, find the entry at or after mas->index up to
5880  * %max.  Otherwise, find the entry after mas->index.
5881  * @mas: The maple state
5882  * @max: The maximum value to check.
5883  *
5884  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5885  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
5886  * May set @mas->node to MAS_NONE.
5887  *
5888  * Return: The entry or %NULL.
5889  */
5890 void *mas_find(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5891 {
5892         void *entry = NULL;
5893
5894         if (mas_find_setup(mas, max, &entry))
5895                 return entry;
5896
5897         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_slot */
5898         return mas_next_slot(mas, max, false);
5899 }
5900 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find);
5901
5902 /**
5903  * mas_find_range() - On the first call, find the entry at or after
5904  * mas->index up to %max.  Otherwise, advance to the next slot mas->index.
5905  * @mas: The maple state
5906  * @max: The maximum value to check.
5907  *
5908  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5909  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
5910  * May set @mas->node to MAS_NONE.
5911  *
5912  * Return: The entry or %NULL.
5913  */
5914 void *mas_find_range(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5915 {
5916         void *entry;
5917
5918         if (mas_find_setup(mas, max, &entry))
5919                 return entry;
5920
5921         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_slot */
5922         return mas_next_slot(mas, max, true);
5923 }
5924 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_range);
5925
5926 /**
5927  * mas_find_rev_setup() - Internal function to set up mas_find_*_rev()
5928  * @mas: The maple state
5929  * @min: The minimum index
5930  * @entry: Pointer to the entry
5931  *
5932  * Returns: True if entry is the answer, false otherwise.
5933  */
5934 static inline bool mas_find_rev_setup(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5935                 void **entry)
5936 {
5937         *entry = NULL;
5938
5939         if (unlikely(mas_is_none(mas))) {
5940                 if (mas->index <= min)
5941                         goto none;
5942
5943                 mas->last = mas->index;
5944                 mas->node = MAS_START;
5945         }
5946
5947         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
5948                 if (unlikely(mas->index <= min)) {
5949                         mas->node = MAS_NONE;
5950                         return true;
5951                 }
5952                 mas->node = MAS_START;
5953                 mas->last = --mas->index;
5954         }
5955
5956         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
5957                 /* First run or continue */
5958                 if (mas->index < min)
5959                         return true;
5960
5961                 *entry = mas_walk(mas);
5962                 if (*entry)
5963                         return true;
5964         }
5965
5966         if (unlikely(!mas_searchable(mas))) {
5967                 if (mas_is_ptr(mas))
5968                         goto none;
5969
5970                 if (mas_is_none(mas)) {
5971                         /*
5972                          * Walked to the location, and there was nothing so the
5973                          * previous location is 0.
5974                          */
5975                         mas->last = mas->index = 0;
5976                         mas->node = MAS_ROOT;
5977                         *entry = mas_root(mas);
5978                         return true;
5979                 }
5980         }
5981
5982         if (mas->index < min)
5983                 return true;
5984
5985         return false;
5986
5987 none:
5988         mas->node = MAS_NONE;
5989         return true;
5990 }
5991
5992 /**
5993  * mas_find_rev: On the first call, find the first non-null entry at or below
5994  * mas->index down to %min.  Otherwise find the first non-null entry below
5995  * mas->index down to %min.
5996  * @mas: The maple state
5997  * @min: The minimum value to check.
5998  *
5999  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6000  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6001  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6002  *
6003  * Return: The entry or %NULL.
6004  */
6005 void *mas_find_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6006 {
6007         void *entry;
6008
6009         if (mas_find_rev_setup(mas, min, &entry))
6010                 return entry;
6011
6012         /* Retries on dead nodes handled by mas_prev_slot */
6013         return mas_prev_slot(mas, min, false);
6014
6015 }
6016 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_rev);
6017
6018 /**
6019  * mas_find_range_rev: On the first call, find the first non-null entry at or
6020  * below mas->index down to %min.  Otherwise advance to the previous slot after
6021  * mas->index down to %min.
6022  * @mas: The maple state
6023  * @min: The minimum value to check.
6024  *
6025  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6026  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6027  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6028  *
6029  * Return: The entry or %NULL.
6030  */
6031 void *mas_find_range_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6032 {
6033         void *entry;
6034
6035         if (mas_find_rev_setup(mas, min, &entry))
6036                 return entry;
6037
6038         /* Retries on dead nodes handled by mas_prev_slot */
6039         return mas_prev_slot(mas, min, true);
6040 }
6041 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_range_rev);
6042
6043 /**
6044  * mas_erase() - Find the range in which index resides and erase the entire
6045  * range.
6046  * @mas: The maple state
6047  *
6048  * Must hold the write lock.
6049  * Searches for @mas->index, sets @mas->index and @mas->last to the range and
6050  * erases that range.
6051  *
6052  * Return: the entry that was erased or %NULL, @mas->index and @mas->last are updated.
