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