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