6053  */
6054 void *mas_erase(struct ma_state *mas)
6055 {
6056         void *entry;
6057         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, NULL);
6058
6059         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
6060                 mas->node = MAS_START;
6061
6062         /* Retry unnecessary when holding the write lock. */
6063         entry = mas_state_walk(mas);
6064         if (!entry)
6065                 return NULL;
6066
6067 write_retry:
6068         /* Must reset to ensure spanning writes of last slot are detected */
6069         mas_reset(mas);
6070         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
6071         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6072         if (mas_nomem(mas, GFP_KERNEL))
6073                 goto write_retry;
6074
6075         return entry;
6076 }
6077 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_erase);
6078
6079 /**
6080  * mas_nomem() - Check if there was an error allocating and do the allocation
6081  * if necessary If there are allocations, then free them.
6082  * @mas: The maple state
6083  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6084  * Return: true on allocation, false otherwise.
6085  */
6086 bool mas_nomem(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
6087         __must_hold(mas->tree->ma_lock)
6088 {
6089         if (likely(mas->node != MA_ERROR(-ENOMEM))) {
6090                 mas_destroy(mas);
6091                 return false;
6092         }
6093
6094         if (gfpflags_allow_blocking(gfp) && !mt_external_lock(mas->tree)) {
6095                 mtree_unlock(mas->tree);
6096                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6097                 mtree_lock(mas->tree);
6098         } else {
6099                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6100         }
6101
6102         if (!mas_allocated(mas))
6103                 return false;
6104
6105         mas->node = MAS_START;
6106         return true;
6107 }
6108
6109 void __init maple_tree_init(void)
6110 {
6111         maple_node_cache = kmem_cache_create("maple_node",
6112                         sizeof(struct maple_node), sizeof(struct maple_node),
6113                         SLAB_PANIC, NULL);
6114 }
6115
6116 /**
6117  * mtree_load() - Load a value stored in a maple tree
6118  * @mt: The maple tree
6119  * @index: The index to load
6120  *
6121  * Return: the entry or %NULL
6122  */
6123 void *mtree_load(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6124 {
6125         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6126         void *entry;
6127
6128         trace_ma_read(__func__, &mas);
6129         rcu_read_lock();
6130 retry:
6131         entry = mas_start(&mas);
6132         if (unlikely(mas_is_none(&mas)))
6133                 goto unlock;
6134
6135         if (unlikely(mas_is_ptr(&mas))) {
6136                 if (index)
6137                         entry = NULL;
6138
6139                 goto unlock;
6140         }
6141
6142         entry = mtree_lookup_walk(&mas);
6143         if (!entry && unlikely(mas_is_start(&mas)))
6144                 goto retry;
6145 unlock:
6146         rcu_read_unlock();
6147         if (xa_is_zero(entry))
6148                 return NULL;
6149
6150         return entry;
6151 }
6152 EXPORT_SYMBOL(mtree_load);
6153
6154 /**
6155  * mtree_store_range() - Store an entry at a given range.
6156  * @mt: The maple tree
6157  * @index: The start of the range
6158  * @last: The end of the range
6159  * @entry: The entry to store
6160  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6161  *
6162  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6163  * be allocated.
6164  */
6165 int mtree_store_range(struct maple_tree *mt, unsigned long index,
6166                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6167 {
6168         MA_STATE(mas, mt, index, last);
6169         MA_WR_STATE(wr_mas, &mas, entry);
6170
6171         trace_ma_write(__func__, &mas, 0, entry);
6172         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6173                 return -EINVAL;
6174
6175         if (index > last)
6176                 return -EINVAL;
6177
6178         mtree_lock(mt);
6179 retry:
6180         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6181         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6182                 goto retry;
6183
6184         mtree_unlock(mt);
6185         if (mas_is_err(&mas))
6186                 return xa_err(mas.node);
6187
6188         return 0;
6189 }
6190 EXPORT_SYMBOL(mtree_store_range);
6191
6192 /**
6193  * mtree_store() - Store an entry at a given index.
6194  * @mt: The maple tree
6195  * @index: The index to store the value
6196  * @entry: The entry to store
6197  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6198  *
6199  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6200  * be allocated.
6201  */
6202 int mtree_store(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6203                  gfp_t gfp)
6204 {
6205         return mtree_store_range(mt, index, index, entry, gfp);
6206 }
6207 EXPORT_SYMBOL(mtree_store);
6208
6209 /**
6210  * mtree_insert_range() - Insert an entry at a given range if there is no value.
6211  * @mt: The maple tree
6212  * @first: The start of the range
6213  * @last: The end of the range
6214  * @entry: The entry to store
6215  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6216  *
6217  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6218  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6219  */
6220 int mtree_insert_range(struct maple_tree *mt, unsigned long first,
6221                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6222 {
6223         MA_STATE(ms, mt, first, last);
6224
6225         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6226                 return -EINVAL;
6227
6228         if (first > last)
6229                 return -EINVAL;
6230
6231         mtree_lock(mt);
6232 retry:
6233         mas_insert(&ms, entry);
6234         if (mas_nomem(&ms, gfp))
6235                 goto retry;
6236
6237         mtree_unlock(mt);
6238         if (mas_is_err(&ms))
6239                 return xa_err(ms.node);
6240
6241         return 0;
6242 }
6243 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert_range);
6244
6245 /**
6246  * mtree_insert() - Insert an entry at a given index if there is no value.
