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