6247  * @mt: The maple tree
6248  * @index : The index to store the value
6249  * @entry: The entry to store
6250  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6251  *
6252  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6253  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6254  */
6255 int mtree_insert(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6256                  gfp_t gfp)
6257 {
6258         return mtree_insert_range(mt, index, index, entry, gfp);
6259 }
6260 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert);
6261
6262 int mtree_alloc_range(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6263                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6264                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6265 {
6266         int ret = 0;
6267
6268         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
6269         if (!mt_is_alloc(mt))
6270                 return -EINVAL;
6271
6272         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6273                 return -EINVAL;
6274
6275         mtree_lock(mt);
6276 retry:
6277         ret = mas_empty_area(&mas, min, max, size);
6278         if (ret)
6279                 goto unlock;
6280
6281         mas_insert(&mas, entry);
6282         /*
6283          * mas_nomem() may release the lock, causing the allocated area
6284          * to be unavailable, so try to allocate a free area again.
6285          */
6286         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6287                 goto retry;
6288
6289         if (mas_is_err(&mas))
6290                 ret = xa_err(mas.node);
6291         else
6292                 *startp = mas.index;
6293
6294 unlock:
6295         mtree_unlock(mt);
6296         return ret;
6297 }
6298 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_range);
6299
6300 int mtree_alloc_rrange(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6301                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6302                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6303 {
6304         int ret = 0;
6305
6306         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
6307         if (!mt_is_alloc(mt))
6308                 return -EINVAL;
6309
6310         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6311                 return -EINVAL;
6312
6313         mtree_lock(mt);
6314 retry:
6315         ret = mas_empty_area_rev(&mas, min, max, size);
6316         if (ret)
6317                 goto unlock;
6318
6319         mas_insert(&mas, entry);
6320         /*
6321          * mas_nomem() may release the lock, causing the allocated area
6322          * to be unavailable, so try to allocate a free area again.
6323          */
6324         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6325                 goto retry;
6326
6327         if (mas_is_err(&mas))
6328                 ret = xa_err(mas.node);
6329         else
6330                 *startp = mas.index;
6331
6332 unlock:
6333         mtree_unlock(mt);
6334         return ret;
6335 }
6336 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_rrange);
6337
6338 /**
6339  * mtree_erase() - Find an index and erase the entire range.
6340  * @mt: The maple tree
6341  * @index: The index to erase
6342  *
6343  * Erasing is the same as a walk to an entry then a store of a NULL to that
6344  * ENTIRE range.  In fact, it is implemented as such using the advanced API.
6345  *
6346  * Return: The entry stored at the @index or %NULL
6347  */
6348 void *mtree_erase(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6349 {
6350         void *entry = NULL;
6351
6352         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6353         trace_ma_op(__func__, &mas);
6354
6355         mtree_lock(mt);
6356         entry = mas_erase(&mas);
6357         mtree_unlock(mt);
6358
6359         return entry;
6360 }
6361 EXPORT_SYMBOL(mtree_erase);
6362
6363 /**
6364  * __mt_destroy() - Walk and free all nodes of a locked maple tree.
6365  * @mt: The maple tree
6366  *
6367  * Note: Does not handle locking.
6368  */
6369 void __mt_destroy(struct maple_tree *mt)
6370 {
6371         void *root = mt_root_locked(mt);
6372
6373         rcu_assign_pointer(mt->ma_root, NULL);
6374         if (xa_is_node(root))
6375                 mte_destroy_walk(root, mt);
6376
6377         mt->ma_flags = 0;
6378 }
6379 EXPORT_SYMBOL_GPL(__mt_destroy);
6380
6381 /**
6382  * mtree_destroy() - Destroy a maple tree
6383  * @mt: The maple tree
6384  *
6385  * Frees all resources used by the tree.  Handles locking.
6386  */
6387 void mtree_destroy(struct maple_tree *mt)
6388 {
6389         mtree_lock(mt);
6390         __mt_destroy(mt);
6391         mtree_unlock(mt);
6392 }
6393 EXPORT_SYMBOL(mtree_destroy);
6394
6395 /**
6396  * mt_find() - Search from the start up until an entry is found.
6397  * @mt: The maple tree
6398  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6399  * @max: The maximum value of the search range
6400  *
6401  * Takes RCU read lock internally to protect the search, which does not
6402  * protect the returned pointer after dropping RCU read lock.
6403  * See also: Documentation/core-api/maple_tree.rst
6404  *
6405  * In case that an entry is found @index is updated to point to the next
6406  * possible entry independent whether the found entry is occupying a
6407  * single index or a range if indices.
6408  *
6409  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6410  */
6411 void *mt_find(struct maple_tree *mt, unsigned long *index, unsigned long max)
6412 {
6413         MA_STATE(mas, mt, *index, *index);
6414         void *entry;
6415 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6416         unsigned long copy = *index;
6417 #endif
6418
6419         trace_ma_read(__func__, &mas);
6420
6421         if ((*index) > max)
6422                 return NULL;
6423
6424         rcu_read_lock();
6425 retry:
6426         entry = mas_state_walk(&mas);
6427         if (mas_is_start(&mas))
6428                 goto retry;
6429
6430         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6431                 entry = NULL;
6432
6433         if (entry)
6434                 goto unlock;
6435
6436         while (mas_searchable(&mas) && (mas.last < max)) {
6437                 entry = mas_next_entry(&mas, max);
6438                 if (likely(entry && !xa_is_zero(entry)))
6439                         break;
6440         }
6441
6442         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6443                 entry = NULL;
6444 unlock:
6445         rcu_read_unlock();
6446         if (likely(entry)) {
6447                 *index = mas.last + 1;
6448 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6449                 if (MT_WARN_ON(mt, (*index) && ((*index) <= copy)))
6450                         pr_err("index not increased! %lx <= %lx\n",
6451                                *index, copy);
6452 #endif
6453         }
6454
6455         return entry;
6456 }
6457 EXPORT_SYMBOL(mt_find);
6458
6459 /**
6460  * mt_find_after() - Search from the start up until an entry is found.
6461  * @mt: The maple tree
6462  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6463  * @max: The maximum value to check
6464  *
6465  * Same as mt_find() except that it checks @index for 0 before
6466  * searching. If @index == 0, the search is aborted. This covers a wrap
6467  * around of @index to 0 in an iterator loop.
6468  *
6469  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6470  */
6471 void *mt_find_after(struct maple_tree *mt, unsigned long *index,
6472                     unsigned long max)
6473 {
6474         if (!(*index))
6475                 return NULL;
6476
6477         return mt_find(mt, index, max);
6478 }
6479 EXPORT_SYMBOL(mt_find_after);
6480
6481 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6482 atomic_t maple_tree_tests_run;
6483 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_run);
6484 atomic_t maple_tree_tests_passed;
6485 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_passed);
6486
6487 #ifndef __KERNEL__
6488 extern void kmem_cache_set_non_kernel(struct kmem_cache *, unsigned int);
6489 void mt_set_non_kernel(unsigned int val)
6490 {
6491         kmem_cache_set_non_kernel(maple_node_cache, val);
6492 }
6493
6494 extern unsigned long kmem_cache_get_alloc(struct kmem_cache *);
6495 unsigned long mt_get_alloc_size(void)
6496 {
6497         return kmem_cache_get_alloc(maple_node_cache);
6498 }
6499
6500 extern void kmem_cache_zero_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6501 void mt_zero_nr_tallocated(void)
6502 {
6503         kmem_cache_zero_nr_tallocated(maple_node_cache);
6504 }
6505
6506 extern unsigned int kmem_cache_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6507 unsigned int mt_nr_tallocated(void)
6508 {
6509         return kmem_cache_nr_tallocated(maple_node_cache);
6510 }
6511
6512 extern unsigned int kmem_cache_nr_allocated(struct kmem_cache *);
6513 unsigned int mt_nr_allocated(void)
6514 {
6515         return kmem_cache_nr_allocated(maple_node_cache);
6516 }
6517
6518 /*
6519  * mas_dead_node() - Check if the maple state is pointing to a dead node.
6520  * @mas: The maple state
6521  * @index: The index to restore in @mas.
6522  *
6523  * Used in test code.
6524  * Return: 1 if @mas has been reset to MAS_START, 0 otherwise.
6525  */
6526 static inline int mas_dead_node(struct ma_state *mas, unsigned long index)
6527 {
6528         if (unlikely(!mas_searchable(mas) || mas_is_start(mas)))
6529                 return 0;
6530
6531         if (likely(!mte_dead_node(mas->node)))
6532                 return 0;
6533
6534         mas_rewalk(mas, index);
6535         return 1;
6536 }
6537
6538 void mt_cache_shrink(void)
6539 {
6540 }
6541 #else
6542 /*
6543  * mt_cache_shrink() - For testing, don't use this.
6544  *
6545  * Certain testcases can trigger an OOM when combined with other memory
6546  * debugging configuration options.  This function is used to reduce the
6547  * possibility of an out of memory even due to kmem_cache objects remaining
6548  * around for longer than usual.
6549  */
6550 void mt_cache_shrink(void)
6551 {
6552         kmem_cache_shrink(maple_node_cache);
6553
6554 }
6555 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_cache_shrink);
6556
6557 #endif /* not defined __KERNEL__ */
6558 /*
6559  * mas_get_slot() - Get the entry in the maple state node stored at @offset.
6560  * @mas: The maple state
6561  * @offset: The offset into the slot array to fetch.
6562  *
6563  * Return: The entry stored at @offset.
6564  */
6565 static inline struct maple_enode *mas_get_slot(struct ma_state *mas,
6566                 unsigned char offset)
6567 {
6568         return mas_slot(mas, ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node)),
6569                         offset);
6570 }
6571
6572 /* Depth first search, post-order */
6573 static void mas_dfs_postorder(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6574 {
6575
6576         struct maple_enode *p = MAS_NONE, *mn = mas->node;
6577         unsigned long p_min, p_max;
6578
6579         mas_next_node(mas, mas_mn(mas), max);
6580         if (!mas_is_none(mas))
6581                 return;
6582
6583         if (mte_is_root(mn))
6584                 return;
6585
6586         mas->node = mn;
6587         mas_ascend(mas);
6588         do {
6589                 p = mas->node;
6590                 p_min = mas->min;
6591                 p_max = mas->max;
6592                 mas_prev_node(mas, 0);
6593         } while (!mas_is_none(mas));
6594
6595         mas->node = p;
6596         mas->max = p_max;
6597         mas->min = p_min;
6598 }
6599
6600 /* Tree validations */
6601 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6602                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth,
6603                 enum mt_dump_format format);
6604 static void mt_dump_range(unsigned long min, unsigned long max,
6605                           unsigned int depth, enum mt_dump_format format)
6606 {
6607         static const char spaces[] = "                                ";
6608
6609         switch(format) {
6610         case mt_dump_hex:
6611                 if (min == max)
6612                         pr_info("%.*s%lx: ", depth * 2, spaces, min);
6613                 else
6614                         pr_info("%.*s%lx-%lx: ", depth * 2, spaces, min, max);
6615                 break;
6616         default:
6617         case mt_dump_dec:
6618                 if (min == max)
6619                         pr_info("%.*s%lu: ", depth * 2, spaces, min);
6620                 else
6621                         pr_info("%.*s%lu-%lu: ", depth * 2, spaces, min, max);
6622         }
6623 }
6624
6625 static void mt_dump_entry(void *entry, unsigned long min, unsigned long max,
6626                           unsigned int depth, enum mt_dump_format format)
6627 {
6628         mt_dump_range(min, max, depth, format);
6629
6630         if (xa_is_value(entry))
6631                 pr_cont("value %ld (0x%lx) [%p]\n", xa_to_value(entry),
6632                                 xa_to_value(entry), entry);
6633         else if (xa_is_zero(entry))
6634                 pr_cont("zero (%ld)\n", xa_to_internal(entry));
6635         else if (mt_is_reserved(entry))
6636                 pr_cont("UNKNOWN ENTRY (%p)\n", entry);
6637         else
6638                 pr_cont("%p\n", entry);
6639 }
6640
6641 static void mt_dump_range64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6642                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth,
6643                 enum mt_dump_format format)
6644 {
6645         struct maple_range_64 *node = &mte_to_node(entry)->mr64;
6646         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6647         unsigned long first = min;
6648         int i;
6649
6650         pr_cont(" contents: ");
6651         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1; i++) {
6652                 switch(format) {
6653                 case mt_dump_hex:
6654                         pr_cont("%p %lX ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6655                         break;
6656                 default:
6657                 case mt_dump_dec:
6658                         pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6659                 }
6660         }
6661         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6662         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS; i++) {
6663                 unsigned long last = max;
6664
6665                 if (i < (MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1))
6666                         last = node->pivot[i];
6667                 else if (!node->slot[i] && max != mt_node_max(entry))
6668                         break;
6669                 if (last == 0 && i > 0)
6670                         break;
6671                 if (leaf)
6672                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6673                                         first, last, depth + 1, format);
6674                 else if (node->slot[i])
6675                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6676                                         first, last, depth + 1, format);
6677
6678                 if (last == max)
6679                         break;
6680                 if (last > max) {
6681                         switch(format) {
6682                         case mt_dump_hex:
6683                                 pr_err("node %p last (%lx) > max (%lx) at pivot %d!\n",
6684                                         node, last, max, i);
6685                                 break;
6686                         default:
6687                         case mt_dump_dec:
6688                                 pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6689                                         node, last, max, i);
6690                         }
6691                 }
6692                 first = last + 1;
6693         }
6694 }
6695
6696 static void mt_dump_arange64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6697         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth,
6698         enum mt_dump_format format)
6699 {
6700         struct maple_arange_64 *node = &mte_to_node(entry)->ma64;
6701         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6702         unsigned long first = min;
6703         int i;
6704
6705         pr_cont(" contents: ");
6706         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++) {
6707                 switch (format) {
6708                 case mt_dump_hex:
6709                         pr_cont("%lx ", node->gap[i]);
6710                         break;
6711                 default:
6712                 case mt_dump_dec:
6713                         pr_cont("%lu ", node->gap[i]);
6714                 }
6715         }
6716         pr_cont("| %02X %02X| ", node->meta.end, node->meta.gap);
6717         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1; i++) {
6718                 switch (format) {
6719                 case mt_dump_hex:
6720                         pr_cont("%p %lX ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6721                         break;
6722                 default:
6723                 case mt_dump_dec:
6724                         pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6725                 }
6726         }
6727         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6728         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++) {
6729                 unsigned long last = max;
6730
6731                 if (i < (MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1))
6732                         last = node->pivot[i];
6733                 else if (!node->slot[i])
6734                         break;
6735                 if (last == 0 && i > 0)
6736                         break;
6737                 if (leaf)
6738                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6739                                         first, last, depth + 1, format);
6740                 else if (node->slot[i])
6741                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6742                                         first, last, depth + 1, format);
6743
6744                 if (last == max)
6745                         break;
6746                 if (last > max) {
6747                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6748                                         node, last, max, i);
6749                         break;
6750                 }
6751                 first = last + 1;
6752         }
6753 }
6754
6755 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6756                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth,
6757                 enum mt_dump_format format)
6758 {
6759         struct maple_node *node = mte_to_node(entry);
6760         unsigned int type = mte_node_type(entry);
6761         unsigned int i;
6762
6763         mt_dump_range(min, max, depth, format);
6764
6765         pr_cont("node %p depth %d type %d parent %p", node, depth, type,
6766                         node ? node->parent : NULL);
6767         switch (type) {
6768         case maple_dense:
6769                 pr_cont("\n");
6770                 for (i = 0; i < MAPLE_NODE_SLOTS; i++) {
6771                         if (min + i > max)
6772                                 pr_cont("OUT OF RANGE: ");
6773                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6774                                         min + i, min + i, depth, format);
6775                 }
6776                 break;
6777         case maple_leaf_64:
6778         case maple_range_64:
6779                 mt_dump_range64(mt, entry, min, max, depth, format);
6780                 break;
6781         case maple_arange_64:
6782                 mt_dump_arange64(mt, entry, min, max, depth, format);
6783                 break;
6784
6785         default:
6786                 pr_cont(" UNKNOWN TYPE\n");
6787         }
6788 }
6789
6790 void mt_dump(const struct maple_tree *mt, enum mt_dump_format format)
6791 {
6792         void *entry = rcu_dereference_check(mt->ma_root, mt_locked(mt));
6793
6794         pr_info("maple_tree(%p) flags %X, height %u root %p\n",
6795                  mt, mt->ma_flags, mt_height(mt), entry);
6796         if (!xa_is_node(entry))
6797                 mt_dump_entry(entry, 0, 0, 0, format);
6798         else if (entry)
6799                 mt_dump_node(mt, entry, 0, mt_node_max(entry), 0, format);
6800 }
6801 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_dump);
6802
6803 /*
6804  * Calculate the maximum gap in a node and check if that's what is reported in
6805  * the parent (unless root).
6806  */
6807 static void mas_validate_gaps(struct ma_state *mas)
6808 {
6809         struct maple_enode *mte = mas->node;
6810         struct maple_node *p_mn, *node = mte_to_node(mte);
6811         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
6812         unsigned long gap = 0, max_gap = 0;
6813         unsigned long p_end, p_start = mas->min;
6814         unsigned char p_slot, offset;
6815         unsigned long *gaps = NULL;
6816         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, mt);
6817         unsigned int i;
6818
6819         if (ma_is_dense(mt)) {
6820                 for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6821                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6822                                 if (gap > max_gap)
6823                                         max_gap = gap;
6824                                 gap = 0;
6825                                 continue;
6826                         }
6827                         gap++;
6828                 }
6829                 goto counted;
6830         }
6831
6832         gaps = ma_gaps(node, mt);
6833         for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6834                 p_end = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, mt);
6835
6836                 if (!gaps) {
6837                         if (!mas_get_slot(mas, i))
6838                                 gap = p_end - p_start + 1;
6839                 } else {
6840                         void *entry = mas_get_slot(mas, i);
6841
6842                         gap = gaps[i];
6843                         MT_BUG_ON(mas->tree, !entry);
6844
6845                         if (gap > p_end - p_start + 1) {
6846                                 pr_err("%p[%u] %lu >= %lu - %lu + 1 (%lu)\n",
6847                                        mas_mn(mas), i, gap, p_end, p_start,
6848                                        p_end - p_start + 1);
6849                                 MT_BUG_ON(mas->tree, gap > p_end - p_start + 1);
6850                         }
6851                 }
6852
6853                 if (gap > max_gap)
6854                         max_gap = gap;
6855
6856                 p_start = p_end + 1;
6857                 if (p_end >= mas->max)
6858                         break;
6859         }
6860
6861 counted:
6862         if (mt == maple_arange_64) {
6863                 offset = ma_meta_gap(node, mt);
6864                 if (offset > i) {
6865                         pr_err("gap offset %p[%u] is invalid\n", node, offset);
6866                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
6867                 }
6868
6869                 if (gaps[offset] != max_gap) {
6870                         pr_err("gap %p[%u] is not the largest gap %lu\n",
6871                                node, offset, max_gap);
6872                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
6873                 }
6874
6875                 MT_BUG_ON(mas->tree, !gaps);
6876                 for (i++ ; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6877                         if (gaps[i] != 0) {
6878                                 pr_err("gap %p[%u] beyond node limit != 0\n",
6879                                        node, i);
6880                                 MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
6881                         }
6882                 }
6883         }
6884
6885         if (mte_is_root(mte))
6886                 return;
6887
6888         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
6889         p_mn = mte_parent(mte);
6890         MT_BUG_ON(mas->tree, max_gap > mas->max);
6891         if (ma_gaps(p_mn, mas_parent_type(mas, mte))[p_slot] != max_gap) {
6892                 pr_err("gap %p[%u] != %lu\n", p_mn, p_slot, max_gap);
6893                 mt_dump(mas->tree, mt_dump_hex);
6894                 MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
6895         }
6896 }
6897
6898 static void mas_validate_parent_slot(struct ma_state *mas)
6899 {
6900         struct maple_node *parent;
6901         struct maple_enode *node;
6902         enum maple_type p_type;
6903         unsigned char p_slot;
6904         void __rcu **slots;
6905         int i;
6906
6907         if (mte_is_root(mas->node))
6908                 return;
6909
6910         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
6911         p_type = mas_parent_type(mas, mas->node);
6912         parent = mte_parent(mas->node);
6913         slots = ma_slots(parent, p_type);
6914         MT_BUG_ON(mas->tree, mas_mn(mas) == parent);
6915
6916         /* Check prev/next parent slot for duplicate node entry */
6917
6918         for (i = 0; i < mt_slots[p_type]; i++) {
6919                 node = mas_slot(mas, slots, i);
6920                 if (i == p_slot) {
6921                         if (node != mas->node)
6922                                 pr_err("parent %p[%u] does not have %p\n",
6923                                         parent, i, mas_mn(mas));
6924                         MT_BUG_ON(mas->tree, node != mas->node);
6925                 } else if (node == mas->node) {
6926                         pr_err("Invalid child %p at parent %p[%u] p_slot %u\n",
6927                                mas_mn(mas), parent, i, p_slot);
6928                         MT_BUG_ON(mas->tree, node == mas->node);
6929                 }
6930         }
6931 }
6932
6933 static void mas_validate_child_slot(struct ma_state *mas)
6934 {
6935         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
6936         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
6937         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mas->node), type);
6938         struct maple_enode *child;
6939         unsigned char i;
6940
6941         if (mte_is_leaf(mas->node))
6942                 return;
6943
6944         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
6945                 child = mas_slot(mas, slots, i);
6946
6947                 if (!child) {
6948                         pr_err("Non-leaf node lacks child at %p[%u]\n",
6949                                mas_mn(mas), i);
6950                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
6951                 }
6952
6953                 if (mte_parent_slot(child) != i) {
6954                         pr_err("Slot error at %p[%u]: child %p has pslot %u\n",
6955                                mas_mn(mas), i, mte_to_node(child),
6956                                mte_parent_slot(child));
6957                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
6958                 }
6959
6960                 if (mte_parent(child) != mte_to_node(mas->node)) {
6961                         pr_err("child %p has parent %p not %p\n",
6962                                mte_to_node(child), mte_parent(child),
6963                                mte_to_node(mas->node));
6964                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
6965                 }
6966
6967                 if (i < mt_pivots[type] && pivots[i] == mas->max)
6968                         break;
6969         }
6970 }
6971
6972 /*
6973  * Validate all pivots are within mas->min and mas->max, check metadata ends
6974  * where the maximum ends and ensure there is no slots or pivots set outside of
6975  * the end of the data.
6976  */
6977 static void mas_validate_limits(struct ma_state *mas)
6978 {
6979         int i;
6980         unsigned long prev_piv = 0;
6981         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
6982         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
6983         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
6984
6985         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
6986                 unsigned long piv;
6987
6988                 piv = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, type);
6989
6990                 if (!piv && (i != 0)) {
6991                         pr_err("Missing node limit pivot at %p[%u]",
6992                                mas_mn(mas), i);
6993                         MAS_WARN_ON(mas, 1);
6994                 }
6995
6996                 if (prev_piv > piv) {
6997                         pr_err("%p[%u] piv %lu < prev_piv %lu\n",
6998                                 mas_mn(mas), i, piv, prev_piv);
6999                         MAS_WARN_ON(mas, piv < prev_piv);
7000                 }
7001
7002                 if (piv < mas->min) {
7003                         pr_err("%p[%u] %lu < %lu\n", mas_mn(mas), i,
7004                                 piv, mas->min);
7005                         MAS_WARN_ON(mas, piv < mas->min);
7006                 }
7007                 if (piv > mas->max) {
7008                         pr_err("%p[%u] %lu > %lu\n", mas_mn(mas), i,
7009                                 piv, mas->max);
7010                         MAS_WARN_ON(mas, piv > mas->max);
7011                 }
7012                 prev_piv = piv;
7013                 if (piv == mas->max)
7014                         break;
7015         }
7016
7017         if (mas_data_end(mas) != i) {
7018                 pr_err("node%p: data_end %u != the last slot offset %u\n",
7019                        mas_mn(mas), mas_data_end(mas), i);
7020                 MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7021         }
7022
7023         for (i += 1; i < mt_slots[type]; i++) {
7024                 void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7025
7026                 if (entry && (i != mt_slots[type] - 1)) {
7027                         pr_err("%p[%u] should not have entry %p\n", mas_mn(mas),
7028                                i, entry);
7029                         MT_BUG_ON(mas->tree, entry != NULL);
7030                 }
7031
7032                 if (i < mt_pivots[type]) {
7033                         unsigned long piv = pivots[i];
7034
7035                         if (!piv)
7036                                 continue;
7037
7038                         pr_err("%p[%u] should not have piv %lu\n",
7039                                mas_mn(mas), i, piv);
7040                         MAS_WARN_ON(mas, i < mt_pivots[type] - 1);
7041                 }
7042         }
7043 }
7044
7045 static void mt_validate_nulls(struct maple_tree *mt)
7046 {
7047         void *entry, *last = (void *)1;
7048         unsigned char offset = 0;
7049         void __rcu **slots;
7050         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7051
7052         mas_start(&mas);
7053         if (mas_is_none(&mas) || (mas.node == MAS_ROOT))
7054                 return;
7055
7056         while (!mte_is_leaf(mas.node))
7057                 mas_descend(&mas);
7058
7059         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), mte_node_type(mas.node));
7060         do {
7061                 entry = mas_slot(&mas, slots, offset);
7062                 if (!last && !entry) {
7063                         pr_err("Sequential nulls end at %p[%u]\n",
7064                                 mas_mn(&mas), offset);
7065                 }
7066                 MT_BUG_ON(mt, !last && !entry);
7067                 last = entry;
7068                 if (offset == mas_data_end(&mas)) {
7069                         mas_next_node(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX);
7070                         if (mas_is_none(&mas))
7071                                 return;
7072                         offset = 0;
7073                         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node),
7074                                          mte_node_type(mas.node));
7075                 } else {
7076                         offset++;
7077                 }
7078
7079         } while (!mas_is_none(&mas));
7080 }
7081
7082 /*
7083  * validate a maple tree by checking:
7084  * 1. The limits (pivots are within mas->min to mas->max)
7085  * 2. The gap is correctly set in the parents
7086  */
7087 void mt_validate(struct maple_tree *mt)
7088 {
7089         unsigned char end;
7090
7091         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7092         rcu_read_lock();
7093         mas_start(&mas);
7094         if (!mas_searchable(&mas))
7095                 goto done;
7096
7097         while (!mte_is_leaf(mas.node))
7098                 mas_descend(&mas);
7099
7100         while (!mas_is_none(&mas)) {
7101                 MAS_WARN_ON(&mas, mte_dead_node(mas.node));
7102                 end = mas_data_end(&mas);
7103                 if (MAS_WARN_ON(&mas, (end < mt_min_slot_count(mas.node)) &&
7104                                 (mas.max != ULONG_MAX))) {
7105                         pr_err("Invalid size %u of %p\n", end, mas_mn(&mas));
7106                 }
7107
7108                 mas_validate_parent_slot(&mas);
7109                 mas_validate_limits(&mas);
7110                 mas_validate_child_slot(&mas);
7111                 if (mt_is_alloc(mt))
7112                         mas_validate_gaps(&mas);
7113                 mas_dfs_postorder(&mas, ULONG_MAX);
7114         }
7115         mt_validate_nulls(mt);
7116 done:
7117         rcu_read_unlock();
7118
7119 }
7120 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_validate);
7121
7122 void mas_dump(const struct ma_state *mas)
7123 {
7124         pr_err("MAS: tree=%p enode=%p ", mas->tree, mas->node);
7125         if (mas_is_none(mas))
7126                 pr_err("(MAS_NONE) ");
7127         else if (mas_is_ptr(mas))
7128                 pr_err("(MAS_ROOT) ");
7129         else if (mas_is_start(mas))
7130                  pr_err("(MAS_START) ");
7131         else if (mas_is_paused(mas))
7132                 pr_err("(MAS_PAUSED) ");
7133
7134         pr_err("[%u] index=%lx last=%lx\n", mas->offset, mas->index, mas->last);
7135         pr_err("     min=%lx max=%lx alloc=%p, depth=%u, flags=%x\n",
7136                mas->min, mas->max, mas->alloc, mas->depth, mas->mas_flags);
7137         if (mas->index > mas->last)
7138                 pr_err("Check index & last\n");
7139 }
7140 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_dump);
7141
7142 void mas_wr_dump(const struct ma_wr_state *wr_mas)
7143 {
7144         pr_err("WR_MAS: node=%p r_min=%lx r_max=%lx\n",
7145                wr_mas->node, wr_mas->r_min, wr_mas->r_max);
7146         pr_err("        type=%u off_end=%u, node_end=%u, end_piv=%lx\n",
7147                wr_mas->type, wr_mas->offset_end, wr_mas->node_end,
7148                wr_mas->end_piv);
7149 }
7150 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_wr_dump);
7151
7152 #endif /* CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE */