Merge tag 'landlock-6.1-rc4' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/mic...
[platform/kernel/linux-starfive.git] / lib / maple_tree.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
2 /*
3  * Maple Tree implementation
4  * Copyright (c) 2018-2022 Oracle Corporation
5  * Authors: Liam R. Howlett <Liam.Howlett@oracle.com>
6  *          Matthew Wilcox <willy@infradead.org>
7  */
8
9 /*
10  * DOC: Interesting implementation details of the Maple Tree
11  *
12  * Each node type has a number of slots for entries and a number of slots for
13  * pivots.  In the case of dense nodes, the pivots are implied by the position
14  * and are simply the slot index + the minimum of the node.
15  *
16  * In regular B-Tree terms, pivots are called keys.  The term pivot is used to
17  * indicate that the tree is specifying ranges,  Pivots may appear in the
18  * subtree with an entry attached to the value where as keys are unique to a
19  * specific position of a B-tree.  Pivot values are inclusive of the slot with
20  * the same index.
21  *
22  *
23  * The following illustrates the layout of a range64 nodes slots and pivots.
24  *
25  *
26  *  Slots -> | 0 | 1 | 2 | ... | 12 | 13 | 14 | 15 |
27  *           ┬   ┬   ┬   ┬     ┬    ┬    ┬    ┬    ┬
28  *           │   │   │   │     │    │    │    │    └─ Implied maximum
29  *           │   │   │   │     │    │    │    └─ Pivot 14
30  *           │   │   │   │     │    │    └─ Pivot 13
31  *           │   │   │   │     │    └─ Pivot 12
32  *           │   │   │   │     └─ Pivot 11
33  *           │   │   │   └─ Pivot 2
34  *           │   │   └─ Pivot 1
35  *           │   └─ Pivot 0
36  *           └─  Implied minimum
37  *
38  * Slot contents:
39  *  Internal (non-leaf) nodes contain pointers to other nodes.
40  *  Leaf nodes contain entries.
41  *
42  * The location of interest is often referred to as an offset.  All offsets have
43  * a slot, but the last offset has an implied pivot from the node above (or
44  * UINT_MAX for the root node.
45  *
46  * Ranges complicate certain write activities.  When modifying any of
47  * the B-tree variants, it is known that one entry will either be added or
48  * deleted.  When modifying the Maple Tree, one store operation may overwrite
49  * the entire data set, or one half of the tree, or the middle half of the tree.
50  *
51  */
52
53
54 #include <linux/maple_tree.h>
55 #include <linux/xarray.h>
56 #include <linux/types.h>
57 #include <linux/export.h>
58 #include <linux/slab.h>
59 #include <linux/limits.h>
60 #include <asm/barrier.h>
61
62 #define CREATE_TRACE_POINTS
63 #include <trace/events/maple_tree.h>
64
65 #define MA_ROOT_PARENT 1
66
67 /*
68  * Maple state flags
69  * * MA_STATE_BULK              - Bulk insert mode
70  * * MA_STATE_REBALANCE         - Indicate a rebalance during bulk insert
71  * * MA_STATE_PREALLOC          - Preallocated nodes, WARN_ON allocation
72  */
73 #define MA_STATE_BULK           1
74 #define MA_STATE_REBALANCE      2
75 #define MA_STATE_PREALLOC       4
76
77 #define ma_parent_ptr(x) ((struct maple_pnode *)(x))
78 #define ma_mnode_ptr(x) ((struct maple_node *)(x))
79 #define ma_enode_ptr(x) ((struct maple_enode *)(x))
80 static struct kmem_cache *maple_node_cache;
81
82 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
83 static const unsigned long mt_max[] = {
84         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS,
85         [maple_leaf_64]         = ULONG_MAX,
86         [maple_range_64]        = ULONG_MAX,
87         [maple_arange_64]       = ULONG_MAX,
88 };
89 #define mt_node_max(x) mt_max[mte_node_type(x)]
90 #endif
91
92 static const unsigned char mt_slots[] = {
93         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS,
94         [maple_leaf_64]         = MAPLE_RANGE64_SLOTS,
95         [maple_range_64]        = MAPLE_RANGE64_SLOTS,
96         [maple_arange_64]       = MAPLE_ARANGE64_SLOTS,
97 };
98 #define mt_slot_count(x) mt_slots[mte_node_type(x)]
99
100 static const unsigned char mt_pivots[] = {
101         [maple_dense]           = 0,
102         [maple_leaf_64]         = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1,
103         [maple_range_64]        = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1,
104         [maple_arange_64]       = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1,
105 };
106 #define mt_pivot_count(x) mt_pivots[mte_node_type(x)]
107
108 static const unsigned char mt_min_slots[] = {
109         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS / 2,
110         [maple_leaf_64]         = (MAPLE_RANGE64_SLOTS / 2) - 2,
111         [maple_range_64]        = (MAPLE_RANGE64_SLOTS / 2) - 2,
112         [maple_arange_64]       = (MAPLE_ARANGE64_SLOTS / 2) - 1,
113 };
114 #define mt_min_slot_count(x) mt_min_slots[mte_node_type(x)]
115
116 #define MAPLE_BIG_NODE_SLOTS    (MAPLE_RANGE64_SLOTS * 2 + 2)
117 #define MAPLE_BIG_NODE_GAPS     (MAPLE_ARANGE64_SLOTS * 2 + 1)
118
119 struct maple_big_node {
120         struct maple_pnode *parent;
121         unsigned long pivot[MAPLE_BIG_NODE_SLOTS - 1];
122         union {
123                 struct maple_enode *slot[MAPLE_BIG_NODE_SLOTS];
124                 struct {
125                         unsigned long padding[MAPLE_BIG_NODE_GAPS];
126                         unsigned long gap[MAPLE_BIG_NODE_GAPS];
127                 };
128         };
129         unsigned char b_end;
130         enum maple_type type;
131 };
132
133 /*
134  * The maple_subtree_state is used to build a tree to replace a segment of an
135  * existing tree in a more atomic way.  Any walkers of the older tree will hit a
136  * dead node and restart on updates.
137  */
138 struct maple_subtree_state {
139         struct ma_state *orig_l;        /* Original left side of subtree */
140         struct ma_state *orig_r;        /* Original right side of subtree */
141         struct ma_state *l;             /* New left side of subtree */
142         struct ma_state *m;             /* New middle of subtree (rare) */
143         struct ma_state *r;             /* New right side of subtree */
144         struct ma_topiary *free;        /* nodes to be freed */
145         struct ma_topiary *destroy;     /* Nodes to be destroyed (walked and freed) */
146         struct maple_big_node *bn;
147 };
148
149 /* Functions */
150 static inline struct maple_node *mt_alloc_one(gfp_t gfp)
151 {
152         return kmem_cache_alloc(maple_node_cache, gfp | __GFP_ZERO);
153 }
154
155 static inline int mt_alloc_bulk(gfp_t gfp, size_t size, void **nodes)
156 {
157         return kmem_cache_alloc_bulk(maple_node_cache, gfp | __GFP_ZERO, size,
158                                      nodes);
159 }
160
161 static inline void mt_free_bulk(size_t size, void __rcu **nodes)
162 {
163         kmem_cache_free_bulk(maple_node_cache, size, (void **)nodes);
164 }
165
166 static void mt_free_rcu(struct rcu_head *head)
167 {
168         struct maple_node *node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
169
170         kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
171 }
172
173 /*
174  * ma_free_rcu() - Use rcu callback to free a maple node
175  * @node: The node to free
176  *
177  * The maple tree uses the parent pointer to indicate this node is no longer in
178  * use and will be freed.
179  */
180 static void ma_free_rcu(struct maple_node *node)
181 {
182         node->parent = ma_parent_ptr(node);
183         call_rcu(&node->rcu, mt_free_rcu);
184 }
185
186 static unsigned int mt_height(const struct maple_tree *mt)
187 {
188         return (mt->ma_flags & MT_FLAGS_HEIGHT_MASK) >> MT_FLAGS_HEIGHT_OFFSET;
189 }
190
191 static void mas_set_height(struct ma_state *mas)
192 {
193         unsigned int new_flags = mas->tree->ma_flags;
194
195         new_flags &= ~MT_FLAGS_HEIGHT_MASK;
196         BUG_ON(mas->depth > MAPLE_HEIGHT_MAX);
197         new_flags |= mas->depth << MT_FLAGS_HEIGHT_OFFSET;
198         mas->tree->ma_flags = new_flags;
199 }
200
201 static unsigned int mas_mt_height(struct ma_state *mas)
202 {
203         return mt_height(mas->tree);
204 }
205
206 static inline enum maple_type mte_node_type(const struct maple_enode *entry)
207 {
208         return ((unsigned long)entry >> MAPLE_NODE_TYPE_SHIFT) &
209                 MAPLE_NODE_TYPE_MASK;
210 }
211
212 static inline bool ma_is_dense(const enum maple_type type)
213 {
214         return type < maple_leaf_64;
215 }
216
217 static inline bool ma_is_leaf(const enum maple_type type)
218 {
219         return type < maple_range_64;
220 }
221
222 static inline bool mte_is_leaf(const struct maple_enode *entry)
223 {
224         return ma_is_leaf(mte_node_type(entry));
225 }
226
227 /*
228  * We also reserve values with the bottom two bits set to '10' which are
229  * below 4096
230  */
231 static inline bool mt_is_reserved(const void *entry)
232 {
233         return ((unsigned long)entry < MAPLE_RESERVED_RANGE) &&
234                 xa_is_internal(entry);
235 }
236
237 static inline void mas_set_err(struct ma_state *mas, long err)
238 {
239         mas->node = MA_ERROR(err);
240 }
241
242 static inline bool mas_is_ptr(struct ma_state *mas)
243 {
244         return mas->node == MAS_ROOT;
245 }
246
247 static inline bool mas_is_start(struct ma_state *mas)
248 {
249         return mas->node == MAS_START;
250 }
251
252 bool mas_is_err(struct ma_state *mas)
253 {
254         return xa_is_err(mas->node);
255 }
256
257 static inline bool mas_searchable(struct ma_state *mas)
258 {
259         if (mas_is_none(mas))
260                 return false;
261
262         if (mas_is_ptr(mas))
263                 return false;
264
265         return true;
266 }
267
268 static inline struct maple_node *mte_to_node(const struct maple_enode *entry)
269 {
270         return (struct maple_node *)((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
271 }
272
273 /*
274  * mte_to_mat() - Convert a maple encoded node to a maple topiary node.
275  * @entry: The maple encoded node
276  *
277  * Return: a maple topiary pointer
278  */
279 static inline struct maple_topiary *mte_to_mat(const struct maple_enode *entry)
280 {
281         return (struct maple_topiary *)
282                 ((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
283 }
284
285 /*
286  * mas_mn() - Get the maple state node.
287  * @mas: The maple state
288  *
289  * Return: the maple node (not encoded - bare pointer).
290  */
291 static inline struct maple_node *mas_mn(const struct ma_state *mas)
292 {
293         return mte_to_node(mas->node);
294 }
295
296 /*
297  * mte_set_node_dead() - Set a maple encoded node as dead.
298  * @mn: The maple encoded node.
299  */
300 static inline void mte_set_node_dead(struct maple_enode *mn)
301 {
302         mte_to_node(mn)->parent = ma_parent_ptr(mte_to_node(mn));
303         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
304 }
305
306 /* Bit 1 indicates the root is a node */
307 #define MAPLE_ROOT_NODE                 0x02
308 /* maple_type stored bit 3-6 */
309 #define MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT          0x03
310 /* Bit 2 means a NULL somewhere below */
311 #define MAPLE_ENODE_NULL                0x04
312
313 static inline struct maple_enode *mt_mk_node(const struct maple_node *node,
314                                              enum maple_type type)
315 {
316         return (void *)((unsigned long)node |
317                         (type << MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT) | MAPLE_ENODE_NULL);
318 }
319
320 static inline void *mte_mk_root(const struct maple_enode *node)
321 {
322         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ROOT_NODE);
323 }
324
325 static inline void *mte_safe_root(const struct maple_enode *node)
326 {
327         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ROOT_NODE);
328 }
329
330 static inline void mte_set_full(const struct maple_enode *node)
331 {
332         node = (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ENODE_NULL);
333 }
334
335 static inline void mte_clear_full(const struct maple_enode *node)
336 {
337         node = (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ENODE_NULL);
338 }
339
340 static inline bool ma_is_root(struct maple_node *node)
341 {
342         return ((unsigned long)node->parent & MA_ROOT_PARENT);
343 }
344
345 static inline bool mte_is_root(const struct maple_enode *node)
346 {
347         return ma_is_root(mte_to_node(node));
348 }
349
350 static inline bool mas_is_root_limits(const struct ma_state *mas)
351 {
352         return !mas->min && mas->max == ULONG_MAX;
353 }
354
355 static inline bool mt_is_alloc(struct maple_tree *mt)
356 {
357         return (mt->ma_flags & MT_FLAGS_ALLOC_RANGE);
358 }
359
360 /*
361  * The Parent Pointer
362  * Excluding root, the parent pointer is 256B aligned like all other tree nodes.
363  * When storing a 32 or 64 bit values, the offset can fit into 5 bits.  The 16
364  * bit values need an extra bit to store the offset.  This extra bit comes from
365  * a reuse of the last bit in the node type.  This is possible by using bit 1 to
366  * indicate if bit 2 is part of the type or the slot.
367  *
368  * Note types:
369  *  0x??1 = Root
370  *  0x?00 = 16 bit nodes
371  *  0x010 = 32 bit nodes
372  *  0x110 = 64 bit nodes
373  *
374  * Slot size and alignment
375  *  0b??1 : Root
376  *  0b?00 : 16 bit values, type in 0-1, slot in 2-7
377  *  0b010 : 32 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
378  *  0b110 : 64 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
379  */
380
381 #define MAPLE_PARENT_ROOT               0x01
382
383 #define MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT         0x03
384 #define MAPLE_PARENT_SLOT_MASK          0xF8
385
386 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT     0x02
387 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK      0xFC
388
389 #define MAPLE_PARENT_RANGE64            0x06
390 #define MAPLE_PARENT_RANGE32            0x04
391 #define MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16        0x02
392
393 /*
394  * mte_parent_shift() - Get the parent shift for the slot storage.
395  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long
396  * Return: The shift into that pointer to the star to of the slot
397  */
398 static inline unsigned long mte_parent_shift(unsigned long parent)
399 {
400         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
401         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
402                 return MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
403
404         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT;
405 }
406
407 /*
408  * mte_parent_slot_mask() - Get the slot mask for the parent.
409  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long.
410  * Return: The slot mask for that parent.
411  */
412 static inline unsigned long mte_parent_slot_mask(unsigned long parent)
413 {
414         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
415         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
416                 return MAPLE_PARENT_SLOT_MASK;
417
418         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK;
419 }
420
421 /*
422  * mas_parent_enum() - Return the maple_type of the parent from the stored
423  * parent type.
424  * @mas: The maple state
425  * @node: The maple_enode to extract the parent's enum
426  * Return: The node->parent maple_type
427  */
428 static inline
429 enum maple_type mte_parent_enum(struct maple_enode *p_enode,
430                                 struct maple_tree *mt)
431 {
432         unsigned long p_type;
433
434         p_type = (unsigned long)p_enode;
435         if (p_type & MAPLE_PARENT_ROOT)
436                 return 0; /* Validated in the caller. */
437
438         p_type &= MAPLE_NODE_MASK;
439         p_type = p_type & ~(MAPLE_PARENT_ROOT | mte_parent_slot_mask(p_type));
440
441         switch (p_type) {
442         case MAPLE_PARENT_RANGE64: /* or MAPLE_PARENT_ARANGE64 */
443                 if (mt_is_alloc(mt))
444                         return maple_arange_64;
445                 return maple_range_64;
446         }
447
448         return 0;
449 }
450
451 static inline
452 enum maple_type mas_parent_enum(struct ma_state *mas, struct maple_enode *enode)
453 {
454         return mte_parent_enum(ma_enode_ptr(mte_to_node(enode)->parent), mas->tree);
455 }
456
457 /*
458  * mte_set_parent() - Set the parent node and encode the slot
459  * @enode: The encoded maple node.
460  * @parent: The encoded maple node that is the parent of @enode.
461  * @slot: The slot that @enode resides in @parent.
462  *
463  * Slot number is encoded in the enode->parent bit 3-6 or 2-6, depending on the
464  * parent type.
465  */
466 static inline
467 void mte_set_parent(struct maple_enode *enode, const struct maple_enode *parent,
468                     unsigned char slot)
469 {
470         unsigned long val = (unsigned long) parent;
471         unsigned long shift;
472         unsigned long type;
473         enum maple_type p_type = mte_node_type(parent);
474
475         BUG_ON(p_type == maple_dense);
476         BUG_ON(p_type == maple_leaf_64);
477
478         switch (p_type) {
479         case maple_range_64:
480         case maple_arange_64:
481                 shift = MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
482                 type = MAPLE_PARENT_RANGE64;
483                 break;
484         default:
485         case maple_dense:
486         case maple_leaf_64:
487                 shift = type = 0;
488                 break;
489         }
490
491         val &= ~MAPLE_NODE_MASK; /* Clear all node metadata in parent */
492         val |= (slot << shift) | type;
493         mte_to_node(enode)->parent = ma_parent_ptr(val);
494 }
495
496 /*
497  * mte_parent_slot() - get the parent slot of @enode.
498  * @enode: The encoded maple node.
499  *
500  * Return: The slot in the parent node where @enode resides.
501  */
502 static inline unsigned int mte_parent_slot(const struct maple_enode *enode)
503 {
504         unsigned long val = (unsigned long) mte_to_node(enode)->parent;
505
506         /* Root. */
507         if (val & 1)
508                 return 0;
509
510         /*
511          * Okay to use MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK as the last bit will be lost
512          * by shift if the parent shift is MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT
513          */
514         return (val & MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK) >> mte_parent_shift(val);
515 }
516
517 /*
518  * mte_parent() - Get the parent of @node.
519  * @node: The encoded maple node.
520  *
521  * Return: The parent maple node.
522  */
523 static inline struct maple_node *mte_parent(const struct maple_enode *enode)
524 {
525         return (void *)((unsigned long)
526                         (mte_to_node(enode)->parent) & ~MAPLE_NODE_MASK);
527 }
528
529 /*
530  * ma_dead_node() - check if the @enode is dead.
531  * @enode: The encoded maple node
532  *
533  * Return: true if dead, false otherwise.
534  */
535 static inline bool ma_dead_node(const struct maple_node *node)
536 {
537         struct maple_node *parent = (void *)((unsigned long)
538                                              node->parent & ~MAPLE_NODE_MASK);
539
540         return (parent == node);
541 }
542 /*
543  * mte_dead_node() - check if the @enode is dead.
544  * @enode: The encoded maple node
545  *
546  * Return: true if dead, false otherwise.
547  */
548 static inline bool mte_dead_node(const struct maple_enode *enode)
549 {
550         struct maple_node *parent, *node;
551
552         node = mte_to_node(enode);
553         parent = mte_parent(enode);
554         return (parent == node);
555 }
556
557 /*
558  * mas_allocated() - Get the number of nodes allocated in a maple state.
559  * @mas: The maple state
560  *
561  * The ma_state alloc member is overloaded to hold a pointer to the first
562  * allocated node or to the number of requested nodes to allocate.  If bit 0 is
563  * set, then the alloc contains the number of requested nodes.  If there is an
564  * allocated node, then the total allocated nodes is in that node.
565  *
566  * Return: The total number of nodes allocated
567  */
568 static inline unsigned long mas_allocated(const struct ma_state *mas)
569 {
570         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1))
571                 return 0;
572
573         return mas->alloc->total;
574 }
575
576 /*
577  * mas_set_alloc_req() - Set the requested number of allocations.
578  * @mas: the maple state
579  * @count: the number of allocations.
580  *
581  * The requested number of allocations is either in the first allocated node,
582  * located in @mas->alloc->request_count, or directly in @mas->alloc if there is
583  * no allocated node.  Set the request either in the node or do the necessary
584  * encoding to store in @mas->alloc directly.
585  */
586 static inline void mas_set_alloc_req(struct ma_state *mas, unsigned long count)
587 {
588         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)) {
589                 if (!count)
590                         mas->alloc = NULL;
591                 else
592                         mas->alloc = (struct maple_alloc *)(((count) << 1U) | 1U);
593                 return;
594         }
595
596         mas->alloc->request_count = count;
597 }
598
599 /*
600  * mas_alloc_req() - get the requested number of allocations.
601  * @mas: The maple state
602  *
603  * The alloc count is either stored directly in @mas, or in
604  * @mas->alloc->request_count if there is at least one node allocated.  Decode
605  * the request count if it's stored directly in @mas->alloc.
606  *
607  * Return: The allocation request count.
608  */
609 static inline unsigned int mas_alloc_req(const struct ma_state *mas)
610 {
611         if ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)
612                 return (unsigned long)(mas->alloc) >> 1;
613         else if (mas->alloc)
614                 return mas->alloc->request_count;
615         return 0;
616 }
617
618 /*
619  * ma_pivots() - Get a pointer to the maple node pivots.
620  * @node - the maple node
621  * @type - the node type
622  *
623  * Return: A pointer to the maple node pivots
624  */
625 static inline unsigned long *ma_pivots(struct maple_node *node,
626                                            enum maple_type type)
627 {
628         switch (type) {
629         case maple_arange_64:
630                 return node->ma64.pivot;
631         case maple_range_64:
632         case maple_leaf_64:
633                 return node->mr64.pivot;
634         case maple_dense:
635                 return NULL;
636         }
637         return NULL;
638 }
639
640 /*
641  * ma_gaps() - Get a pointer to the maple node gaps.
642  * @node - the maple node
643  * @type - the node type
644  *
645  * Return: A pointer to the maple node gaps
646  */
647 static inline unsigned long *ma_gaps(struct maple_node *node,
648                                      enum maple_type type)
649 {
650         switch (type) {
651         case maple_arange_64:
652                 return node->ma64.gap;
653         case maple_range_64:
654         case maple_leaf_64:
655         case maple_dense:
656                 return NULL;
657         }
658         return NULL;
659 }
660
661 /*
662  * mte_pivot() - Get the pivot at @piv of the maple encoded node.
663  * @mn: The maple encoded node.
664  * @piv: The pivot.
665  *
666  * Return: the pivot at @piv of @mn.
667  */
668 static inline unsigned long mte_pivot(const struct maple_enode *mn,
669                                  unsigned char piv)
670 {
671         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
672
673         if (piv >= mt_pivots[piv]) {
674                 WARN_ON(1);
675                 return 0;
676         }
677         switch (mte_node_type(mn)) {
678         case maple_arange_64:
679                 return node->ma64.pivot[piv];
680         case maple_range_64:
681         case maple_leaf_64:
682                 return node->mr64.pivot[piv];
683         case maple_dense:
684                 return 0;
685         }
686         return 0;
687 }
688
689 /*
690  * mas_safe_pivot() - get the pivot at @piv or mas->max.
691  * @mas: The maple state
692  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
693  * @piv: The pivot to fetch
694  * @type: The maple node type
695  *
696  * Return: The pivot at @piv within the limit of the @pivots array, @mas->max
697  * otherwise.
698  */
699 static inline unsigned long
700 mas_safe_pivot(const struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
701                unsigned char piv, enum maple_type type)
702 {
703         if (piv >= mt_pivots[type])
704                 return mas->max;
705
706         return pivots[piv];
707 }
708
709 /*
710  * mas_safe_min() - Return the minimum for a given offset.
711  * @mas: The maple state
712  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
713  * @offset: The offset into the pivot array
714  *
715  * Return: The minimum range value that is contained in @offset.
716  */
717 static inline unsigned long
718 mas_safe_min(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots, unsigned char offset)
719 {
720         if (likely(offset))
721                 return pivots[offset - 1] + 1;
722
723         return mas->min;
724 }
725
726 /*
727  * mas_logical_pivot() - Get the logical pivot of a given offset.
728  * @mas: The maple state
729  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
730  * @offset: The offset into the pivot array
731  * @type: The maple node type
732  *
733  * When there is no value at a pivot (beyond the end of the data), then the
734  * pivot is actually @mas->max.
735  *
736  * Return: the logical pivot of a given @offset.
737  */
738 static inline unsigned long
739 mas_logical_pivot(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
740                   unsigned char offset, enum maple_type type)
741 {
742         unsigned long lpiv = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
743
744         if (likely(lpiv))
745                 return lpiv;
746
747         if (likely(offset))
748                 return mas->max;
749
750         return lpiv;
751 }
752
753 /*
754  * mte_set_pivot() - Set a pivot to a value in an encoded maple node.
755  * @mn: The encoded maple node
756  * @piv: The pivot offset
757  * @val: The value of the pivot
758  */
759 static inline void mte_set_pivot(struct maple_enode *mn, unsigned char piv,
760                                 unsigned long val)
761 {
762         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
763         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
764
765         BUG_ON(piv >= mt_pivots[type]);
766         switch (type) {
767         default:
768         case maple_range_64:
769         case maple_leaf_64:
770                 node->mr64.pivot[piv] = val;
771                 break;
772         case maple_arange_64:
773                 node->ma64.pivot[piv] = val;
774                 break;
775         case maple_dense:
776                 break;
777         }
778
779 }
780
781 /*
782  * ma_slots() - Get a pointer to the maple node slots.
783  * @mn: The maple node
784  * @mt: The maple node type
785  *
786  * Return: A pointer to the maple node slots
787  */
788 static inline void __rcu **ma_slots(struct maple_node *mn, enum maple_type mt)
789 {
790         switch (mt) {
791         default:
792         case maple_arange_64:
793                 return mn->ma64.slot;
794         case maple_range_64:
795         case maple_leaf_64:
796                 return mn->mr64.slot;
797         case maple_dense:
798                 return mn->slot;
799         }
800 }
801
802 static inline bool mt_locked(const struct maple_tree *mt)
803 {
804         return mt_external_lock(mt) ? mt_lock_is_held(mt) :
805                 lockdep_is_held(&mt->ma_lock);
806 }
807
808 static inline void *mt_slot(const struct maple_tree *mt,
809                 void __rcu **slots, unsigned char offset)
810 {
811         return rcu_dereference_check(slots[offset], mt_locked(mt));
812 }
813
814 /*
815  * mas_slot_locked() - Get the slot value when holding the maple tree lock.
816  * @mas: The maple state
817  * @slots: The pointer to the slots
818  * @offset: The offset into the slots array to fetch
819  *
820  * Return: The entry stored in @slots at the @offset.
821  */
822 static inline void *mas_slot_locked(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
823                                        unsigned char offset)
824 {
825         return rcu_dereference_protected(slots[offset], mt_locked(mas->tree));
826 }
827
828 /*
829  * mas_slot() - Get the slot value when not holding the maple tree lock.
830  * @mas: The maple state
831  * @slots: The pointer to the slots
832  * @offset: The offset into the slots array to fetch
833  *
834  * Return: The entry stored in @slots at the @offset
835  */
836 static inline void *mas_slot(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
837                              unsigned char offset)
838 {
839         return mt_slot(mas->tree, slots, offset);
840 }
841
842 /*
843  * mas_root() - Get the maple tree root.
844  * @mas: The maple state.
845  *
846  * Return: The pointer to the root of the tree
847  */
848 static inline void *mas_root(struct ma_state *mas)
849 {
850         return rcu_dereference_check(mas->tree->ma_root, mt_locked(mas->tree));
851 }
852
853 static inline void *mt_root_locked(struct maple_tree *mt)
854 {
855         return rcu_dereference_protected(mt->ma_root, mt_locked(mt));
856 }
857
858 /*
859  * mas_root_locked() - Get the maple tree root when holding the maple tree lock.
860  * @mas: The maple state.
861  *
862  * Return: The pointer to the root of the tree
863  */
864 static inline void *mas_root_locked(struct ma_state *mas)
865 {
866         return mt_root_locked(mas->tree);
867 }
868
869 static inline struct maple_metadata *ma_meta(struct maple_node *mn,
870                                              enum maple_type mt)
871 {
872         switch (mt) {
873         case maple_arange_64:
874                 return &mn->ma64.meta;
875         default:
876                 return &mn->mr64.meta;
877         }
878 }
879
880 /*
881  * ma_set_meta() - Set the metadata information of a node.
882  * @mn: The maple node
883  * @mt: The maple node type
884  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
885  * @end: The end of the data in this node.
886  */
887 static inline void ma_set_meta(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
888                                unsigned char offset, unsigned char end)
889 {
890         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
891
892         meta->gap = offset;
893         meta->end = end;
894 }
895
896 /*
897  * ma_meta_end() - Get the data end of a node from the metadata
898  * @mn: The maple node
899  * @mt: The maple node type
900  */
901 static inline unsigned char ma_meta_end(struct maple_node *mn,
902                                         enum maple_type mt)
903 {
904         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
905
906         return meta->end;
907 }
908
909 /*
910  * ma_meta_gap() - Get the largest gap location of a node from the metadata
911  * @mn: The maple node
912  * @mt: The maple node type
913  */
914 static inline unsigned char ma_meta_gap(struct maple_node *mn,
915                                         enum maple_type mt)
916 {
917         BUG_ON(mt != maple_arange_64);
918
919         return mn->ma64.meta.gap;
920 }
921
922 /*
923  * ma_set_meta_gap() - Set the largest gap location in a nodes metadata
924  * @mn: The maple node
925  * @mn: The maple node type
926  * @offset: The location of the largest gap.
927  */
928 static inline void ma_set_meta_gap(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
929                                    unsigned char offset)
930 {
931
932         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
933
934         meta->gap = offset;
935 }
936
937 /*
938  * mat_add() - Add a @dead_enode to the ma_topiary of a list of dead nodes.
939  * @mat - the ma_topiary, a linked list of dead nodes.
940  * @dead_enode - the node to be marked as dead and added to the tail of the list
941  *
942  * Add the @dead_enode to the linked list in @mat.
943  */
944 static inline void mat_add(struct ma_topiary *mat,
945                            struct maple_enode *dead_enode)
946 {
947         mte_set_node_dead(dead_enode);
948         mte_to_mat(dead_enode)->next = NULL;
949         if (!mat->tail) {
950                 mat->tail = mat->head = dead_enode;
951                 return;
952         }
953
954         mte_to_mat(mat->tail)->next = dead_enode;
955         mat->tail = dead_enode;
956 }
957
958 static void mte_destroy_walk(struct maple_enode *, struct maple_tree *);
959 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used);
960
961 /*
962  * mas_mat_free() - Free all nodes in a dead list.
963  * @mas - the maple state
964  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
965  *
966  * Free walk a dead list.
967  */
968 static void mas_mat_free(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
969 {
970         struct maple_enode *next;
971
972         while (mat->head) {
973                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
974                 mas_free(mas, mat->head);
975                 mat->head = next;
976         }
977 }
978
979 /*
980  * mas_mat_destroy() - Free all nodes and subtrees in a dead list.
981  * @mas - the maple state
982  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
983  *
984  * Destroy walk a dead list.
985  */
986 static void mas_mat_destroy(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
987 {
988         struct maple_enode *next;
989
990         while (mat->head) {
991                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
992                 mte_destroy_walk(mat->head, mat->mtree);
993                 mat->head = next;
994         }
995 }
996 /*
997  * mas_descend() - Descend into the slot stored in the ma_state.
998  * @mas - the maple state.
999  *
1000  * Note: Not RCU safe, only use in write side or debug code.
1001  */
1002 static inline void mas_descend(struct ma_state *mas)
1003 {
1004         enum maple_type type;
1005         unsigned long *pivots;
1006         struct maple_node *node;
1007         void __rcu **slots;
1008
1009         node = mas_mn(mas);
1010         type = mte_node_type(mas->node);
1011         pivots = ma_pivots(node, type);
1012         slots = ma_slots(node, type);
1013
1014         if (mas->offset)
1015                 mas->min = pivots[mas->offset - 1] + 1;
1016         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
1017         mas->node = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
1018 }
1019
1020 /*
1021  * mte_set_gap() - Set a maple node gap.
1022  * @mn: The encoded maple node
1023  * @gap: The offset of the gap to set
1024  * @val: The gap value
1025  */
1026 static inline void mte_set_gap(const struct maple_enode *mn,
1027                                  unsigned char gap, unsigned long val)
1028 {
1029         switch (mte_node_type(mn)) {
1030         default:
1031                 break;
1032         case maple_arange_64:
1033                 mte_to_node(mn)->ma64.gap[gap] = val;
1034                 break;
1035         }
1036 }
1037
1038 /*
1039  * mas_ascend() - Walk up a level of the tree.
1040  * @mas: The maple state
1041  *
1042  * Sets the @mas->max and @mas->min to the correct values when walking up.  This
1043  * may cause several levels of walking up to find the correct min and max.
1044  * May find a dead node which will cause a premature return.
1045  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise
1046  */
1047 static int mas_ascend(struct ma_state *mas)
1048 {
1049         struct maple_enode *p_enode; /* parent enode. */
1050         struct maple_enode *a_enode; /* ancestor enode. */
1051         struct maple_node *a_node; /* ancestor node. */
1052         struct maple_node *p_node; /* parent node. */
1053         unsigned char a_slot;
1054         enum maple_type a_type;
1055         unsigned long min, max;
1056         unsigned long *pivots;
1057         unsigned char offset;
1058         bool set_max = false, set_min = false;
1059
1060         a_node = mas_mn(mas);
1061         if (ma_is_root(a_node)) {
1062                 mas->offset = 0;
1063                 return 0;
1064         }
1065
1066         p_node = mte_parent(mas->node);
1067         if (unlikely(a_node == p_node))
1068                 return 1;
1069         a_type = mas_parent_enum(mas, mas->node);
1070         offset = mte_parent_slot(mas->node);
1071         a_enode = mt_mk_node(p_node, a_type);
1072
1073         /* Check to make sure all parent information is still accurate */
1074         if (p_node != mte_parent(mas->node))
1075                 return 1;
1076
1077         mas->node = a_enode;
1078         mas->offset = offset;
1079
1080         if (mte_is_root(a_enode)) {
1081                 mas->max = ULONG_MAX;
1082                 mas->min = 0;
1083                 return 0;
1084         }
1085
1086         min = 0;
1087         max = ULONG_MAX;
1088         do {
1089                 p_enode = a_enode;
1090                 a_type = mas_parent_enum(mas, p_enode);
1091                 a_node = mte_parent(p_enode);
1092                 a_slot = mte_parent_slot(p_enode);
1093                 pivots = ma_pivots(a_node, a_type);
1094                 a_enode = mt_mk_node(a_node, a_type);
1095
1096                 if (!set_min && a_slot) {
1097                         set_min = true;
1098                         min = pivots[a_slot - 1] + 1;
1099                 }
1100
1101                 if (!set_max && a_slot < mt_pivots[a_type]) {
1102                         set_max = true;
1103                         max = pivots[a_slot];
1104                 }
1105
1106                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1107                         return 1;
1108
1109                 if (unlikely(ma_is_root(a_node)))
1110                         break;
1111
1112         } while (!set_min || !set_max);
1113
1114         mas->max = max;
1115         mas->min = min;
1116         return 0;
1117 }
1118
1119 /*
1120  * mas_pop_node() - Get a previously allocated maple node from the maple state.
1121  * @mas: The maple state
1122  *
1123  * Return: A pointer to a maple node.
1124  */
1125 static inline struct maple_node *mas_pop_node(struct ma_state *mas)
1126 {
1127         struct maple_alloc *ret, *node = mas->alloc;
1128         unsigned long total = mas_allocated(mas);
1129
1130         /* nothing or a request pending. */
1131         if (unlikely(!total))
1132                 return NULL;
1133
1134         if (total == 1) {
1135                 /* single allocation in this ma_state */
1136                 mas->alloc = NULL;
1137                 ret = node;
1138                 goto single_node;
1139         }
1140
1141         if (!node->node_count) {
1142                 /* Single allocation in this node. */
1143                 mas->alloc = node->slot[0];
1144                 node->slot[0] = NULL;
1145                 mas->alloc->total = node->total - 1;
1146                 ret = node;
1147                 goto new_head;
1148         }
1149
1150         node->total--;
1151         ret = node->slot[node->node_count];
1152         node->slot[node->node_count--] = NULL;
1153
1154 single_node:
1155 new_head:
1156         ret->total = 0;
1157         ret->node_count = 0;
1158         if (ret->request_count) {
1159                 mas_set_alloc_req(mas, ret->request_count + 1);
1160                 ret->request_count = 0;
1161         }
1162         return (struct maple_node *)ret;
1163 }
1164
1165 /*
1166  * mas_push_node() - Push a node back on the maple state allocation.
1167  * @mas: The maple state
1168  * @used: The used maple node
1169  *
1170  * Stores the maple node back into @mas->alloc for reuse.  Updates allocated and
1171  * requested node count as necessary.
1172  */
1173 static inline void mas_push_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *used)
1174 {
1175         struct maple_alloc *reuse = (struct maple_alloc *)used;
1176         struct maple_alloc *head = mas->alloc;
1177         unsigned long count;
1178         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1179
1180         memset(reuse, 0, sizeof(*reuse));
1181         count = mas_allocated(mas);
1182
1183         if (count && (head->node_count < MAPLE_ALLOC_SLOTS - 1)) {
1184                 if (head->slot[0])
1185                         head->node_count++;
1186                 head->slot[head->node_count] = reuse;
1187                 head->total++;
1188                 goto done;
1189         }
1190
1191         reuse->total = 1;
1192         if ((head) && !((unsigned long)head & 0x1)) {
1193                 head->request_count = 0;
1194                 reuse->slot[0] = head;
1195                 reuse->total += head->total;
1196         }
1197
1198         mas->alloc = reuse;
1199 done:
1200         if (requested > 1)
1201                 mas_set_alloc_req(mas, requested - 1);
1202 }
1203
1204 /*
1205  * mas_alloc_nodes() - Allocate nodes into a maple state
1206  * @mas: The maple state
1207  * @gfp: The GFP Flags
1208  */
1209 static inline void mas_alloc_nodes(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
1210 {
1211         struct maple_alloc *node;
1212         struct maple_alloc **nodep = &mas->alloc;
1213         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1214         unsigned long success = allocated;
1215         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1216         unsigned int count;
1217         void **slots = NULL;
1218         unsigned int max_req = 0;
1219
1220         if (!requested)
1221                 return;
1222
1223         mas_set_alloc_req(mas, 0);
1224         if (mas->mas_flags & MA_STATE_PREALLOC) {
1225                 if (allocated)
1226                         return;
1227                 WARN_ON(!allocated);
1228         }
1229
1230         if (!allocated || mas->alloc->node_count == MAPLE_ALLOC_SLOTS - 1) {
1231                 node = (struct maple_alloc *)mt_alloc_one(gfp);
1232                 if (!node)
1233                         goto nomem_one;
1234
1235                 if (allocated)
1236                         node->slot[0] = mas->alloc;
1237
1238                 success++;
1239                 mas->alloc = node;
1240                 requested--;
1241         }
1242
1243         node = mas->alloc;
1244         while (requested) {
1245                 max_req = MAPLE_ALLOC_SLOTS;
1246                 if (node->slot[0]) {
1247                         unsigned int offset = node->node_count + 1;
1248
1249                         slots = (void **)&node->slot[offset];
1250                         max_req -= offset;
1251                 } else {
1252                         slots = (void **)&node->slot;
1253                 }
1254
1255                 max_req = min(requested, max_req);
1256                 count = mt_alloc_bulk(gfp, max_req, slots);
1257                 if (!count)
1258                         goto nomem_bulk;
1259
1260                 node->node_count += count;
1261                 /* zero indexed. */
1262                 if (slots == (void **)&node->slot)
1263                         node->node_count--;
1264
1265                 success += count;
1266                 nodep = &node->slot[0];
1267                 node = *nodep;
1268                 requested -= count;
1269         }
1270         mas->alloc->total = success;
1271         return;
1272
1273 nomem_bulk:
1274         /* Clean up potential freed allocations on bulk failure */
1275         memset(slots, 0, max_req * sizeof(unsigned long));
1276 nomem_one:
1277         mas_set_alloc_req(mas, requested);
1278         if (mas->alloc && !(((unsigned long)mas->alloc & 0x1)))
1279                 mas->alloc->total = success;
1280         mas_set_err(mas, -ENOMEM);
1281         return;
1282
1283 }
1284
1285 /*
1286  * mas_free() - Free an encoded maple node
1287  * @mas: The maple state
1288  * @used: The encoded maple node to free.
1289  *
1290  * Uses rcu free if necessary, pushes @used back on the maple state allocations
1291  * otherwise.
1292  */
1293 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used)
1294 {
1295         struct maple_node *tmp = mte_to_node(used);
1296
1297         if (mt_in_rcu(mas->tree))
1298                 ma_free_rcu(tmp);
1299         else
1300                 mas_push_node(mas, tmp);
1301 }
1302
1303 /*
1304  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1305  * there is not enough nodes.
1306  * @mas: The maple state
1307  * @count: The number of nodes needed
1308  * @gfp: the gfp flags
1309  */
1310 static void mas_node_count_gfp(struct ma_state *mas, int count, gfp_t gfp)
1311 {
1312         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1313
1314         if (allocated < count) {
1315                 mas_set_alloc_req(mas, count - allocated);
1316                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
1317         }
1318 }
1319
1320 /*
1321  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1322  * there is not enough nodes.
1323  * @mas: The maple state
1324  * @count: The number of nodes needed
1325  *
1326  * Note: Uses GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN for gfp flags.
1327  */
1328 static void mas_node_count(struct ma_state *mas, int count)
1329 {
1330         return mas_node_count_gfp(mas, count, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1331 }
1332
1333 /*
1334  * mas_start() - Sets up maple state for operations.
1335  * @mas: The maple state.
1336  *
1337  * If mas->node == MAS_START, then set the min, max, depth, and offset to
1338  * defaults.
1339  *
1340  * Return:
1341  * - If mas->node is an error or not MAS_START, return NULL.
1342  * - If it's an empty tree:     NULL & mas->node == MAS_NONE
1343  * - If it's a single entry:    The entry & mas->node == MAS_ROOT
1344  * - If it's a tree:            NULL & mas->node == safe root node.
1345  */
1346 static inline struct maple_enode *mas_start(struct ma_state *mas)
1347 {
1348         if (likely(mas_is_start(mas))) {
1349                 struct maple_enode *root;
1350
1351                 mas->node = MAS_NONE;
1352                 mas->min = 0;
1353                 mas->max = ULONG_MAX;
1354                 mas->depth = 0;
1355                 mas->offset = 0;
1356
1357                 root = mas_root(mas);
1358                 /* Tree with nodes */
1359                 if (likely(xa_is_node(root))) {
1360                         mas->node = mte_safe_root(root);
1361                         return NULL;
1362                 }
1363
1364                 /* empty tree */
1365                 if (unlikely(!root)) {
1366                         mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1367                         return NULL;
1368                 }
1369
1370                 /* Single entry tree */
1371                 mas->node = MAS_ROOT;
1372                 mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1373
1374                 /* Single entry tree. */
1375                 if (mas->index > 0)
1376                         return NULL;
1377
1378                 return root;
1379         }
1380
1381         return NULL;
1382 }
1383
1384 /*
1385  * ma_data_end() - Find the end of the data in a node.
1386  * @node: The maple node
1387  * @type: The maple node type
1388  * @pivots: The array of pivots in the node
1389  * @max: The maximum value in the node
1390  *
1391  * Uses metadata to find the end of the data when possible.
1392  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1393  */
1394 static inline unsigned char ma_data_end(struct maple_node *node,
1395                                         enum maple_type type,
1396                                         unsigned long *pivots,
1397                                         unsigned long max)
1398 {
1399         unsigned char offset;
1400
1401         if (type == maple_arange_64)
1402                 return ma_meta_end(node, type);
1403
1404         offset = mt_pivots[type] - 1;
1405         if (likely(!pivots[offset]))
1406                 return ma_meta_end(node, type);
1407
1408         if (likely(pivots[offset] == max))
1409                 return offset;
1410
1411         return mt_pivots[type];
1412 }
1413
1414 /*
1415  * mas_data_end() - Find the end of the data (slot).
1416  * @mas: the maple state
1417  *
1418  * This method is optimized to check the metadata of a node if the node type
1419  * supports data end metadata.
1420  *
1421  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1422  */
1423 static inline unsigned char mas_data_end(struct ma_state *mas)
1424 {
1425         enum maple_type type;
1426         struct maple_node *node;
1427         unsigned char offset;
1428         unsigned long *pivots;
1429
1430         type = mte_node_type(mas->node);
1431         node = mas_mn(mas);
1432         if (type == maple_arange_64)
1433                 return ma_meta_end(node, type);
1434
1435         pivots = ma_pivots(node, type);
1436         offset = mt_pivots[type] - 1;
1437         if (likely(!pivots[offset]))
1438                 return ma_meta_end(node, type);
1439
1440         if (likely(pivots[offset] == mas->max))
1441                 return offset;
1442
1443         return mt_pivots[type];
1444 }
1445
1446 /*
1447  * mas_leaf_max_gap() - Returns the largest gap in a leaf node
1448  * @mas - the maple state
1449  *
1450  * Return: The maximum gap in the leaf.
1451  */
1452 static unsigned long mas_leaf_max_gap(struct ma_state *mas)
1453 {
1454         enum maple_type mt;
1455         unsigned long pstart, gap, max_gap;
1456         struct maple_node *mn;
1457         unsigned long *pivots;
1458         void __rcu **slots;
1459         unsigned char i;
1460         unsigned char max_piv;
1461
1462         mt = mte_node_type(mas->node);
1463         mn = mas_mn(mas);
1464         slots = ma_slots(mn, mt);
1465         max_gap = 0;
1466         if (unlikely(ma_is_dense(mt))) {
1467                 gap = 0;
1468                 for (i = 0; i < mt_slots[mt]; i++) {
1469                         if (slots[i]) {
1470                                 if (gap > max_gap)
1471                                         max_gap = gap;
1472                                 gap = 0;
1473                         } else {
1474                                 gap++;
1475                         }
1476                 }
1477                 if (gap > max_gap)
1478                         max_gap = gap;
1479                 return max_gap;
1480         }
1481
1482         /*
1483          * Check the first implied pivot optimizes the loop below and slot 1 may
1484          * be skipped if there is a gap in slot 0.
1485          */
1486         pivots = ma_pivots(mn, mt);
1487         if (likely(!slots[0])) {
1488                 max_gap = pivots[0] - mas->min + 1;
1489                 i = 2;
1490         } else {
1491                 i = 1;
1492         }
1493
1494         /* reduce max_piv as the special case is checked before the loop */
1495         max_piv = ma_data_end(mn, mt, pivots, mas->max) - 1;
1496         /*
1497          * Check end implied pivot which can only be a gap on the right most
1498          * node.
1499          */
1500         if (unlikely(mas->max == ULONG_MAX) && !slots[max_piv + 1]) {
1501                 gap = ULONG_MAX - pivots[max_piv];
1502                 if (gap > max_gap)
1503                         max_gap = gap;
1504         }
1505
1506         for (; i <= max_piv; i++) {
1507                 /* data == no gap. */
1508                 if (likely(slots[i]))
1509                         continue;
1510
1511                 pstart = pivots[i - 1];
1512                 gap = pivots[i] - pstart;
1513                 if (gap > max_gap)
1514                         max_gap = gap;
1515
1516                 /* There cannot be two gaps in a row. */
1517                 i++;
1518         }
1519         return max_gap;
1520 }
1521
1522 /*
1523  * ma_max_gap() - Get the maximum gap in a maple node (non-leaf)
1524  * @node: The maple node
1525  * @gaps: The pointer to the gaps
1526  * @mt: The maple node type
1527  * @*off: Pointer to store the offset location of the gap.
1528  *
1529  * Uses the metadata data end to scan backwards across set gaps.
1530  *
1531  * Return: The maximum gap value
1532  */
1533 static inline unsigned long
1534 ma_max_gap(struct maple_node *node, unsigned long *gaps, enum maple_type mt,
1535             unsigned char *off)
1536 {
1537         unsigned char offset, i;
1538         unsigned long max_gap = 0;
1539
1540         i = offset = ma_meta_end(node, mt);
1541         do {
1542                 if (gaps[i] > max_gap) {
1543                         max_gap = gaps[i];
1544                         offset = i;
1545                 }
1546         } while (i--);
1547
1548         *off = offset;
1549         return max_gap;
1550 }
1551
1552 /*
1553  * mas_max_gap() - find the largest gap in a non-leaf node and set the slot.
1554  * @mas: The maple state.
1555  *
1556  * If the metadata gap is set to MAPLE_ARANGE64_META_MAX, there is no gap.
1557  *
1558  * Return: The gap value.
1559  */
1560 static inline unsigned long mas_max_gap(struct ma_state *mas)
1561 {
1562         unsigned long *gaps;
1563         unsigned char offset;
1564         enum maple_type mt;
1565         struct maple_node *node;
1566
1567         mt = mte_node_type(mas->node);
1568         if (ma_is_leaf(mt))
1569                 return mas_leaf_max_gap(mas);
1570
1571         node = mas_mn(mas);
1572         offset = ma_meta_gap(node, mt);
1573         if (offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1574                 return 0;
1575
1576         gaps = ma_gaps(node, mt);
1577         return gaps[offset];
1578 }
1579
1580 /*
1581  * mas_parent_gap() - Set the parent gap and any gaps above, as needed
1582  * @mas: The maple state
1583  * @offset: The gap offset in the parent to set
1584  * @new: The new gap value.
1585  *
1586  * Set the parent gap then continue to set the gap upwards, using the metadata
1587  * of the parent to see if it is necessary to check the node above.
1588  */
1589 static inline void mas_parent_gap(struct ma_state *mas, unsigned char offset,
1590                 unsigned long new)
1591 {
1592         unsigned long meta_gap = 0;
1593         struct maple_node *pnode;
1594         struct maple_enode *penode;
1595         unsigned long *pgaps;
1596         unsigned char meta_offset;
1597         enum maple_type pmt;
1598
1599         pnode = mte_parent(mas->node);
1600         pmt = mas_parent_enum(mas, mas->node);
1601         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1602         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1603
1604 ascend:
1605         meta_offset = ma_meta_gap(pnode, pmt);
1606         if (meta_offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1607                 meta_gap = 0;
1608         else
1609                 meta_gap = pgaps[meta_offset];
1610
1611         pgaps[offset] = new;
1612
1613         if (meta_gap == new)
1614                 return;
1615
1616         if (offset != meta_offset) {
1617                 if (meta_gap > new)
1618                         return;
1619
1620                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, offset);
1621         } else if (new < meta_gap) {
1622                 meta_offset = 15;
1623                 new = ma_max_gap(pnode, pgaps, pmt, &meta_offset);
1624                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, meta_offset);
1625         }
1626
1627         if (ma_is_root(pnode))
1628                 return;
1629
1630         /* Go to the parent node. */
1631         pnode = mte_parent(penode);
1632         pmt = mas_parent_enum(mas, penode);
1633         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1634         offset = mte_parent_slot(penode);
1635         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1636         goto ascend;
1637 }
1638
1639 /*
1640  * mas_update_gap() - Update a nodes gaps and propagate up if necessary.
1641  * @mas - the maple state.
1642  */
1643 static inline void mas_update_gap(struct ma_state *mas)
1644 {
1645         unsigned char pslot;
1646         unsigned long p_gap;
1647         unsigned long max_gap;
1648
1649         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
1650                 return;
1651
1652         if (mte_is_root(mas->node))
1653                 return;
1654
1655         max_gap = mas_max_gap(mas);
1656
1657         pslot = mte_parent_slot(mas->node);
1658         p_gap = ma_gaps(mte_parent(mas->node),
1659                         mas_parent_enum(mas, mas->node))[pslot];
1660
1661         if (p_gap != max_gap)
1662                 mas_parent_gap(mas, pslot, max_gap);
1663 }
1664
1665 /*
1666  * mas_adopt_children() - Set the parent pointer of all nodes in @parent to
1667  * @parent with the slot encoded.
1668  * @mas - the maple state (for the tree)
1669  * @parent - the maple encoded node containing the children.
1670  */
1671 static inline void mas_adopt_children(struct ma_state *mas,
1672                 struct maple_enode *parent)
1673 {
1674         enum maple_type type = mte_node_type(parent);
1675         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
1676         void __rcu **slots = ma_slots(node, type);
1677         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, type);
1678         struct maple_enode *child;
1679         unsigned char offset;
1680
1681         offset = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
1682         do {
1683                 child = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1684                 mte_set_parent(child, parent, offset);
1685         } while (offset--);
1686 }
1687
1688 /*
1689  * mas_replace() - Replace a maple node in the tree with mas->node.  Uses the
1690  * parent encoding to locate the maple node in the tree.
1691  * @mas - the ma_state to use for operations.
1692  * @advanced - boolean to adopt the child nodes and free the old node (false) or
1693  * leave the node (true) and handle the adoption and free elsewhere.
1694  */
1695 static inline void mas_replace(struct ma_state *mas, bool advanced)
1696         __must_hold(mas->tree->lock)
1697 {
1698         struct maple_node *mn = mas_mn(mas);
1699         struct maple_enode *old_enode;
1700         unsigned char offset = 0;
1701         void __rcu **slots = NULL;
1702
1703         if (ma_is_root(mn)) {
1704                 old_enode = mas_root_locked(mas);
1705         } else {
1706                 offset = mte_parent_slot(mas->node);
1707                 slots = ma_slots(mte_parent(mas->node),
1708                                  mas_parent_enum(mas, mas->node));
1709                 old_enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1710         }
1711
1712         if (!advanced && !mte_is_leaf(mas->node))
1713                 mas_adopt_children(mas, mas->node);
1714
1715         if (mte_is_root(mas->node)) {
1716                 mn->parent = ma_parent_ptr(
1717                               ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
1718                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
1719                 mas_set_height(mas);
1720         } else {
1721                 rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
1722         }
1723
1724         if (!advanced)
1725                 mas_free(mas, old_enode);
1726 }
1727
1728 /*
1729  * mas_new_child() - Find the new child of a node.
1730  * @mas: the maple state
1731  * @child: the maple state to store the child.
1732  */
1733 static inline bool mas_new_child(struct ma_state *mas, struct ma_state *child)
1734         __must_hold(mas->tree->lock)
1735 {
1736         enum maple_type mt;
1737         unsigned char offset;
1738         unsigned char end;
1739         unsigned long *pivots;
1740         struct maple_enode *entry;
1741         struct maple_node *node;
1742         void __rcu **slots;
1743
1744         mt = mte_node_type(mas->node);
1745         node = mas_mn(mas);
1746         slots = ma_slots(node, mt);
1747         pivots = ma_pivots(node, mt);
1748         end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
1749         for (offset = mas->offset; offset <= end; offset++) {
1750                 entry = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1751                 if (mte_parent(entry) == node) {
1752                         *child = *mas;
1753                         mas->offset = offset + 1;
1754                         child->offset = offset;
1755                         mas_descend(child);
1756                         child->offset = 0;
1757                         return true;
1758                 }
1759         }
1760         return false;
1761 }
1762
1763 /*
1764  * mab_shift_right() - Shift the data in mab right. Note, does not clean out the
1765  * old data or set b_node->b_end.
1766  * @b_node: the maple_big_node
1767  * @shift: the shift count
1768  */
1769 static inline void mab_shift_right(struct maple_big_node *b_node,
1770                                  unsigned char shift)
1771 {
1772         unsigned long size = b_node->b_end * sizeof(unsigned long);
1773
1774         memmove(b_node->pivot + shift, b_node->pivot, size);
1775         memmove(b_node->slot + shift, b_node->slot, size);
1776         if (b_node->type == maple_arange_64)
1777                 memmove(b_node->gap + shift, b_node->gap, size);
1778 }
1779
1780 /*
1781  * mab_middle_node() - Check if a middle node is needed (unlikely)
1782  * @b_node: the maple_big_node that contains the data.
1783  * @size: the amount of data in the b_node
1784  * @split: the potential split location
1785  * @slot_count: the size that can be stored in a single node being considered.
1786  *
1787  * Return: true if a middle node is required.
1788  */
1789 static inline bool mab_middle_node(struct maple_big_node *b_node, int split,
1790                                    unsigned char slot_count)
1791 {
1792         unsigned char size = b_node->b_end;
1793
1794         if (size >= 2 * slot_count)
1795                 return true;
1796
1797         if (!b_node->slot[split] && (size >= 2 * slot_count - 1))
1798                 return true;
1799
1800         return false;
1801 }
1802
1803 /*
1804  * mab_no_null_split() - ensure the split doesn't fall on a NULL
1805  * @b_node: the maple_big_node with the data
1806  * @split: the suggested split location
1807  * @slot_count: the number of slots in the node being considered.
1808  *
1809  * Return: the split location.
1810  */
1811 static inline int mab_no_null_split(struct maple_big_node *b_node,
1812                                     unsigned char split, unsigned char slot_count)
1813 {
1814         if (!b_node->slot[split]) {
1815                 /*
1816                  * If the split is less than the max slot && the right side will
1817                  * still be sufficient, then increment the split on NULL.
1818                  */
1819                 if ((split < slot_count - 1) &&
1820                     (b_node->b_end - split) > (mt_min_slots[b_node->type]))
1821                         split++;
1822                 else
1823                         split--;
1824         }
1825         return split;
1826 }
1827
1828 /*
1829  * mab_calc_split() - Calculate the split location and if there needs to be two
1830  * splits.
1831  * @bn: The maple_big_node with the data
1832  * @mid_split: The second split, if required.  0 otherwise.
1833  *
1834  * Return: The first split location.  The middle split is set in @mid_split.
1835  */
1836 static inline int mab_calc_split(struct ma_state *mas,
1837          struct maple_big_node *bn, unsigned char *mid_split, unsigned long min)
1838 {
1839         unsigned char b_end = bn->b_end;
1840         int split = b_end / 2; /* Assume equal split. */
1841         unsigned char slot_min, slot_count = mt_slots[bn->type];
1842
1843         /*
1844          * To support gap tracking, all NULL entries are kept together and a node cannot
1845          * end on a NULL entry, with the exception of the left-most leaf.  The
1846          * limitation means that the split of a node must be checked for this condition
1847          * and be able to put more data in one direction or the other.
1848          */
1849         if (unlikely((mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))) {
1850                 *mid_split = 0;
1851                 split = b_end - mt_min_slots[bn->type];
1852
1853                 if (!ma_is_leaf(bn->type))
1854                         return split;
1855
1856                 mas->mas_flags |= MA_STATE_REBALANCE;
1857                 if (!bn->slot[split])
1858                         split--;
1859                 return split;
1860         }
1861
1862         /*
1863          * Although extremely rare, it is possible to enter what is known as the 3-way
1864          * split scenario.  The 3-way split comes about by means of a store of a range
1865          * that overwrites the end and beginning of two full nodes.  The result is a set
1866          * of entries that cannot be stored in 2 nodes.  Sometimes, these two nodes can
1867          * also be located in different parent nodes which are also full.  This can
1868          * carry upwards all the way to the root in the worst case.
1869          */
1870         if (unlikely(mab_middle_node(bn, split, slot_count))) {
1871                 split = b_end / 3;
1872                 *mid_split = split * 2;
1873         } else {
1874                 slot_min = mt_min_slots[bn->type];
1875
1876                 *mid_split = 0;
1877                 /*
1878                  * Avoid having a range less than the slot count unless it
1879                  * causes one node to be deficient.
1880                  * NOTE: mt_min_slots is 1 based, b_end and split are zero.
1881                  */
1882                 while (((bn->pivot[split] - min) < slot_count - 1) &&
1883                        (split < slot_count - 1) && (b_end - split > slot_min))
1884                         split++;
1885         }
1886
1887         /* Avoid ending a node on a NULL entry */
1888         split = mab_no_null_split(bn, split, slot_count);
1889         if (!(*mid_split))
1890                 return split;
1891
1892         *mid_split = mab_no_null_split(bn, *mid_split, slot_count);
1893
1894         return split;
1895 }
1896
1897 /*
1898  * mas_mab_cp() - Copy data from a maple state inclusively to a maple_big_node
1899  * and set @b_node->b_end to the next free slot.
1900  * @mas: The maple state
1901  * @mas_start: The starting slot to copy
1902  * @mas_end: The end slot to copy (inclusively)
1903  * @b_node: The maple_big_node to place the data
1904  * @mab_start: The starting location in maple_big_node to store the data.
1905  */
1906 static inline void mas_mab_cp(struct ma_state *mas, unsigned char mas_start,
1907                         unsigned char mas_end, struct maple_big_node *b_node,
1908                         unsigned char mab_start)
1909 {
1910         enum maple_type mt;
1911         struct maple_node *node;
1912         void __rcu **slots;
1913         unsigned long *pivots, *gaps;
1914         int i = mas_start, j = mab_start;
1915         unsigned char piv_end;
1916
1917         node = mas_mn(mas);
1918         mt = mte_node_type(mas->node);
1919         pivots = ma_pivots(node, mt);
1920         if (!i) {
1921                 b_node->pivot[j] = pivots[i++];
1922                 if (unlikely(i > mas_end))
1923                         goto complete;
1924                 j++;
1925         }
1926
1927         piv_end = min(mas_end, mt_pivots[mt]);
1928         for (; i < piv_end; i++, j++) {
1929                 b_node->pivot[j] = pivots[i];
1930                 if (unlikely(!b_node->pivot[j]))
1931                         break;
1932
1933                 if (unlikely(mas->max == b_node->pivot[j]))
1934                         goto complete;
1935         }
1936
1937         if (likely(i <= mas_end))
1938                 b_node->pivot[j] = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, mt);
1939
1940 complete:
1941         b_node->b_end = ++j;
1942         j -= mab_start;
1943         slots = ma_slots(node, mt);
1944         memcpy(b_node->slot + mab_start, slots + mas_start, sizeof(void *) * j);
1945         if (!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree)) {
1946                 gaps = ma_gaps(node, mt);
1947                 memcpy(b_node->gap + mab_start, gaps + mas_start,
1948                        sizeof(unsigned long) * j);
1949         }
1950 }
1951
1952 /*
1953  * mas_leaf_set_meta() - Set the metadata of a leaf if possible.
1954  * @mas: The maple state
1955  * @node: The maple node
1956  * @pivots: pointer to the maple node pivots
1957  * @mt: The maple type
1958  * @end: The assumed end
1959  *
1960  * Note, end may be incremented within this function but not modified at the
1961  * source.  This is fine since the metadata is the last thing to be stored in a
1962  * node during a write.
1963  */
1964 static inline void mas_leaf_set_meta(struct ma_state *mas,
1965                 struct maple_node *node, unsigned long *pivots,
1966                 enum maple_type mt, unsigned char end)
1967 {
1968         /* There is no room for metadata already */
1969         if (mt_pivots[mt] <= end)
1970                 return;
1971
1972         if (pivots[end] && pivots[end] < mas->max)
1973                 end++;
1974
1975         if (end < mt_slots[mt] - 1)
1976                 ma_set_meta(node, mt, 0, end);
1977 }
1978
1979 /*
1980  * mab_mas_cp() - Copy data from maple_big_node to a maple encoded node.
1981  * @b_node: the maple_big_node that has the data
1982  * @mab_start: the start location in @b_node.
1983  * @mab_end: The end location in @b_node (inclusively)
1984  * @mas: The maple state with the maple encoded node.
1985  */
1986 static inline void mab_mas_cp(struct maple_big_node *b_node,
1987                               unsigned char mab_start, unsigned char mab_end,
1988                               struct ma_state *mas, bool new_max)
1989 {
1990         int i, j = 0;
1991         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
1992         struct maple_node *node = mte_to_node(mas->node);
1993         void __rcu **slots = ma_slots(node, mt);
1994         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, mt);
1995         unsigned long *gaps = NULL;
1996         unsigned char end;
1997
1998         if (mab_end - mab_start > mt_pivots[mt])
1999                 mab_end--;
2000
2001         if (!pivots[mt_pivots[mt] - 1])
2002                 slots[mt_pivots[mt]] = NULL;
2003
2004         i = mab_start;
2005         do {
2006                 pivots[j++] = b_node->pivot[i++];
2007         } while (i <= mab_end && likely(b_node->pivot[i]));
2008
2009         memcpy(slots, b_node->slot + mab_start,
2010                sizeof(void *) * (i - mab_start));
2011
2012         if (new_max)
2013                 mas->max = b_node->pivot[i - 1];
2014
2015         end = j - 1;
2016         if (likely(!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree))) {
2017                 unsigned long max_gap = 0;
2018                 unsigned char offset = 15;
2019
2020                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2021                 do {
2022                         gaps[--j] = b_node->gap[--i];
2023                         if (gaps[j] > max_gap) {
2024                                 offset = j;
2025                                 max_gap = gaps[j];
2026                         }
2027                 } while (j);
2028
2029                 ma_set_meta(node, mt, offset, end);
2030         } else {
2031                 mas_leaf_set_meta(mas, node, pivots, mt, end);
2032         }
2033 }
2034
2035 /*
2036  * mas_descend_adopt() - Descend through a sub-tree and adopt children.
2037  * @mas: the maple state with the maple encoded node of the sub-tree.
2038  *
2039  * Descend through a sub-tree and adopt children who do not have the correct
2040  * parents set.  Follow the parents which have the correct parents as they are
2041  * the new entries which need to be followed to find other incorrectly set
2042  * parents.
2043  */
2044 static inline void mas_descend_adopt(struct ma_state *mas)
2045 {
2046         struct ma_state list[3], next[3];
2047         int i, n;
2048
2049         /*
2050          * At each level there may be up to 3 correct parent pointers which indicates
2051          * the new nodes which need to be walked to find any new nodes at a lower level.
2052          */
2053
2054         for (i = 0; i < 3; i++) {
2055                 list[i] = *mas;
2056                 list[i].offset = 0;
2057                 next[i].offset = 0;
2058         }
2059         next[0] = *mas;
2060
2061         while (!mte_is_leaf(list[0].node)) {
2062                 n = 0;
2063                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2064                         if (mas_is_none(&list[i]))
2065                                 continue;
2066
2067                         if (i && list[i-1].node == list[i].node)
2068                                 continue;
2069
2070                         while ((n < 3) && (mas_new_child(&list[i], &next[n])))
2071                                 n++;
2072
2073                         mas_adopt_children(&list[i], list[i].node);
2074                 }
2075
2076                 while (n < 3)
2077                         next[n++].node = MAS_NONE;
2078
2079                 /* descend by setting the list to the children */
2080                 for (i = 0; i < 3; i++)
2081                         list[i] = next[i];
2082         }
2083 }
2084
2085 /*
2086  * mas_bulk_rebalance() - Rebalance the end of a tree after a bulk insert.
2087  * @mas: The maple state
2088  * @end: The maple node end
2089  * @mt: The maple node type
2090  */
2091 static inline void mas_bulk_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end,
2092                                       enum maple_type mt)
2093 {
2094         if (!(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
2095                 return;
2096
2097         if (mte_is_root(mas->node))
2098                 return;
2099
2100         if (end > mt_min_slots[mt]) {
2101                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
2102                 return;
2103         }
2104 }
2105
2106 /*
2107  * mas_store_b_node() - Store an @entry into the b_node while also copying the
2108  * data from a maple encoded node.
2109  * @wr_mas: the maple write state
2110  * @b_node: the maple_big_node to fill with data
2111  * @offset_end: the offset to end copying
2112  *
2113  * Return: The actual end of the data stored in @b_node
2114  */
2115 static inline void mas_store_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
2116                 struct maple_big_node *b_node, unsigned char offset_end)
2117 {
2118         unsigned char slot;
2119         unsigned char b_end;
2120         /* Possible underflow of piv will wrap back to 0 before use. */
2121         unsigned long piv;
2122         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2123
2124         b_node->type = wr_mas->type;
2125         b_end = 0;
2126         slot = mas->offset;
2127         if (slot) {
2128                 /* Copy start data up to insert. */
2129                 mas_mab_cp(mas, 0, slot - 1, b_node, 0);
2130                 b_end = b_node->b_end;
2131                 piv = b_node->pivot[b_end - 1];
2132         } else
2133                 piv = mas->min - 1;
2134
2135         if (piv + 1 < mas->index) {
2136                 /* Handle range starting after old range */
2137                 b_node->slot[b_end] = wr_mas->content;
2138                 if (!wr_mas->content)
2139                         b_node->gap[b_end] = mas->index - 1 - piv;
2140                 b_node->pivot[b_end++] = mas->index - 1;
2141         }
2142
2143         /* Store the new entry. */
2144         mas->offset = b_end;
2145         b_node->slot[b_end] = wr_mas->entry;
2146         b_node->pivot[b_end] = mas->last;
2147
2148         /* Appended. */
2149         if (mas->last >= mas->max)
2150                 goto b_end;
2151
2152         /* Handle new range ending before old range ends */
2153         piv = mas_logical_pivot(mas, wr_mas->pivots, offset_end, wr_mas->type);
2154         if (piv > mas->last) {
2155                 if (piv == ULONG_MAX)
2156                         mas_bulk_rebalance(mas, b_node->b_end, wr_mas->type);
2157
2158                 if (offset_end != slot)
2159                         wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
2160                                                           offset_end);
2161
2162                 b_node->slot[++b_end] = wr_mas->content;
2163                 if (!wr_mas->content)
2164                         b_node->gap[b_end] = piv - mas->last + 1;
2165                 b_node->pivot[b_end] = piv;
2166         }
2167
2168         slot = offset_end + 1;
2169         if (slot > wr_mas->node_end)
2170                 goto b_end;
2171
2172         /* Copy end data to the end of the node. */
2173         mas_mab_cp(mas, slot, wr_mas->node_end + 1, b_node, ++b_end);
2174         b_node->b_end--;
2175         return;
2176
2177 b_end:
2178         b_node->b_end = b_end;
2179 }
2180
2181 /*
2182  * mas_prev_sibling() - Find the previous node with the same parent.
2183  * @mas: the maple state
2184  *
2185  * Return: True if there is a previous sibling, false otherwise.
2186  */
2187 static inline bool mas_prev_sibling(struct ma_state *mas)
2188 {
2189         unsigned int p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
2190
2191         if (mte_is_root(mas->node))
2192                 return false;
2193
2194         if (!p_slot)
2195                 return false;
2196
2197         mas_ascend(mas);
2198         mas->offset = p_slot - 1;
2199         mas_descend(mas);
2200         return true;
2201 }
2202
2203 /*
2204  * mas_next_sibling() - Find the next node with the same parent.
2205  * @mas: the maple state
2206  *
2207  * Return: true if there is a next sibling, false otherwise.
2208  */
2209 static inline bool mas_next_sibling(struct ma_state *mas)
2210 {
2211         MA_STATE(parent, mas->tree, mas->index, mas->last);
2212
2213         if (mte_is_root(mas->node))
2214                 return false;
2215
2216         parent = *mas;
2217         mas_ascend(&parent);
2218         parent.offset = mte_parent_slot(mas->node) + 1;
2219         if (parent.offset > mas_data_end(&parent))
2220                 return false;
2221
2222         *mas = parent;
2223         mas_descend(mas);
2224         return true;
2225 }
2226
2227 /*
2228  * mte_node_or_node() - Return the encoded node or MAS_NONE.
2229  * @enode: The encoded maple node.
2230  *
2231  * Shorthand to avoid setting %NULLs in the tree or maple_subtree_state.
2232  *
2233  * Return: @enode or MAS_NONE
2234  */
2235 static inline struct maple_enode *mte_node_or_none(struct maple_enode *enode)
2236 {
2237         if (enode)
2238                 return enode;
2239
2240         return ma_enode_ptr(MAS_NONE);
2241 }
2242
2243 /*
2244  * mas_wr_node_walk() - Find the correct offset for the index in the @mas.
2245  * @wr_mas: The maple write state
2246  *
2247  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
2248  */
2249 static inline void mas_wr_node_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
2250 {
2251         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2252         unsigned char count;
2253         unsigned char offset;
2254         unsigned long index, min, max;
2255
2256         if (unlikely(ma_is_dense(wr_mas->type))) {
2257                 wr_mas->r_max = wr_mas->r_min = mas->index;
2258                 mas->offset = mas->index = mas->min;
2259                 return;
2260         }
2261
2262         wr_mas->node = mas_mn(wr_mas->mas);
2263         wr_mas->pivots = ma_pivots(wr_mas->node, wr_mas->type);
2264         count = wr_mas->node_end = ma_data_end(wr_mas->node, wr_mas->type,
2265                                                wr_mas->pivots, mas->max);
2266         offset = mas->offset;
2267         min = mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, offset);
2268         if (unlikely(offset == count))
2269                 goto max;
2270
2271         max = wr_mas->pivots[offset];
2272         index = mas->index;
2273         if (unlikely(index <= max))
2274                 goto done;
2275
2276         if (unlikely(!max && offset))
2277                 goto max;
2278
2279         min = max + 1;
2280         while (++offset < count) {
2281                 max = wr_mas->pivots[offset];
2282                 if (index <= max)
2283                         goto done;
2284                 else if (unlikely(!max))
2285                         break;
2286
2287                 min = max + 1;
2288         }
2289
2290 max:
2291         max = mas->max;
2292 done:
2293         wr_mas->r_max = max;
2294         wr_mas->r_min = min;
2295         wr_mas->offset_end = mas->offset = offset;
2296 }
2297
2298 /*
2299  * mas_topiary_range() - Add a range of slots to the topiary.
2300  * @mas: The maple state
2301  * @destroy: The topiary to add the slots (usually destroy)
2302  * @start: The starting slot inclusively
2303  * @end: The end slot inclusively
2304  */
2305 static inline void mas_topiary_range(struct ma_state *mas,
2306         struct ma_topiary *destroy, unsigned char start, unsigned char end)
2307 {
2308         void __rcu **slots;
2309         unsigned char offset;
2310
2311         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_is_leaf(mas->node));
2312         slots = ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node));
2313         for (offset = start; offset <= end; offset++) {
2314                 struct maple_enode *enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
2315
2316                 if (mte_dead_node(enode))
2317                         continue;
2318
2319                 mat_add(destroy, enode);
2320         }
2321 }
2322
2323 /*
2324  * mast_topiary() - Add the portions of the tree to the removal list; either to
2325  * be freed or discarded (destroy walk).
2326  * @mast: The maple_subtree_state.
2327  */
2328 static inline void mast_topiary(struct maple_subtree_state *mast)
2329 {
2330         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_l, NULL);
2331         unsigned char r_start, r_end;
2332         unsigned char l_start, l_end;
2333         void __rcu **l_slots, **r_slots;
2334
2335         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2336         mast->orig_l->index = mast->orig_l->last;
2337         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2338         l_start = mast->orig_l->offset + 1;
2339         l_end = mas_data_end(mast->orig_l);
2340         r_start = 0;
2341         r_end = mast->orig_r->offset;
2342
2343         if (r_end)
2344                 r_end--;
2345
2346         l_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_l),
2347                            mte_node_type(mast->orig_l->node));
2348
2349         r_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_r),
2350                            mte_node_type(mast->orig_r->node));
2351
2352         if ((l_start < l_end) &&
2353             mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_start))) {
2354                 l_start++;
2355         }
2356
2357         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_end))) {
2358                 if (r_end)
2359                         r_end--;
2360         }
2361
2362         if ((l_start > r_end) && (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node))
2363                 return;
2364
2365         /* At the node where left and right sides meet, add the parts between */
2366         if (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node) {
2367                 return mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy,
2368                                              l_start, r_end);
2369         }
2370
2371         /* mast->orig_r is different and consumed. */
2372         if (mte_is_leaf(mast->orig_r->node))
2373                 return;
2374
2375         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_end)))
2376                 l_end--;
2377
2378
2379         if (l_start <= l_end)
2380                 mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy, l_start, l_end);
2381
2382         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_start)))
2383                 r_start++;
2384
2385         if (r_start <= r_end)
2386                 mas_topiary_range(mast->orig_r, mast->destroy, 0, r_end);
2387 }
2388
2389 /*
2390  * mast_rebalance_next() - Rebalance against the next node
2391  * @mast: The maple subtree state
2392  * @old_r: The encoded maple node to the right (next node).
2393  */
2394 static inline void mast_rebalance_next(struct maple_subtree_state *mast)
2395 {
2396         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2397
2398         mas_mab_cp(mast->orig_r, 0, mt_slot_count(mast->orig_r->node),
2399                    mast->bn, b_end);
2400         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2401 }
2402
2403 /*
2404  * mast_rebalance_prev() - Rebalance against the previous node
2405  * @mast: The maple subtree state
2406  * @old_l: The encoded maple node to the left (previous node)
2407  */
2408 static inline void mast_rebalance_prev(struct maple_subtree_state *mast)
2409 {
2410         unsigned char end = mas_data_end(mast->orig_l) + 1;
2411         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2412
2413         mab_shift_right(mast->bn, end);
2414         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, end - 1, mast->bn, 0);
2415         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2416         mast->orig_l->index = mast->orig_l->min;
2417         mast->bn->b_end = end + b_end;
2418         mast->l->offset += end;
2419 }
2420
2421 /*
2422  * mast_spanning_rebalance() - Rebalance nodes with nearest neighbour favouring
2423  * the node to the right.  Checking the nodes to the right then the left at each
2424  * level upwards until root is reached.  Free and destroy as needed.
2425  * Data is copied into the @mast->bn.
2426  * @mast: The maple_subtree_state.
2427  */
2428 static inline
2429 bool mast_spanning_rebalance(struct maple_subtree_state *mast)
2430 {
2431         struct ma_state r_tmp = *mast->orig_r;
2432         struct ma_state l_tmp = *mast->orig_l;
2433         struct maple_enode *ancestor = NULL;
2434         unsigned char start, end;
2435         unsigned char depth = 0;
2436
2437         r_tmp = *mast->orig_r;
2438         l_tmp = *mast->orig_l;
2439         do {
2440                 mas_ascend(mast->orig_r);
2441                 mas_ascend(mast->orig_l);
2442                 depth++;
2443                 if (!ancestor &&
2444                     (mast->orig_r->node == mast->orig_l->node)) {
2445                         ancestor = mast->orig_r->node;
2446                         end = mast->orig_r->offset - 1;
2447                         start = mast->orig_l->offset + 1;
2448                 }
2449
2450                 if (mast->orig_r->offset < mas_data_end(mast->orig_r)) {
2451                         if (!ancestor) {
2452                                 ancestor = mast->orig_r->node;
2453                                 start = 0;
2454                         }
2455
2456                         mast->orig_r->offset++;
2457                         do {
2458                                 mas_descend(mast->orig_r);
2459                                 mast->orig_r->offset = 0;
2460                                 depth--;
2461                         } while (depth);
2462
2463                         mast_rebalance_next(mast);
2464                         do {
2465                                 unsigned char l_off = 0;
2466                                 struct maple_enode *child = r_tmp.node;
2467
2468                                 mas_ascend(&r_tmp);
2469                                 if (ancestor == r_tmp.node)
2470                                         l_off = start;
2471
2472                                 if (r_tmp.offset)
2473                                         r_tmp.offset--;
2474
2475                                 if (l_off < r_tmp.offset)
2476                                         mas_topiary_range(&r_tmp, mast->destroy,
2477                                                           l_off, r_tmp.offset);
2478
2479                                 if (l_tmp.node != child)
2480                                         mat_add(mast->free, child);
2481
2482                         } while (r_tmp.node != ancestor);
2483
2484                         *mast->orig_l = l_tmp;
2485                         return true;
2486
2487                 } else if (mast->orig_l->offset != 0) {
2488                         if (!ancestor) {
2489                                 ancestor = mast->orig_l->node;
2490                                 end = mas_data_end(mast->orig_l);
2491                         }
2492
2493                         mast->orig_l->offset--;
2494                         do {
2495                                 mas_descend(mast->orig_l);
2496                                 mast->orig_l->offset =
2497                                         mas_data_end(mast->orig_l);
2498                                 depth--;
2499                         } while (depth);
2500
2501                         mast_rebalance_prev(mast);
2502                         do {
2503                                 unsigned char r_off;
2504                                 struct maple_enode *child = l_tmp.node;
2505
2506                                 mas_ascend(&l_tmp);
2507                                 if (ancestor == l_tmp.node)
2508                                         r_off = end;
2509                                 else
2510                                         r_off = mas_data_end(&l_tmp);
2511
2512                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2513                                         l_tmp.offset++;
2514
2515                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2516                                         mas_topiary_range(&l_tmp, mast->destroy,
2517                                                           l_tmp.offset, r_off);
2518
2519                                 if (r_tmp.node != child)
2520                                         mat_add(mast->free, child);
2521
2522                         } while (l_tmp.node != ancestor);
2523
2524                         *mast->orig_r = r_tmp;
2525                         return true;
2526                 }
2527         } while (!mte_is_root(mast->orig_r->node));
2528
2529         *mast->orig_r = r_tmp;
2530         *mast->orig_l = l_tmp;
2531         return false;
2532 }
2533
2534 /*
2535  * mast_ascend_free() - Add current original maple state nodes to the free list
2536  * and ascend.
2537  * @mast: the maple subtree state.
2538  *
2539  * Ascend the original left and right sides and add the previous nodes to the
2540  * free list.  Set the slots to point to the correct location in the new nodes.
2541  */
2542 static inline void
2543 mast_ascend_free(struct maple_subtree_state *mast)
2544 {
2545         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_r,  NULL);
2546         struct maple_enode *left = mast->orig_l->node;
2547         struct maple_enode *right = mast->orig_r->node;
2548
2549         mas_ascend(mast->orig_l);
2550         mas_ascend(mast->orig_r);
2551         mat_add(mast->free, left);
2552
2553         if (left != right)
2554                 mat_add(mast->free, right);
2555
2556         mast->orig_r->offset = 0;
2557         mast->orig_r->index = mast->r->max;
2558         /* last should be larger than or equal to index */
2559         if (mast->orig_r->last < mast->orig_r->index)
2560                 mast->orig_r->last = mast->orig_r->index;
2561         /*
2562          * The node may not contain the value so set slot to ensure all
2563          * of the nodes contents are freed or destroyed.
2564          */
2565         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_r->node);
2566         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2567         /* Set up the left side of things */
2568         mast->orig_l->offset = 0;
2569         mast->orig_l->index = mast->l->min;
2570         wr_mas.mas = mast->orig_l;
2571         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2572         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2573
2574         mast->bn->type = wr_mas.type;
2575 }
2576
2577 /*
2578  * mas_new_ma_node() - Create and return a new maple node.  Helper function.
2579  * @mas: the maple state with the allocations.
2580  * @b_node: the maple_big_node with the type encoding.
2581  *
2582  * Use the node type from the maple_big_node to allocate a new node from the
2583  * ma_state.  This function exists mainly for code readability.
2584  *
2585  * Return: A new maple encoded node
2586  */
2587 static inline struct maple_enode
2588 *mas_new_ma_node(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
2589 {
2590         return mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)), b_node->type);
2591 }
2592
2593 /*
2594  * mas_mab_to_node() - Set up right and middle nodes
2595  *
2596  * @mas: the maple state that contains the allocations.
2597  * @b_node: the node which contains the data.
2598  * @left: The pointer which will have the left node
2599  * @right: The pointer which may have the right node
2600  * @middle: the pointer which may have the middle node (rare)
2601  * @mid_split: the split location for the middle node
2602  *
2603  * Return: the split of left.
2604  */
2605 static inline unsigned char mas_mab_to_node(struct ma_state *mas,
2606         struct maple_big_node *b_node, struct maple_enode **left,
2607         struct maple_enode **right, struct maple_enode **middle,
2608         unsigned char *mid_split, unsigned long min)
2609 {
2610         unsigned char split = 0;
2611         unsigned char slot_count = mt_slots[b_node->type];
2612
2613         *left = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2614         *right = NULL;
2615         *middle = NULL;
2616         *mid_split = 0;
2617
2618         if (b_node->b_end < slot_count) {
2619                 split = b_node->b_end;
2620         } else {
2621                 split = mab_calc_split(mas, b_node, mid_split, min);
2622                 *right = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2623         }
2624
2625         if (*mid_split)
2626                 *middle = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2627
2628         return split;
2629
2630 }
2631
2632 /*
2633  * mab_set_b_end() - Add entry to b_node at b_node->b_end and increment the end
2634  * pointer.
2635  * @b_node - the big node to add the entry
2636  * @mas - the maple state to get the pivot (mas->max)
2637  * @entry - the entry to add, if NULL nothing happens.
2638  */
2639 static inline void mab_set_b_end(struct maple_big_node *b_node,
2640                                  struct ma_state *mas,
2641                                  void *entry)
2642 {
2643         if (!entry)
2644                 return;
2645
2646         b_node->slot[b_node->b_end] = entry;
2647         if (mt_is_alloc(mas->tree))
2648                 b_node->gap[b_node->b_end] = mas_max_gap(mas);
2649         b_node->pivot[b_node->b_end++] = mas->max;
2650 }
2651
2652 /*
2653  * mas_set_split_parent() - combine_then_separate helper function.  Sets the parent
2654  * of @mas->node to either @left or @right, depending on @slot and @split
2655  *
2656  * @mas - the maple state with the node that needs a parent
2657  * @left - possible parent 1
2658  * @right - possible parent 2
2659  * @slot - the slot the mas->node was placed
2660  * @split - the split location between @left and @right
2661  */
2662 static inline void mas_set_split_parent(struct ma_state *mas,
2663                                         struct maple_enode *left,
2664                                         struct maple_enode *right,
2665                                         unsigned char *slot, unsigned char split)
2666 {
2667         if (mas_is_none(mas))
2668                 return;
2669
2670         if ((*slot) <= split)
2671                 mte_set_parent(mas->node, left, *slot);
2672         else if (right)
2673                 mte_set_parent(mas->node, right, (*slot) - split - 1);
2674
2675         (*slot)++;
2676 }
2677
2678 /*
2679  * mte_mid_split_check() - Check if the next node passes the mid-split
2680  * @**l: Pointer to left encoded maple node.
2681  * @**m: Pointer to middle encoded maple node.
2682  * @**r: Pointer to right encoded maple node.
2683  * @slot: The offset
2684  * @*split: The split location.
2685  * @mid_split: The middle split.
2686  */
2687 static inline void mte_mid_split_check(struct maple_enode **l,
2688                                        struct maple_enode **r,
2689                                        struct maple_enode *right,
2690                                        unsigned char slot,
2691                                        unsigned char *split,
2692                                        unsigned char mid_split)
2693 {
2694         if (*r == right)
2695                 return;
2696
2697         if (slot < mid_split)
2698                 return;
2699
2700         *l = *r;
2701         *r = right;
2702         *split = mid_split;
2703 }
2704
2705 /*
2706  * mast_set_split_parents() - Helper function to set three nodes parents.  Slot
2707  * is taken from @mast->l.
2708  * @mast - the maple subtree state
2709  * @left - the left node
2710  * @right - the right node
2711  * @split - the split location.
2712  */
2713 static inline void mast_set_split_parents(struct maple_subtree_state *mast,
2714                                           struct maple_enode *left,
2715                                           struct maple_enode *middle,
2716                                           struct maple_enode *right,
2717                                           unsigned char split,
2718                                           unsigned char mid_split)
2719 {
2720         unsigned char slot;
2721         struct maple_enode *l = left;
2722         struct maple_enode *r = right;
2723
2724         if (mas_is_none(mast->l))
2725                 return;
2726
2727         if (middle)
2728                 r = middle;
2729
2730         slot = mast->l->offset;
2731
2732         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2733         mas_set_split_parent(mast->l, l, r, &slot, split);
2734
2735         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2736         mas_set_split_parent(mast->m, l, r, &slot, split);
2737
2738         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2739         mas_set_split_parent(mast->r, l, r, &slot, split);
2740 }
2741
2742 /*
2743  * mas_wmb_replace() - Write memory barrier and replace
2744  * @mas: The maple state
2745  * @free: the maple topiary list of nodes to free
2746  * @destroy: The maple topiary list of nodes to destroy (walk and free)
2747  *
2748  * Updates gap as necessary.
2749  */
2750 static inline void mas_wmb_replace(struct ma_state *mas,
2751                                    struct ma_topiary *free,
2752                                    struct ma_topiary *destroy)
2753 {
2754         /* All nodes must see old data as dead prior to replacing that data */
2755         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
2756
2757         /* Insert the new data in the tree */
2758         mas_replace(mas, true);
2759
2760         if (!mte_is_leaf(mas->node))
2761                 mas_descend_adopt(mas);
2762
2763         mas_mat_free(mas, free);
2764
2765         if (destroy)
2766                 mas_mat_destroy(mas, destroy);
2767
2768         if (mte_is_leaf(mas->node))
2769                 return;
2770
2771         mas_update_gap(mas);
2772 }
2773
2774 /*
2775  * mast_new_root() - Set a new tree root during subtree creation
2776  * @mast: The maple subtree state
2777  * @mas: The maple state
2778  */
2779 static inline void mast_new_root(struct maple_subtree_state *mast,
2780                                  struct ma_state *mas)
2781 {
2782         mas_mn(mast->l)->parent =
2783                 ma_parent_ptr(((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
2784         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node) &&
2785             !mte_is_root(mast->orig_l->node)) {
2786                 do {
2787                         mast_ascend_free(mast);
2788                         mast_topiary(mast);
2789                 } while (!mte_is_root(mast->orig_l->node));
2790         }
2791         if ((mast->orig_l->node != mas->node) &&
2792                    (mast->l->depth > mas_mt_height(mas))) {
2793                 mat_add(mast->free, mas->node);
2794         }
2795 }
2796
2797 /*
2798  * mast_cp_to_nodes() - Copy data out to nodes.
2799  * @mast: The maple subtree state
2800  * @left: The left encoded maple node
2801  * @middle: The middle encoded maple node
2802  * @right: The right encoded maple node
2803  * @split: The location to split between left and (middle ? middle : right)
2804  * @mid_split: The location to split between middle and right.
2805  */
2806 static inline void mast_cp_to_nodes(struct maple_subtree_state *mast,
2807         struct maple_enode *left, struct maple_enode *middle,
2808         struct maple_enode *right, unsigned char split, unsigned char mid_split)
2809 {
2810         bool new_lmax = true;
2811
2812         mast->l->node = mte_node_or_none(left);
2813         mast->m->node = mte_node_or_none(middle);
2814         mast->r->node = mte_node_or_none(right);
2815
2816         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2817         if (split == mast->bn->b_end) {
2818                 mast->l->max = mast->orig_r->max;
2819                 new_lmax = false;
2820         }
2821
2822         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, new_lmax);
2823
2824         if (middle) {
2825                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mid_split, mast->m, true);
2826                 mast->m->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2827                 split = mid_split;
2828         }
2829
2830         mast->r->max = mast->orig_r->max;
2831         if (right) {
2832                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mast->bn->b_end, mast->r, false);
2833                 mast->r->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2834         }
2835 }
2836
2837 /*
2838  * mast_combine_cp_left - Copy in the original left side of the tree into the
2839  * combined data set in the maple subtree state big node.
2840  * @mast: The maple subtree state
2841  */
2842 static inline void mast_combine_cp_left(struct maple_subtree_state *mast)
2843 {
2844         unsigned char l_slot = mast->orig_l->offset;
2845
2846         if (!l_slot)
2847                 return;
2848
2849         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, l_slot - 1, mast->bn, 0);
2850 }
2851
2852 /*
2853  * mast_combine_cp_right: Copy in the original right side of the tree into the
2854  * combined data set in the maple subtree state big node.
2855  * @mast: The maple subtree state
2856  */
2857 static inline void mast_combine_cp_right(struct maple_subtree_state *mast)
2858 {
2859         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] >= mast->orig_r->max)
2860                 return;
2861
2862         mas_mab_cp(mast->orig_r, mast->orig_r->offset + 1,
2863                    mt_slot_count(mast->orig_r->node), mast->bn,
2864                    mast->bn->b_end);
2865         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2866 }
2867
2868 /*
2869  * mast_sufficient: Check if the maple subtree state has enough data in the big
2870  * node to create at least one sufficient node
2871  * @mast: the maple subtree state
2872  */
2873 static inline bool mast_sufficient(struct maple_subtree_state *mast)
2874 {
2875         if (mast->bn->b_end > mt_min_slot_count(mast->orig_l->node))
2876                 return true;
2877
2878         return false;
2879 }
2880
2881 /*
2882  * mast_overflow: Check if there is too much data in the subtree state for a
2883  * single node.
2884  * @mast: The maple subtree state
2885  */
2886 static inline bool mast_overflow(struct maple_subtree_state *mast)
2887 {
2888         if (mast->bn->b_end >= mt_slot_count(mast->orig_l->node))
2889                 return true;
2890
2891         return false;
2892 }
2893
2894 static inline void *mtree_range_walk(struct ma_state *mas)
2895 {
2896         unsigned long *pivots;
2897         unsigned char offset;
2898         struct maple_node *node;
2899         struct maple_enode *next, *last;
2900         enum maple_type type;
2901         void __rcu **slots;
2902         unsigned char end;
2903         unsigned long max, min;
2904         unsigned long prev_max, prev_min;
2905
2906         next = mas->node;
2907         min = mas->min;
2908         max = mas->max;
2909         do {
2910                 offset = 0;
2911                 last = next;
2912                 node = mte_to_node(next);
2913                 type = mte_node_type(next);
2914                 pivots = ma_pivots(node, type);
2915                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
2916                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2917                         goto dead_node;
2918
2919                 if (pivots[offset] >= mas->index) {
2920                         prev_max = max;
2921                         prev_min = min;
2922                         max = pivots[offset];
2923                         goto next;
2924                 }
2925
2926                 do {
2927                         offset++;
2928                 } while ((offset < end) && (pivots[offset] < mas->index));
2929
2930                 prev_min = min;
2931                 min = pivots[offset - 1] + 1;
2932                 prev_max = max;
2933                 if (likely(offset < end && pivots[offset]))
2934                         max = pivots[offset];
2935
2936 next:
2937                 slots = ma_slots(node, type);
2938                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
2939                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2940                         goto dead_node;
2941         } while (!ma_is_leaf(type));
2942
2943         mas->offset = offset;
2944         mas->index = min;
2945         mas->last = max;
2946         mas->min = prev_min;
2947         mas->max = prev_max;
2948         mas->node = last;
2949         return (void *) next;
2950
2951 dead_node:
2952         mas_reset(mas);
2953         return NULL;
2954 }
2955
2956 /*
2957  * mas_spanning_rebalance() - Rebalance across two nodes which may not be peers.
2958  * @mas: The starting maple state
2959  * @mast: The maple_subtree_state, keeps track of 4 maple states.
2960  * @count: The estimated count of iterations needed.
2961  *
2962  * Follow the tree upwards from @l_mas and @r_mas for @count, or until the root
2963  * is hit.  First @b_node is split into two entries which are inserted into the
2964  * next iteration of the loop.  @b_node is returned populated with the final
2965  * iteration. @mas is used to obtain allocations.  orig_l_mas keeps track of the
2966  * nodes that will remain active by using orig_l_mas->index and orig_l_mas->last
2967  * to account of what has been copied into the new sub-tree.  The update of
2968  * orig_l_mas->last is used in mas_consume to find the slots that will need to
2969  * be either freed or destroyed.  orig_l_mas->depth keeps track of the height of
2970  * the new sub-tree in case the sub-tree becomes the full tree.
2971  *
2972  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
2973  */
2974 static int mas_spanning_rebalance(struct ma_state *mas,
2975                 struct maple_subtree_state *mast, unsigned char count)
2976 {
2977         unsigned char split, mid_split;
2978         unsigned char slot = 0;
2979         struct maple_enode *left = NULL, *middle = NULL, *right = NULL;
2980
2981         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
2982         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
2983         MA_STATE(m_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
2984         MA_TOPIARY(free, mas->tree);
2985         MA_TOPIARY(destroy, mas->tree);
2986
2987         /*
2988          * The tree needs to be rebalanced and leaves need to be kept at the same level.
2989          * Rebalancing is done by use of the ``struct maple_topiary``.
2990          */
2991         mast->l = &l_mas;
2992         mast->m = &m_mas;
2993         mast->r = &r_mas;
2994         mast->free = &free;
2995         mast->destroy = &destroy;
2996         l_mas.node = r_mas.node = m_mas.node = MAS_NONE;
2997         if (!(mast->orig_l->min && mast->orig_r->max == ULONG_MAX) &&
2998             unlikely(mast->bn->b_end <= mt_min_slots[mast->bn->type]))
2999                 mast_spanning_rebalance(mast);
3000
3001         mast->orig_l->depth = 0;
3002
3003         /*
3004          * Each level of the tree is examined and balanced, pushing data to the left or
3005          * right, or rebalancing against left or right nodes is employed to avoid
3006          * rippling up the tree to limit the amount of churn.  Once a new sub-section of
3007          * the tree is created, there may be a mix of new and old nodes.  The old nodes
3008          * will have the incorrect parent pointers and currently be in two trees: the
3009          * original tree and the partially new tree.  To remedy the parent pointers in
3010          * the old tree, the new data is swapped into the active tree and a walk down
3011          * the tree is performed and the parent pointers are updated.
3012          * See mas_descend_adopt() for more information..
3013          */
3014         while (count--) {
3015                 mast->bn->b_end--;
3016                 mast->bn->type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
3017                 split = mas_mab_to_node(mas, mast->bn, &left, &right, &middle,
3018                                         &mid_split, mast->orig_l->min);
3019                 mast_set_split_parents(mast, left, middle, right, split,
3020                                        mid_split);
3021                 mast_cp_to_nodes(mast, left, middle, right, split, mid_split);
3022
3023                 /*
3024                  * Copy data from next level in the tree to mast->bn from next
3025                  * iteration
3026                  */
3027                 memset(mast->bn, 0, sizeof(struct maple_big_node));
3028                 mast->bn->type = mte_node_type(left);
3029                 mast->orig_l->depth++;
3030
3031                 /* Root already stored in l->node. */
3032                 if (mas_is_root_limits(mast->l))
3033                         goto new_root;
3034
3035                 mast_ascend_free(mast);
3036                 mast_combine_cp_left(mast);
3037                 l_mas.offset = mast->bn->b_end;
3038                 mab_set_b_end(mast->bn, &l_mas, left);
3039                 mab_set_b_end(mast->bn, &m_mas, middle);
3040                 mab_set_b_end(mast->bn, &r_mas, right);
3041
3042                 /* Copy anything necessary out of the right node. */
3043                 mast_combine_cp_right(mast);
3044                 mast_topiary(mast);
3045                 mast->orig_l->last = mast->orig_l->max;
3046
3047                 if (mast_sufficient(mast))
3048                         continue;
3049
3050                 if (mast_overflow(mast))
3051                         continue;
3052
3053                 /* May be a new root stored in mast->bn */
3054                 if (mas_is_root_limits(mast->orig_l))
3055                         break;
3056
3057                 mast_spanning_rebalance(mast);
3058
3059                 /* rebalancing from other nodes may require another loop. */
3060                 if (!count)
3061                         count++;
3062         }
3063
3064         l_mas.node = mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)),
3065                                 mte_node_type(mast->orig_l->node));
3066         mast->orig_l->depth++;
3067         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, &l_mas, true);
3068         mte_set_parent(left, l_mas.node, slot);
3069         if (middle)
3070                 mte_set_parent(middle, l_mas.node, ++slot);
3071
3072         if (right)
3073                 mte_set_parent(right, l_mas.node, ++slot);
3074
3075         if (mas_is_root_limits(mast->l)) {
3076 new_root:
3077                 mast_new_root(mast, mas);
3078         } else {
3079                 mas_mn(&l_mas)->parent = mas_mn(mast->orig_l)->parent;
3080         }
3081
3082         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node))
3083                 mat_add(&free, mast->orig_l->node);
3084
3085         mas->depth = mast->orig_l->depth;
3086         *mast->orig_l = l_mas;
3087         mte_set_node_dead(mas->node);
3088
3089         /* Set up mas for insertion. */
3090         mast->orig_l->depth = mas->depth;
3091         mast->orig_l->alloc = mas->alloc;
3092         *mas = *mast->orig_l;
3093         mas_wmb_replace(mas, &free, &destroy);
3094         mtree_range_walk(mas);
3095         return mast->bn->b_end;
3096 }
3097
3098 /*
3099  * mas_rebalance() - Rebalance a given node.
3100  * @mas: The maple state
3101  * @b_node: The big maple node.
3102  *
3103  * Rebalance two nodes into a single node or two new nodes that are sufficient.
3104  * Continue upwards until tree is sufficient.
3105  *
3106  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3107  */
3108 static inline int mas_rebalance(struct ma_state *mas,
3109                                 struct maple_big_node *b_node)
3110 {
3111         char empty_count = mas_mt_height(mas);
3112         struct maple_subtree_state mast;
3113         unsigned char shift, b_end = ++b_node->b_end;
3114
3115         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3116         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3117
3118         trace_ma_op(__func__, mas);
3119
3120         /*
3121          * Rebalancing occurs if a node is insufficient.  Data is rebalanced
3122          * against the node to the right if it exists, otherwise the node to the
3123          * left of this node is rebalanced against this node.  If rebalancing
3124          * causes just one node to be produced instead of two, then the parent
3125          * is also examined and rebalanced if it is insufficient.  Every level
3126          * tries to combine the data in the same way.  If one node contains the
3127          * entire range of the tree, then that node is used as a new root node.
3128          */
3129         mas_node_count(mas, 1 + empty_count * 3);
3130         if (mas_is_err(mas))
3131                 return 0;
3132
3133         mast.orig_l = &l_mas;
3134         mast.orig_r = &r_mas;
3135         mast.bn = b_node;
3136         mast.bn->type = mte_node_type(mas->node);
3137
3138         l_mas = r_mas = *mas;
3139
3140         if (mas_next_sibling(&r_mas)) {
3141                 mas_mab_cp(&r_mas, 0, mt_slot_count(r_mas.node), b_node, b_end);
3142                 r_mas.last = r_mas.index = r_mas.max;
3143         } else {
3144                 mas_prev_sibling(&l_mas);
3145                 shift = mas_data_end(&l_mas) + 1;
3146                 mab_shift_right(b_node, shift);
3147                 mas->offset += shift;
3148                 mas_mab_cp(&l_mas, 0, shift - 1, b_node, 0);
3149                 b_node->b_end = shift + b_end;
3150                 l_mas.index = l_mas.last = l_mas.min;
3151         }
3152
3153         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, empty_count);
3154 }
3155
3156 /*
3157  * mas_destroy_rebalance() - Rebalance left-most node while destroying the maple
3158  * state.
3159  * @mas: The maple state
3160  * @end: The end of the left-most node.
3161  *
3162  * During a mass-insert event (such as forking), it may be necessary to
3163  * rebalance the left-most node when it is not sufficient.
3164  */
3165 static inline void mas_destroy_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end)
3166 {
3167         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
3168         struct maple_node reuse, *newnode, *parent, *new_left, *left, *node;
3169         struct maple_enode *eparent;
3170         unsigned char offset, tmp, split = mt_slots[mt] / 2;
3171         void __rcu **l_slots, **slots;
3172         unsigned long *l_pivs, *pivs, gap;
3173         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
3174
3175         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3176
3177         l_mas = *mas;
3178         mas_prev_sibling(&l_mas);
3179
3180         /* set up node. */
3181         if (in_rcu) {
3182                 /* Allocate for both left and right as well as parent. */
3183                 mas_node_count(mas, 3);
3184                 if (mas_is_err(mas))
3185                         return;
3186
3187                 newnode = mas_pop_node(mas);
3188         } else {
3189                 newnode = &reuse;
3190         }
3191
3192         node = mas_mn(mas);
3193         newnode->parent = node->parent;
3194         slots = ma_slots(newnode, mt);
3195         pivs = ma_pivots(newnode, mt);
3196         left = mas_mn(&l_mas);
3197         l_slots = ma_slots(left, mt);
3198         l_pivs = ma_pivots(left, mt);
3199         if (!l_slots[split])
3200                 split++;
3201         tmp = mas_data_end(&l_mas) - split;
3202
3203         memcpy(slots, l_slots + split + 1, sizeof(void *) * tmp);
3204         memcpy(pivs, l_pivs + split + 1, sizeof(unsigned long) * tmp);
3205         pivs[tmp] = l_mas.max;
3206         memcpy(slots + tmp, ma_slots(node, mt), sizeof(void *) * end);
3207         memcpy(pivs + tmp, ma_pivots(node, mt), sizeof(unsigned long) * end);
3208
3209         l_mas.max = l_pivs[split];
3210         mas->min = l_mas.max + 1;
3211         eparent = mt_mk_node(mte_parent(l_mas.node),
3212                              mas_parent_enum(&l_mas, l_mas.node));
3213         tmp += end;
3214         if (!in_rcu) {
3215                 unsigned char max_p = mt_pivots[mt];
3216                 unsigned char max_s = mt_slots[mt];
3217
3218                 if (tmp < max_p)
3219                         memset(pivs + tmp, 0,
3220                                sizeof(unsigned long *) * (max_p - tmp));
3221
3222                 if (tmp < mt_slots[mt])
3223                         memset(slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3224
3225                 memcpy(node, newnode, sizeof(struct maple_node));
3226                 ma_set_meta(node, mt, 0, tmp - 1);
3227                 mte_set_pivot(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node),
3228                               l_pivs[split]);
3229
3230                 /* Remove data from l_pivs. */
3231                 tmp = split + 1;
3232                 memset(l_pivs + tmp, 0, sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3233                 memset(l_slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3234                 ma_set_meta(left, mt, 0, split);
3235
3236                 goto done;
3237         }
3238
3239         /* RCU requires replacing both l_mas, mas, and parent. */
3240         mas->node = mt_mk_node(newnode, mt);
3241         ma_set_meta(newnode, mt, 0, tmp);
3242
3243         new_left = mas_pop_node(mas);
3244         new_left->parent = left->parent;
3245         mt = mte_node_type(l_mas.node);
3246         slots = ma_slots(new_left, mt);
3247         pivs = ma_pivots(new_left, mt);
3248         memcpy(slots, l_slots, sizeof(void *) * split);
3249         memcpy(pivs, l_pivs, sizeof(unsigned long) * split);
3250         ma_set_meta(new_left, mt, 0, split);
3251         l_mas.node = mt_mk_node(new_left, mt);
3252
3253         /* replace parent. */
3254         offset = mte_parent_slot(mas->node);
3255         mt = mas_parent_enum(&l_mas, l_mas.node);
3256         parent = mas_pop_node(mas);
3257         slots = ma_slots(parent, mt);
3258         pivs = ma_pivots(parent, mt);
3259         memcpy(parent, mte_to_node(eparent), sizeof(struct maple_node));
3260         rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
3261         rcu_assign_pointer(slots[offset - 1], l_mas.node);
3262         pivs[offset - 1] = l_mas.max;
3263         eparent = mt_mk_node(parent, mt);
3264 done:
3265         gap = mas_leaf_max_gap(mas);
3266         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(mas->node), gap);
3267         gap = mas_leaf_max_gap(&l_mas);
3268         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node), gap);
3269         mas_ascend(mas);
3270
3271         if (in_rcu)
3272                 mas_replace(mas, false);
3273
3274         mas_update_gap(mas);
3275 }
3276
3277 /*
3278  * mas_split_final_node() - Split the final node in a subtree operation.
3279  * @mast: the maple subtree state
3280  * @mas: The maple state
3281  * @height: The height of the tree in case it's a new root.
3282  */
3283 static inline bool mas_split_final_node(struct maple_subtree_state *mast,
3284                                         struct ma_state *mas, int height)
3285 {
3286         struct maple_enode *ancestor;
3287
3288         if (mte_is_root(mas->node)) {
3289                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
3290                         mast->bn->type = maple_arange_64;
3291                 else
3292                         mast->bn->type = maple_range_64;
3293                 mas->depth = height;
3294         }
3295         /*
3296          * Only a single node is used here, could be root.
3297          * The Big_node data should just fit in a single node.
3298          */
3299         ancestor = mas_new_ma_node(mas, mast->bn);
3300         mte_set_parent(mast->l->node, ancestor, mast->l->offset);
3301         mte_set_parent(mast->r->node, ancestor, mast->r->offset);
3302         mte_to_node(ancestor)->parent = mas_mn(mas)->parent;
3303
3304         mast->l->node = ancestor;
3305         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, mast->l, true);
3306         mas->offset = mast->bn->b_end - 1;
3307         return true;
3308 }
3309
3310 /*
3311  * mast_fill_bnode() - Copy data into the big node in the subtree state
3312  * @mast: The maple subtree state
3313  * @mas: the maple state
3314  * @skip: The number of entries to skip for new nodes insertion.
3315  */
3316 static inline void mast_fill_bnode(struct maple_subtree_state *mast,
3317                                          struct ma_state *mas,
3318                                          unsigned char skip)
3319 {
3320         bool cp = true;
3321         struct maple_enode *old = mas->node;
3322         unsigned char split;
3323
3324         memset(mast->bn->gap, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->gap));
3325         memset(mast->bn->slot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->slot));
3326         memset(mast->bn->pivot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->pivot));
3327         mast->bn->b_end = 0;
3328
3329         if (mte_is_root(mas->node)) {
3330                 cp = false;
3331         } else {
3332                 mas_ascend(mas);
3333                 mat_add(mast->free, old);
3334                 mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3335         }
3336
3337         if (cp && mast->l->offset)
3338                 mas_mab_cp(mas, 0, mast->l->offset - 1, mast->bn, 0);
3339
3340         split = mast->bn->b_end;
3341         mab_set_b_end(mast->bn, mast->l, mast->l->node);
3342         mast->r->offset = mast->bn->b_end;
3343         mab_set_b_end(mast->bn, mast->r, mast->r->node);
3344         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] == mas->max)
3345                 cp = false;
3346
3347         if (cp)
3348                 mas_mab_cp(mas, split + skip, mt_slot_count(mas->node) - 1,
3349                            mast->bn, mast->bn->b_end);
3350
3351         mast->bn->b_end--;
3352         mast->bn->type = mte_node_type(mas->node);
3353 }
3354
3355 /*
3356  * mast_split_data() - Split the data in the subtree state big node into regular
3357  * nodes.
3358  * @mast: The maple subtree state
3359  * @mas: The maple state
3360  * @split: The location to split the big node
3361  */
3362 static inline void mast_split_data(struct maple_subtree_state *mast,
3363            struct ma_state *mas, unsigned char split)
3364 {
3365         unsigned char p_slot;
3366
3367         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, true);
3368         mte_set_pivot(mast->r->node, 0, mast->r->max);
3369         mab_mas_cp(mast->bn, split + 1, mast->bn->b_end, mast->r, false);
3370         mast->l->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3371         mast->l->max = mast->bn->pivot[split];
3372         mast->r->min = mast->l->max + 1;
3373         if (mte_is_leaf(mas->node))
3374                 return;
3375
3376         p_slot = mast->orig_l->offset;
3377         mas_set_split_parent(mast->orig_l, mast->l->node, mast->r->node,
3378                              &p_slot, split);
3379         mas_set_split_parent(mast->orig_r, mast->l->node, mast->r->node,
3380                              &p_slot, split);
3381 }
3382
3383 /*
3384  * mas_push_data() - Instead of splitting a node, it is beneficial to push the
3385  * data to the right or left node if there is room.
3386  * @mas: The maple state
3387  * @height: The current height of the maple state
3388  * @mast: The maple subtree state
3389  * @left: Push left or not.
3390  *
3391  * Keeping the height of the tree low means faster lookups.
3392  *
3393  * Return: True if pushed, false otherwise.
3394  */
3395 static inline bool mas_push_data(struct ma_state *mas, int height,
3396                                  struct maple_subtree_state *mast, bool left)
3397 {
3398         unsigned char slot_total = mast->bn->b_end;
3399         unsigned char end, space, split;
3400
3401         MA_STATE(tmp_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3402         tmp_mas = *mas;
3403         tmp_mas.depth = mast->l->depth;
3404
3405         if (left && !mas_prev_sibling(&tmp_mas))
3406                 return false;
3407         else if (!left && !mas_next_sibling(&tmp_mas))
3408                 return false;
3409
3410         end = mas_data_end(&tmp_mas);
3411         slot_total += end;
3412         space = 2 * mt_slot_count(mas->node) - 2;
3413         /* -2 instead of -1 to ensure there isn't a triple split */
3414         if (ma_is_leaf(mast->bn->type))
3415                 space--;
3416
3417         if (mas->max == ULONG_MAX)
3418                 space--;
3419
3420         if (slot_total >= space)
3421                 return false;
3422
3423         /* Get the data; Fill mast->bn */
3424         mast->bn->b_end++;
3425         if (left) {
3426                 mab_shift_right(mast->bn, end + 1);
3427                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, 0);
3428                 mast->bn->b_end = slot_total + 1;
3429         } else {
3430                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, mast->bn->b_end);
3431         }
3432
3433         /* Configure mast for splitting of mast->bn */
3434         split = mt_slots[mast->bn->type] - 2;
3435         if (left) {
3436                 /*  Switch mas to prev node  */
3437                 mat_add(mast->free, mas->node);
3438                 *mas = tmp_mas;
3439                 /* Start using mast->l for the left side. */
3440                 tmp_mas.node = mast->l->node;
3441                 *mast->l = tmp_mas;
3442         } else {
3443                 mat_add(mast->free, tmp_mas.node);
3444                 tmp_mas.node = mast->r->node;
3445                 *mast->r = tmp_mas;
3446                 split = slot_total - split;
3447         }
3448         split = mab_no_null_split(mast->bn, split, mt_slots[mast->bn->type]);
3449         /* Update parent slot for split calculation. */
3450         if (left)
3451                 mast->orig_l->offset += end + 1;
3452
3453         mast_split_data(mast, mas, split);
3454         mast_fill_bnode(mast, mas, 2);
3455         mas_split_final_node(mast, mas, height + 1);
3456         return true;
3457 }
3458
3459 /*
3460  * mas_split() - Split data that is too big for one node into two.
3461  * @mas: The maple state
3462  * @b_node: The maple big node
3463  * Return: 1 on success, 0 on failure.
3464  */
3465 static int mas_split(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
3466 {
3467
3468         struct maple_subtree_state mast;
3469         int height = 0;
3470         unsigned char mid_split, split = 0;
3471
3472         /*
3473          * Splitting is handled differently from any other B-tree; the Maple
3474          * Tree splits upwards.  Splitting up means that the split operation
3475          * occurs when the walk of the tree hits the leaves and not on the way
3476          * down.  The reason for splitting up is that it is impossible to know
3477          * how much space will be needed until the leaf is (or leaves are)
3478          * reached.  Since overwriting data is allowed and a range could
3479          * overwrite more than one range or result in changing one entry into 3
3480          * entries, it is impossible to know if a split is required until the
3481          * data is examined.
3482          *
3483          * Splitting is a balancing act between keeping allocations to a minimum
3484          * and avoiding a 'jitter' event where a tree is expanded to make room
3485          * for an entry followed by a contraction when the entry is removed.  To
3486          * accomplish the balance, there are empty slots remaining in both left
3487          * and right nodes after a split.
3488          */
3489         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3490         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3491         MA_STATE(prev_l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3492         MA_STATE(prev_r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3493         MA_TOPIARY(mat, mas->tree);
3494
3495         trace_ma_op(__func__, mas);
3496         mas->depth = mas_mt_height(mas);
3497         /* Allocation failures will happen early. */
3498         mas_node_count(mas, 1 + mas->depth * 2);
3499         if (mas_is_err(mas))
3500                 return 0;
3501
3502         mast.l = &l_mas;
3503         mast.r = &r_mas;
3504         mast.orig_l = &prev_l_mas;
3505         mast.orig_r = &prev_r_mas;
3506         mast.free = &mat;
3507         mast.bn = b_node;
3508
3509         while (height++ <= mas->depth) {
3510                 if (mt_slots[b_node->type] > b_node->b_end) {
3511                         mas_split_final_node(&mast, mas, height);
3512                         break;
3513                 }
3514
3515                 l_mas = r_mas = *mas;
3516                 l_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3517                 r_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3518                 /*
3519                  * Another way that 'jitter' is avoided is to terminate a split up early if the
3520                  * left or right node has space to spare.  This is referred to as "pushing left"
3521                  * or "pushing right" and is similar to the B* tree, except the nodes left or
3522                  * right can rarely be reused due to RCU, but the ripple upwards is halted which
3523                  * is a significant savings.
3524                  */
3525                 /* Try to push left. */
3526                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, true))
3527                         break;
3528
3529                 /* Try to push right. */
3530                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, false))
3531                         break;
3532
3533                 split = mab_calc_split(mas, b_node, &mid_split, prev_l_mas.min);
3534                 mast_split_data(&mast, mas, split);
3535                 /*
3536                  * Usually correct, mab_mas_cp in the above call overwrites
3537                  * r->max.
3538                  */
3539                 mast.r->max = mas->max;
3540                 mast_fill_bnode(&mast, mas, 1);
3541                 prev_l_mas = *mast.l;
3542                 prev_r_mas = *mast.r;
3543         }
3544
3545         /* Set the original node as dead */
3546         mat_add(mast.free, mas->node);
3547         mas->node = l_mas.node;
3548         mas_wmb_replace(mas, mast.free, NULL);
3549         mtree_range_walk(mas);
3550         return 1;
3551 }
3552
3553 /*
3554  * mas_reuse_node() - Reuse the node to store the data.
3555  * @wr_mas: The maple write state
3556  * @bn: The maple big node
3557  * @end: The end of the data.
3558  *
3559  * Will always return false in RCU mode.
3560  *
3561  * Return: True if node was reused, false otherwise.
3562  */
3563 static inline bool mas_reuse_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3564                           struct maple_big_node *bn, unsigned char end)
3565 {
3566         /* Need to be rcu safe. */
3567         if (mt_in_rcu(wr_mas->mas->tree))
3568                 return false;
3569
3570         if (end > bn->b_end) {
3571                 int clear = mt_slots[wr_mas->type] - bn->b_end;
3572
3573                 memset(wr_mas->slots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear--);
3574                 memset(wr_mas->pivots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear);
3575         }
3576         mab_mas_cp(bn, 0, bn->b_end, wr_mas->mas, false);
3577         return true;
3578 }
3579
3580 /*
3581  * mas_commit_b_node() - Commit the big node into the tree.
3582  * @wr_mas: The maple write state
3583  * @b_node: The maple big node
3584  * @end: The end of the data.
3585  */
3586 static inline int mas_commit_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3587                             struct maple_big_node *b_node, unsigned char end)
3588 {
3589         struct maple_node *node;
3590         unsigned char b_end = b_node->b_end;
3591         enum maple_type b_type = b_node->type;
3592
3593         if ((b_end < mt_min_slots[b_type]) &&
3594             (!mte_is_root(wr_mas->mas->node)) &&
3595             (mas_mt_height(wr_mas->mas) > 1))
3596                 return mas_rebalance(wr_mas->mas, b_node);
3597
3598         if (b_end >= mt_slots[b_type])
3599                 return mas_split(wr_mas->mas, b_node);
3600
3601         if (mas_reuse_node(wr_mas, b_node, end))
3602                 goto reuse_node;
3603
3604         mas_node_count(wr_mas->mas, 1);
3605         if (mas_is_err(wr_mas->mas))
3606                 return 0;
3607
3608         node = mas_pop_node(wr_mas->mas);
3609         node->parent = mas_mn(wr_mas->mas)->parent;
3610         wr_mas->mas->node = mt_mk_node(node, b_type);
3611         mab_mas_cp(b_node, 0, b_end, wr_mas->mas, true);
3612
3613         mas_replace(wr_mas->mas, false);
3614 reuse_node:
3615         mas_update_gap(wr_mas->mas);
3616         return 1;
3617 }
3618
3619 /*
3620  * mas_root_expand() - Expand a root to a node
3621  * @mas: The maple state
3622  * @entry: The entry to store into the tree
3623  */
3624 static inline int mas_root_expand(struct ma_state *mas, void *entry)
3625 {
3626         void *contents = mas_root_locked(mas);
3627         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3628         struct maple_node *node;
3629         void __rcu **slots;
3630         unsigned long *pivots;
3631         int slot = 0;
3632
3633         mas_node_count(mas, 1);
3634         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
3635                 return 0;
3636
3637         node = mas_pop_node(mas);
3638         pivots = ma_pivots(node, type);
3639         slots = ma_slots(node, type);
3640         node->parent = ma_parent_ptr(
3641                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3642         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3643
3644         if (mas->index) {
3645                 if (contents) {
3646                         rcu_assign_pointer(slots[slot], contents);
3647                         if (likely(mas->index > 1))
3648                                 slot++;
3649                 }
3650                 pivots[slot++] = mas->index - 1;
3651         }
3652
3653         rcu_assign_pointer(slots[slot], entry);
3654         mas->offset = slot;
3655         pivots[slot] = mas->last;
3656         if (mas->last != ULONG_MAX)
3657                 slot++;
3658         mas->depth = 1;
3659         mas_set_height(mas);
3660
3661         /* swap the new root into the tree */
3662         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3663         ma_set_meta(node, maple_leaf_64, 0, slot);
3664         return slot;
3665 }
3666
3667 static inline void mas_store_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3668 {
3669         if (likely((mas->last != 0) || (mas->index != 0)))
3670                 mas_root_expand(mas, entry);
3671         else if (((unsigned long) (entry) & 3) == 2)
3672                 mas_root_expand(mas, entry);
3673         else {
3674                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3675                 mas->node = MAS_START;
3676         }
3677 }
3678
3679 /*
3680  * mas_is_span_wr() - Check if the write needs to be treated as a write that
3681  * spans the node.
3682  * @mas: The maple state
3683  * @piv: The pivot value being written
3684  * @type: The maple node type
3685  * @entry: The data to write
3686  *
3687  * Spanning writes are writes that start in one node and end in another OR if
3688  * the write of a %NULL will cause the node to end with a %NULL.
3689  *
3690  * Return: True if this is a spanning write, false otherwise.
3691  */
3692 static bool mas_is_span_wr(struct ma_wr_state *wr_mas)
3693 {
3694         unsigned long max;
3695         unsigned long last = wr_mas->mas->last;
3696         unsigned long piv = wr_mas->r_max;
3697         enum maple_type type = wr_mas->type;
3698         void *entry = wr_mas->entry;
3699
3700         /* Contained in this pivot */
3701         if (piv > last)
3702                 return false;
3703
3704         max = wr_mas->mas->max;
3705         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
3706                 /* Fits in the node, but may span slots. */
3707                 if (last < max)
3708                         return false;
3709
3710                 /* Writes to the end of the node but not null. */
3711                 if ((last == max) && entry)
3712                         return false;
3713
3714                 /*
3715                  * Writing ULONG_MAX is not a spanning write regardless of the
3716                  * value being written as long as the range fits in the node.
3717                  */
3718                 if ((last == ULONG_MAX) && (last == max))
3719                         return false;
3720         } else if (piv == last) {
3721                 if (entry)
3722                         return false;
3723
3724                 /* Detect spanning store wr walk */
3725                 if (last == ULONG_MAX)
3726                         return false;
3727         }
3728
3729         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, piv, entry);
3730
3731         return true;
3732 }
3733
3734 static inline void mas_wr_walk_descend(struct ma_wr_state *wr_mas)
3735 {
3736         wr_mas->mas->depth++;
3737         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
3738         mas_wr_node_walk(wr_mas);
3739         wr_mas->slots = ma_slots(wr_mas->node, wr_mas->type);
3740 }
3741
3742 static inline void mas_wr_walk_traverse(struct ma_wr_state *wr_mas)
3743 {
3744         wr_mas->mas->max = wr_mas->r_max;
3745         wr_mas->mas->min = wr_mas->r_min;
3746         wr_mas->mas->node = wr_mas->content;
3747         wr_mas->mas->offset = 0;
3748 }
3749 /*
3750  * mas_wr_walk() - Walk the tree for a write.
3751  * @wr_mas: The maple write state
3752  *
3753  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
3754  *
3755  * Return: True if it's contained in a node, false on spanning write.
3756  */
3757 static bool mas_wr_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
3758 {
3759         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3760
3761         while (true) {
3762                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3763                 if (unlikely(mas_is_span_wr(wr_mas)))
3764                         return false;
3765
3766                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3767                                                   mas->offset);
3768                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3769                         return true;
3770
3771                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3772         }
3773
3774         return true;
3775 }
3776
3777 static bool mas_wr_walk_index(struct ma_wr_state *wr_mas)
3778 {
3779         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3780
3781         while (true) {
3782                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3783                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3784                                                   mas->offset);
3785                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3786                         return true;
3787                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3788
3789         }
3790         return true;
3791 }
3792 /*
3793  * mas_extend_spanning_null() - Extend a store of a %NULL to include surrounding %NULLs.
3794  * @l_wr_mas: The left maple write state
3795  * @r_wr_mas: The right maple write state
3796  */
3797 static inline void mas_extend_spanning_null(struct ma_wr_state *l_wr_mas,
3798                                             struct ma_wr_state *r_wr_mas)
3799 {
3800         struct ma_state *r_mas = r_wr_mas->mas;
3801         struct ma_state *l_mas = l_wr_mas->mas;
3802         unsigned char l_slot;
3803
3804         l_slot = l_mas->offset;
3805         if (!l_wr_mas->content)
3806                 l_mas->index = l_wr_mas->r_min;
3807
3808         if ((l_mas->index == l_wr_mas->r_min) &&
3809                  (l_slot &&
3810                   !mas_slot_locked(l_mas, l_wr_mas->slots, l_slot - 1))) {
3811                 if (l_slot > 1)
3812                         l_mas->index = l_wr_mas->pivots[l_slot - 2] + 1;
3813                 else
3814                         l_mas->index = l_mas->min;
3815
3816                 l_mas->offset = l_slot - 1;
3817         }
3818
3819         if (!r_wr_mas->content) {
3820                 if (r_mas->last < r_wr_mas->r_max)
3821                         r_mas->last = r_wr_mas->r_max;
3822                 r_mas->offset++;
3823         } else if ((r_mas->last == r_wr_mas->r_max) &&
3824             (r_mas->last < r_mas->max) &&
3825             !mas_slot_locked(r_mas, r_wr_mas->slots, r_mas->offset + 1)) {
3826                 r_mas->last = mas_safe_pivot(r_mas, r_wr_mas->pivots,
3827                                              r_wr_mas->type, r_mas->offset + 1);
3828                 r_mas->offset++;
3829         }
3830 }
3831
3832 static inline void *mas_state_walk(struct ma_state *mas)
3833 {
3834         void *entry;
3835
3836         entry = mas_start(mas);
3837         if (mas_is_none(mas))
3838                 return NULL;
3839
3840         if (mas_is_ptr(mas))
3841                 return entry;
3842
3843         return mtree_range_walk(mas);
3844 }
3845
3846 /*
3847  * mtree_lookup_walk() - Internal quick lookup that does not keep maple state up
3848  * to date.
3849  *
3850  * @mas: The maple state.
3851  *
3852  * Note: Leaves mas in undesirable state.
3853  * Return: The entry for @mas->index or %NULL on dead node.
3854  */
3855 static inline void *mtree_lookup_walk(struct ma_state *mas)
3856 {
3857         unsigned long *pivots;
3858         unsigned char offset;
3859         struct maple_node *node;
3860         struct maple_enode *next;
3861         enum maple_type type;
3862         void __rcu **slots;
3863         unsigned char end;
3864         unsigned long max;
3865
3866         next = mas->node;
3867         max = ULONG_MAX;
3868         do {
3869                 offset = 0;
3870                 node = mte_to_node(next);
3871                 type = mte_node_type(next);
3872                 pivots = ma_pivots(node, type);
3873                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
3874                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3875                         goto dead_node;
3876
3877                 if (pivots[offset] >= mas->index)
3878                         goto next;
3879
3880                 do {
3881                         offset++;
3882                 } while ((offset < end) && (pivots[offset] < mas->index));
3883
3884                 if (likely(offset > end))
3885                         max = pivots[offset];
3886
3887 next:
3888                 slots = ma_slots(node, type);
3889                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
3890                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3891                         goto dead_node;
3892         } while (!ma_is_leaf(type));
3893
3894         return (void *) next;
3895
3896 dead_node:
3897         mas_reset(mas);
3898         return NULL;
3899 }
3900
3901 /*
3902  * mas_new_root() - Create a new root node that only contains the entry passed
3903  * in.
3904  * @mas: The maple state
3905  * @entry: The entry to store.
3906  *
3907  * Only valid when the index == 0 and the last == ULONG_MAX
3908  *
3909  * Return 0 on error, 1 on success.
3910  */
3911 static inline int mas_new_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3912 {
3913         struct maple_enode *root = mas_root_locked(mas);
3914         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3915         struct maple_node *node;
3916         void __rcu **slots;
3917         unsigned long *pivots;
3918
3919         if (!entry && !mas->index && mas->last == ULONG_MAX) {
3920                 mas->depth = 0;
3921                 mas_set_height(mas);
3922                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3923                 mas->node = MAS_START;
3924                 goto done;
3925         }
3926
3927         mas_node_count(mas, 1);
3928         if (mas_is_err(mas))
3929                 return 0;
3930
3931         node = mas_pop_node(mas);
3932         pivots = ma_pivots(node, type);
3933         slots = ma_slots(node, type);
3934         node->parent = ma_parent_ptr(
3935                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3936         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3937         rcu_assign_pointer(slots[0], entry);
3938         pivots[0] = mas->last;
3939         mas->depth = 1;
3940         mas_set_height(mas);
3941         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3942
3943 done:
3944         if (xa_is_node(root))
3945                 mte_destroy_walk(root, mas->tree);
3946
3947         return 1;
3948 }
3949 /*
3950  * mas_wr_spanning_store() - Create a subtree with the store operation completed
3951  * and new nodes where necessary, then place the sub-tree in the actual tree.
3952  * Note that mas is expected to point to the node which caused the store to
3953  * span.
3954  * @wr_mas: The maple write state
3955  *
3956  * Return: 0 on error, positive on success.
3957  */
3958 static inline int mas_wr_spanning_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
3959 {
3960         struct maple_subtree_state mast;
3961         struct maple_big_node b_node;
3962         struct ma_state *mas;
3963         unsigned char height;
3964
3965         /* Left and Right side of spanning store */
3966         MA_STATE(l_mas, NULL, 0, 0);
3967         MA_STATE(r_mas, NULL, 0, 0);
3968
3969         MA_WR_STATE(r_wr_mas, &r_mas, wr_mas->entry);
3970         MA_WR_STATE(l_wr_mas, &l_mas, wr_mas->entry);
3971
3972         /*
3973          * A store operation that spans multiple nodes is called a spanning
3974          * store and is handled early in the store call stack by the function
3975          * mas_is_span_wr().  When a spanning store is identified, the maple
3976          * state is duplicated.  The first maple state walks the left tree path
3977          * to ``index``, the duplicate walks the right tree path to ``last``.
3978          * The data in the two nodes are combined into a single node, two nodes,
3979          * or possibly three nodes (see the 3-way split above).  A ``NULL``
3980          * written to the last entry of a node is considered a spanning store as
3981          * a rebalance is required for the operation to complete and an overflow
3982          * of data may happen.
3983          */
3984         mas = wr_mas->mas;
3985         trace_ma_op(__func__, mas);
3986
3987         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX))
3988                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
3989         /*
3990          * Node rebalancing may occur due to this store, so there may be three new
3991          * entries per level plus a new root.
3992          */
3993         height = mas_mt_height(mas);
3994         mas_node_count(mas, 1 + height * 3);
3995         if (mas_is_err(mas))
3996                 return 0;
3997
3998         /*
3999          * Set up right side.  Need to get to the next offset after the spanning
4000          * store to ensure it's not NULL and to combine both the next node and
4001          * the node with the start together.
4002          */
4003         r_mas = *mas;
4004         /* Avoid overflow, walk to next slot in the tree. */
4005         if (r_mas.last + 1)
4006                 r_mas.last++;
4007
4008         r_mas.index = r_mas.last;
4009         mas_wr_walk_index(&r_wr_mas);
4010         r_mas.last = r_mas.index = mas->last;
4011
4012         /* Set up left side. */
4013         l_mas = *mas;
4014         mas_wr_walk_index(&l_wr_mas);
4015
4016         if (!wr_mas->entry) {
4017                 mas_extend_spanning_null(&l_wr_mas, &r_wr_mas);
4018                 mas->offset = l_mas.offset;
4019                 mas->index = l_mas.index;
4020                 mas->last = l_mas.last = r_mas.last;
4021         }
4022
4023         /* expanding NULLs may make this cover the entire range */
4024         if (!l_mas.index && r_mas.last == ULONG_MAX) {
4025                 mas_set_range(mas, 0, ULONG_MAX);
4026                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4027         }
4028
4029         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4030         /* Copy l_mas and store the value in b_node. */
4031         mas_store_b_node(&l_wr_mas, &b_node, l_wr_mas.node_end);
4032         /* Copy r_mas into b_node. */
4033         if (r_mas.offset <= r_wr_mas.node_end)
4034                 mas_mab_cp(&r_mas, r_mas.offset, r_wr_mas.node_end,
4035                            &b_node, b_node.b_end + 1);
4036         else
4037                 b_node.b_end++;
4038
4039         /* Stop spanning searches by searching for just index. */
4040         l_mas.index = l_mas.last = mas->index;
4041
4042         mast.bn = &b_node;
4043         mast.orig_l = &l_mas;
4044         mast.orig_r = &r_mas;
4045         /* Combine l_mas and r_mas and split them up evenly again. */
4046         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, height + 1);
4047 }
4048
4049 /*
4050  * mas_wr_node_store() - Attempt to store the value in a node
4051  * @wr_mas: The maple write state
4052  *
4053  * Attempts to reuse the node, but may allocate.
4054  *
4055  * Return: True if stored, false otherwise
4056  */
4057 static inline bool mas_wr_node_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4058 {
4059         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4060         void __rcu **dst_slots;
4061         unsigned long *dst_pivots;
4062         unsigned char dst_offset;
4063         unsigned char new_end = wr_mas->node_end;
4064         unsigned char offset;
4065         unsigned char node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4066         struct maple_node reuse, *newnode;
4067         unsigned char copy_size, max_piv = mt_pivots[wr_mas->type];
4068         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
4069
4070         offset = mas->offset;
4071         if (mas->last == wr_mas->r_max) {
4072                 /* runs right to the end of the node */
4073                 if (mas->last == mas->max)
4074                         new_end = offset;
4075                 /* don't copy this offset */
4076                 wr_mas->offset_end++;
4077         } else if (mas->last < wr_mas->r_max) {
4078                 /* new range ends in this range */
4079                 if (unlikely(wr_mas->r_max == ULONG_MAX))
4080                         mas_bulk_rebalance(mas, wr_mas->node_end, wr_mas->type);
4081
4082                 new_end++;
4083         } else {
4084                 if (wr_mas->end_piv == mas->last)
4085                         wr_mas->offset_end++;
4086
4087                 new_end -= wr_mas->offset_end - offset - 1;
4088         }
4089
4090         /* new range starts within a range */
4091         if (wr_mas->r_min < mas->index)
4092                 new_end++;
4093
4094         /* Not enough room */
4095         if (new_end >= node_slots)
4096                 return false;
4097
4098         /* Not enough data. */
4099         if (!mte_is_root(mas->node) && (new_end <= mt_min_slots[wr_mas->type]) &&
4100             !(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
4101                 return false;
4102
4103         /* set up node. */
4104         if (in_rcu) {
4105                 mas_node_count(mas, 1);
4106                 if (mas_is_err(mas))
4107                         return false;
4108
4109                 newnode = mas_pop_node(mas);
4110         } else {
4111                 memset(&reuse, 0, sizeof(struct maple_node));
4112                 newnode = &reuse;
4113         }
4114
4115         newnode->parent = mas_mn(mas)->parent;
4116         dst_pivots = ma_pivots(newnode, wr_mas->type);
4117         dst_slots = ma_slots(newnode, wr_mas->type);
4118         /* Copy from start to insert point */
4119         memcpy(dst_pivots, wr_mas->pivots, sizeof(unsigned long) * (offset + 1));
4120         memcpy(dst_slots, wr_mas->slots, sizeof(void *) * (offset + 1));
4121         dst_offset = offset;
4122
4123         /* Handle insert of new range starting after old range */
4124         if (wr_mas->r_min < mas->index) {
4125                 mas->offset++;
4126                 rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->content);
4127                 dst_pivots[dst_offset++] = mas->index - 1;
4128         }
4129
4130         /* Store the new entry and range end. */
4131         if (dst_offset < max_piv)
4132                 dst_pivots[dst_offset] = mas->last;
4133         mas->offset = dst_offset;
4134         rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->entry);
4135
4136         /*
4137          * this range wrote to the end of the node or it overwrote the rest of
4138          * the data
4139          */
4140         if (wr_mas->offset_end > wr_mas->node_end || mas->last >= mas->max) {
4141                 new_end = dst_offset;
4142                 goto done;
4143         }
4144
4145         dst_offset++;
4146         /* Copy to the end of node if necessary. */
4147         copy_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + 1;
4148         memcpy(dst_slots + dst_offset, wr_mas->slots + wr_mas->offset_end,
4149                sizeof(void *) * copy_size);
4150         if (dst_offset < max_piv) {
4151                 if (copy_size > max_piv - dst_offset)
4152                         copy_size = max_piv - dst_offset;
4153
4154                 memcpy(dst_pivots + dst_offset,
4155                        wr_mas->pivots + wr_mas->offset_end,
4156                        sizeof(unsigned long) * copy_size);
4157         }
4158
4159         if ((wr_mas->node_end == node_slots - 1) && (new_end < node_slots - 1))
4160                 dst_pivots[new_end] = mas->max;
4161
4162 done:
4163         mas_leaf_set_meta(mas, newnode, dst_pivots, maple_leaf_64, new_end);
4164         if (in_rcu) {
4165                 mas->node = mt_mk_node(newnode, wr_mas->type);
4166                 mas_replace(mas, false);
4167         } else {
4168                 memcpy(wr_mas->node, newnode, sizeof(struct maple_node));
4169         }
4170         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4171         mas_update_gap(mas);
4172         return true;
4173 }
4174
4175 /*
4176  * mas_wr_slot_store: Attempt to store a value in a slot.
4177  * @wr_mas: the maple write state
4178  *
4179  * Return: True if stored, false otherwise
4180  */
4181 static inline bool mas_wr_slot_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4182 {
4183         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4184         unsigned long lmax; /* Logical max. */
4185         unsigned char offset = mas->offset;
4186
4187         if ((wr_mas->r_max > mas->last) && ((wr_mas->r_min != mas->index) ||
4188                                   (offset != wr_mas->node_end)))
4189                 return false;
4190
4191         if (offset == wr_mas->node_end - 1)
4192                 lmax = mas->max;
4193         else
4194                 lmax = wr_mas->pivots[offset + 1];
4195
4196         /* going to overwrite too many slots. */
4197         if (lmax < mas->last)
4198                 return false;
4199
4200         if (wr_mas->r_min == mas->index) {
4201                 /* overwriting two or more ranges with one. */
4202                 if (lmax == mas->last)
4203                         return false;
4204
4205                 /* Overwriting all of offset and a portion of offset + 1. */
4206                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset], wr_mas->entry);
4207                 wr_mas->pivots[offset] = mas->last;
4208                 goto done;
4209         }
4210
4211         /* Doesn't end on the next range end. */
4212         if (lmax != mas->last)
4213                 return false;
4214
4215         /* Overwriting a portion of offset and all of offset + 1 */
4216         if ((offset + 1 < mt_pivots[wr_mas->type]) &&
4217             (wr_mas->entry || wr_mas->pivots[offset + 1]))
4218                 wr_mas->pivots[offset + 1] = mas->last;
4219
4220         rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset + 1], wr_mas->entry);
4221         wr_mas->pivots[offset] = mas->index - 1;
4222         mas->offset++; /* Keep mas accurate. */
4223
4224 done:
4225         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4226         mas_update_gap(mas);
4227         return true;
4228 }
4229
4230 static inline void mas_wr_end_piv(struct ma_wr_state *wr_mas)
4231 {
4232         while ((wr_mas->mas->last > wr_mas->end_piv) &&
4233                (wr_mas->offset_end < wr_mas->node_end))
4234                 wr_mas->end_piv = wr_mas->pivots[++wr_mas->offset_end];
4235
4236         if (wr_mas->mas->last > wr_mas->end_piv)
4237                 wr_mas->end_piv = wr_mas->mas->max;
4238 }
4239
4240 static inline void mas_wr_extend_null(struct ma_wr_state *wr_mas)
4241 {
4242         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4243
4244         if (mas->last < wr_mas->end_piv && !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end])
4245                 mas->last = wr_mas->end_piv;
4246
4247         /* Check next slot(s) if we are overwriting the end */
4248         if ((mas->last == wr_mas->end_piv) &&
4249             (wr_mas->node_end != wr_mas->offset_end) &&
4250             !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end + 1]) {
4251                 wr_mas->offset_end++;
4252                 if (wr_mas->offset_end == wr_mas->node_end)
4253                         mas->last = mas->max;
4254                 else
4255                         mas->last = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4256                 wr_mas->end_piv = mas->last;
4257         }
4258
4259         if (!wr_mas->content) {
4260                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4261                 mas->index = wr_mas->r_min;
4262         } else {
4263                 /* Check prev slot if we are overwriting the start */
4264                 if (mas->index == wr_mas->r_min && mas->offset &&
4265                     !wr_mas->slots[mas->offset - 1]) {
4266                         mas->offset--;
4267                         wr_mas->r_min = mas->index =
4268                                 mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, mas->offset);
4269                         wr_mas->r_max = wr_mas->pivots[mas->offset];
4270                 }
4271         }
4272 }
4273
4274 static inline bool mas_wr_append(struct ma_wr_state *wr_mas)
4275 {
4276         unsigned char end = wr_mas->node_end;
4277         unsigned char new_end = end + 1;
4278         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4279         unsigned char node_pivots = mt_pivots[wr_mas->type];
4280
4281         if ((mas->index != wr_mas->r_min) && (mas->last == wr_mas->r_max)) {
4282                 if (new_end < node_pivots)
4283                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4284
4285                 if (new_end < node_pivots)
4286                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4287
4288                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->entry);
4289                 mas->offset = new_end;
4290                 wr_mas->pivots[end] = mas->index - 1;
4291
4292                 return true;
4293         }
4294
4295         if ((mas->index == wr_mas->r_min) && (mas->last < wr_mas->r_max)) {
4296                 if (new_end < node_pivots)
4297                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4298
4299                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->content);
4300                 if (new_end < node_pivots)
4301                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4302
4303                 wr_mas->pivots[end] = mas->last;
4304                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[end], wr_mas->entry);
4305                 return true;
4306         }
4307
4308         return false;
4309 }
4310
4311 /*
4312  * mas_wr_bnode() - Slow path for a modification.
4313  * @wr_mas: The write maple state
4314  *
4315  * This is where split, rebalance end up.
4316  */
4317 static void mas_wr_bnode(struct ma_wr_state *wr_mas)
4318 {
4319         struct maple_big_node b_node;
4320
4321         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, 0, wr_mas->entry);
4322         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4323         mas_store_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->offset_end);
4324         mas_commit_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->node_end);
4325 }
4326
4327 static inline void mas_wr_modify(struct ma_wr_state *wr_mas)
4328 {
4329         unsigned char node_slots;
4330         unsigned char node_size;
4331         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4332
4333         /* Direct replacement */
4334         if (wr_mas->r_min == mas->index && wr_mas->r_max == mas->last) {
4335                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[mas->offset], wr_mas->entry);
4336                 if (!!wr_mas->entry ^ !!wr_mas->content)
4337                         mas_update_gap(mas);
4338                 return;
4339         }
4340
4341         /* Attempt to append */
4342         node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4343         node_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + mas->offset + 2;
4344         if (mas->max == ULONG_MAX)
4345                 node_size++;
4346
4347         /* slot and node store will not fit, go to the slow path */
4348         if (unlikely(node_size >= node_slots))
4349                 goto slow_path;
4350
4351         if (wr_mas->entry && (wr_mas->node_end < node_slots - 1) &&
4352             (mas->offset == wr_mas->node_end) && mas_wr_append(wr_mas)) {
4353                 if (!wr_mas->content || !wr_mas->entry)
4354                         mas_update_gap(mas);
4355                 return;
4356         }
4357
4358         if ((wr_mas->offset_end - mas->offset <= 1) && mas_wr_slot_store(wr_mas))
4359                 return;
4360         else if (mas_wr_node_store(wr_mas))
4361                 return;
4362
4363         if (mas_is_err(mas))
4364                 return;
4365
4366 slow_path:
4367         mas_wr_bnode(wr_mas);
4368 }
4369
4370 /*
4371  * mas_wr_store_entry() - Internal call to store a value
4372  * @mas: The maple state
4373  * @entry: The entry to store.
4374  *
4375  * Return: The contents that was stored at the index.
4376  */
4377 static inline void *mas_wr_store_entry(struct ma_wr_state *wr_mas)
4378 {
4379         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4380
4381         wr_mas->content = mas_start(mas);
4382         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4383                 mas_store_root(mas, wr_mas->entry);
4384                 return wr_mas->content;
4385         }
4386
4387         if (unlikely(!mas_wr_walk(wr_mas))) {
4388                 mas_wr_spanning_store(wr_mas);
4389                 return wr_mas->content;
4390         }
4391
4392         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4393         wr_mas->end_piv = wr_mas->r_max;
4394         mas_wr_end_piv(wr_mas);
4395
4396         if (!wr_mas->entry)
4397                 mas_wr_extend_null(wr_mas);
4398
4399         /* New root for a single pointer */
4400         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX)) {
4401                 mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4402                 return wr_mas->content;
4403         }
4404
4405         mas_wr_modify(wr_mas);
4406         return wr_mas->content;
4407 }
4408
4409 /**
4410  * mas_insert() - Internal call to insert a value
4411  * @mas: The maple state
4412  * @entry: The entry to store
4413  *
4414  * Return: %NULL or the contents that already exists at the requested index
4415  * otherwise.  The maple state needs to be checked for error conditions.
4416  */
4417 static inline void *mas_insert(struct ma_state *mas, void *entry)
4418 {
4419         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
4420
4421         /*
4422          * Inserting a new range inserts either 0, 1, or 2 pivots within the
4423          * tree.  If the insert fits exactly into an existing gap with a value
4424          * of NULL, then the slot only needs to be written with the new value.
4425          * If the range being inserted is adjacent to another range, then only a
4426          * single pivot needs to be inserted (as well as writing the entry).  If
4427          * the new range is within a gap but does not touch any other ranges,
4428          * then two pivots need to be inserted: the start - 1, and the end.  As
4429          * usual, the entry must be written.  Most operations require a new node
4430          * to be allocated and replace an existing node to ensure RCU safety,
4431          * when in RCU mode.  The exception to requiring a newly allocated node
4432          * is when inserting at the end of a node (appending).  When done
4433          * carefully, appending can reuse the node in place.
4434          */
4435         wr_mas.content = mas_start(mas);
4436         if (wr_mas.content)
4437                 goto exists;
4438
4439         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4440                 mas_store_root(mas, entry);
4441                 return NULL;
4442         }
4443
4444         /* spanning writes always overwrite something */
4445         if (!mas_wr_walk(&wr_mas))
4446                 goto exists;
4447
4448         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4449         wr_mas.offset_end = mas->offset;
4450         wr_mas.end_piv = wr_mas.r_max;
4451
4452         if (wr_mas.content || (mas->last > wr_mas.r_max))
4453                 goto exists;
4454
4455         if (!entry)
4456                 return NULL;
4457
4458         mas_wr_modify(&wr_mas);
4459         return wr_mas.content;
4460
4461 exists:
4462         mas_set_err(mas, -EEXIST);
4463         return wr_mas.content;
4464
4465 }
4466
4467 /*
4468  * mas_prev_node() - Find the prev non-null entry at the same level in the
4469  * tree.  The prev value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4470  * @mas: The maple state
4471  * @min: The lower limit to search
4472  *
4473  * The prev node value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4474  * Return: 1 if the node is dead, 0 otherwise.
4475  */
4476 static inline int mas_prev_node(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4477 {
4478         enum maple_type mt;
4479         int offset, level;
4480         void __rcu **slots;
4481         struct maple_node *node;
4482         struct maple_enode *enode;
4483         unsigned long *pivots;
4484
4485         if (mas_is_none(mas))
4486                 return 0;
4487
4488         level = 0;
4489         do {
4490                 node = mas_mn(mas);
4491                 if (ma_is_root(node))
4492                         goto no_entry;
4493
4494                 /* Walk up. */
4495                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4496                         return 1;
4497                 offset = mas->offset;
4498                 level++;
4499         } while (!offset);
4500
4501         offset--;
4502         mt = mte_node_type(mas->node);
4503         node = mas_mn(mas);
4504         slots = ma_slots(node, mt);
4505         pivots = ma_pivots(node, mt);
4506         mas->max = pivots[offset];
4507         if (offset)
4508                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4509         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4510                 return 1;
4511
4512         if (mas->max < min)
4513                 goto no_entry_min;
4514
4515         while (level > 1) {
4516                 level--;
4517                 enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4518                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4519                         return 1;
4520
4521                 mas->node = enode;
4522                 mt = mte_node_type(mas->node);
4523                 node = mas_mn(mas);
4524                 slots = ma_slots(node, mt);
4525                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4526                 offset = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4527                 if (offset)
4528                         mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4529
4530                 if (offset < mt_pivots[mt])
4531                         mas->max = pivots[offset];
4532
4533                 if (mas->max < min)
4534                         goto no_entry;
4535         }
4536
4537         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4538         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4539                 return 1;
4540
4541         mas->offset = mas_data_end(mas);
4542         if (unlikely(mte_dead_node(mas->node)))
4543                 return 1;
4544
4545         return 0;
4546
4547 no_entry_min:
4548         mas->offset = offset;
4549         if (offset)
4550                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4551 no_entry:
4552         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4553                 return 1;
4554
4555         mas->node = MAS_NONE;
4556         return 0;
4557 }
4558
4559 /*
4560  * mas_next_node() - Get the next node at the same level in the tree.
4561  * @mas: The maple state
4562  * @max: The maximum pivot value to check.
4563  *
4564  * The next value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4565  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise.
4566  */
4567 static inline int mas_next_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *node,
4568                                 unsigned long max)
4569 {
4570         unsigned long min, pivot;
4571         unsigned long *pivots;
4572         struct maple_enode *enode;
4573         int level = 0;
4574         unsigned char offset;
4575         enum maple_type mt;
4576         void __rcu **slots;
4577
4578         if (mas->max >= max)
4579                 goto no_entry;
4580
4581         level = 0;
4582         do {
4583                 if (ma_is_root(node))
4584                         goto no_entry;
4585
4586                 min = mas->max + 1;
4587                 if (min > max)
4588                         goto no_entry;
4589
4590                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4591                         return 1;
4592
4593                 offset = mas->offset;
4594                 level++;
4595                 node = mas_mn(mas);
4596                 mt = mte_node_type(mas->node);
4597                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4598         } while (unlikely(offset == ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max)));
4599
4600         slots = ma_slots(node, mt);
4601         pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, ++offset, mt);
4602         while (unlikely(level > 1)) {
4603                 /* Descend, if necessary */
4604                 enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4605                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4606                         return 1;
4607
4608                 mas->node = enode;
4609                 level--;
4610                 node = mas_mn(mas);
4611                 mt = mte_node_type(mas->node);
4612                 slots = ma_slots(node, mt);
4613                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4614                 offset = 0;
4615                 pivot = pivots[0];
4616         }
4617
4618         enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4619         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4620                 return 1;
4621
4622         mas->node = enode;
4623         mas->min = min;
4624         mas->max = pivot;
4625         return 0;
4626
4627 no_entry:
4628         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4629                 return 1;
4630
4631         mas->node = MAS_NONE;
4632         return 0;
4633 }
4634
4635 /*
4636  * mas_next_nentry() - Get the next node entry
4637  * @mas: The maple state
4638  * @max: The maximum value to check
4639  * @*range_start: Pointer to store the start of the range.
4640  *
4641  * Sets @mas->offset to the offset of the next node entry, @mas->last to the
4642  * pivot of the entry.
4643  *
4644  * Return: The next entry, %NULL otherwise
4645  */
4646 static inline void *mas_next_nentry(struct ma_state *mas,
4647             struct maple_node *node, unsigned long max, enum maple_type type)
4648 {
4649         unsigned char count;
4650         unsigned long pivot;
4651         unsigned long *pivots;
4652         void __rcu **slots;
4653         void *entry;
4654
4655         if (mas->last == mas->max) {
4656                 mas->index = mas->max;
4657                 return NULL;
4658         }
4659
4660         pivots = ma_pivots(node, type);
4661         slots = ma_slots(node, type);
4662         mas->index = mas_safe_min(mas, pivots, mas->offset);
4663         if (ma_dead_node(node))
4664                 return NULL;
4665
4666         if (mas->index > max)
4667                 return NULL;
4668
4669         count = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
4670         if (mas->offset > count)
4671                 return NULL;
4672
4673         while (mas->offset < count) {
4674                 pivot = pivots[mas->offset];
4675                 entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4676                 if (ma_dead_node(node))
4677                         return NULL;
4678
4679                 if (entry)
4680                         goto found;
4681
4682                 if (pivot >= max)
4683                         return NULL;
4684
4685                 mas->index = pivot + 1;
4686                 mas->offset++;
4687         }
4688
4689         if (mas->index > mas->max) {
4690                 mas->index = mas->last;
4691                 return NULL;
4692         }
4693
4694         pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
4695         entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4696         if (ma_dead_node(node))
4697                 return NULL;
4698
4699         if (!pivot)
4700                 return NULL;
4701
4702         if (!entry)
4703                 return NULL;
4704
4705 found:
4706         mas->last = pivot;
4707         return entry;
4708 }
4709
4710 static inline void mas_rewalk(struct ma_state *mas, unsigned long index)
4711 {
4712
4713 retry:
4714         mas_set(mas, index);
4715         mas_state_walk(mas);
4716         if (mas_is_start(mas))
4717                 goto retry;
4718
4719         return;
4720
4721 }
4722
4723 /*
4724  * mas_next_entry() - Internal function to get the next entry.
4725  * @mas: The maple state
4726  * @limit: The maximum range start.
4727  *
4728  * Set the @mas->node to the next entry and the range_start to
4729  * the beginning value for the entry.  Does not check beyond @limit.
4730  * Sets @mas->index and @mas->last to the limit if it is hit.
4731  * Restarts on dead nodes.
4732  *
4733  * Return: the next entry or %NULL.
4734  */
4735 static inline void *mas_next_entry(struct ma_state *mas, unsigned long limit)
4736 {
4737         void *entry = NULL;
4738         struct maple_enode *prev_node;
4739         struct maple_node *node;
4740         unsigned char offset;
4741         unsigned long last;
4742         enum maple_type mt;
4743
4744         last = mas->last;
4745 retry:
4746         offset = mas->offset;
4747         prev_node = mas->node;
4748         node = mas_mn(mas);
4749         mt = mte_node_type(mas->node);
4750         mas->offset++;
4751         if (unlikely(mas->offset >= mt_slots[mt])) {
4752                 mas->offset = mt_slots[mt] - 1;
4753                 goto next_node;
4754         }
4755
4756         while (!mas_is_none(mas)) {
4757                 entry = mas_next_nentry(mas, node, limit, mt);
4758                 if (unlikely(ma_dead_node(node))) {
4759                         mas_rewalk(mas, last);
4760                         goto retry;
4761                 }
4762
4763                 if (likely(entry))
4764                         return entry;
4765
4766                 if (unlikely((mas->index > limit)))
4767                         break;
4768
4769 next_node:
4770                 prev_node = mas->node;
4771                 offset = mas->offset;
4772                 if (unlikely(mas_next_node(mas, node, limit))) {
4773                         mas_rewalk(mas, last);
4774                         goto retry;
4775                 }
4776                 mas->offset = 0;
4777                 node = mas_mn(mas);
4778                 mt = mte_node_type(mas->node);
4779         }
4780
4781         mas->index = mas->last = limit;
4782         mas->offset = offset;
4783         mas->node = prev_node;
4784         return NULL;
4785 }
4786
4787 /*
4788  * mas_prev_nentry() - Get the previous node entry.
4789  * @mas: The maple state.
4790  * @limit: The lower limit to check for a value.
4791  *
4792  * Return: the entry, %NULL otherwise.
4793  */
4794 static inline void *mas_prev_nentry(struct ma_state *mas, unsigned long limit,
4795                                     unsigned long index)
4796 {
4797         unsigned long pivot, min;
4798         unsigned char offset;
4799         struct maple_node *mn;
4800         enum maple_type mt;
4801         unsigned long *pivots;
4802         void __rcu **slots;
4803         void *entry;
4804
4805 retry:
4806         if (!mas->offset)
4807                 return NULL;
4808
4809         mn = mas_mn(mas);
4810         mt = mte_node_type(mas->node);
4811         offset = mas->offset - 1;
4812         if (offset >= mt_slots[mt])
4813                 offset = mt_slots[mt] - 1;
4814
4815         slots = ma_slots(mn, mt);
4816         pivots = ma_pivots(mn, mt);
4817         if (offset == mt_pivots[mt])
4818                 pivot = mas->max;
4819         else
4820                 pivot = pivots[offset];
4821
4822         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4823                 mas_rewalk(mas, index);
4824                 goto retry;
4825         }
4826
4827         while (offset && ((!mas_slot(mas, slots, offset) && pivot >= limit) ||
4828                !pivot))
4829                 pivot = pivots[--offset];
4830
4831         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4832         entry = mas_slot(mas, slots, offset);
4833         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4834                 mas_rewalk(mas, index);
4835                 goto retry;
4836         }
4837
4838         if (likely(entry)) {
4839                 mas->offset = offset;
4840                 mas->last = pivot;
4841                 mas->index = min;
4842         }
4843         return entry;
4844 }
4845
4846 static inline void *mas_prev_entry(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4847 {
4848         void *entry;
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, index;
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         index = mas->index;
4912         while (index <= max) {
4913                 gap = 0;
4914                 if (gaps)
4915                         gap = gaps[offset];
4916                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
4917                         gap = max - min + 1;
4918
4919                 if (gap) {
4920                         if ((size <= gap) && (size <= mas->last - min + 1))
4921                                 break;
4922
4923                         if (!gaps) {
4924                                 /* Skip the next slot, it cannot be a gap. */
4925                                 if (offset < 2)
4926                                         goto ascend;
4927
4928                                 offset -= 2;
4929                                 max = pivots[offset];
4930                                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4931                                 continue;
4932                         }
4933                 }
4934
4935                 if (!offset)
4936                         goto ascend;
4937
4938                 offset--;
4939                 max = min - 1;
4940                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4941         }
4942
4943         if (unlikely(index > max)) {
4944                 mas_set_err(mas, -EBUSY);
4945                 return false;
4946         }
4947
4948         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
4949                 mas->offset = offset;
4950                 mas->min = min;
4951                 mas->max = min + gap - 1;
4952                 return true;
4953         }
4954
4955         /* descend, only happens under lock. */
4956         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4957         mas->min = min;
4958         mas->max = max;
4959         mas->offset = mas_data_end(mas);
4960         return false;
4961
4962 ascend:
4963         if (mte_is_root(mas->node))
4964                 mas_set_err(mas, -EBUSY);
4965
4966         return false;
4967 }
4968
4969 static inline bool mas_anode_descend(struct ma_state *mas, unsigned long size)
4970 {
4971         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4972         unsigned long pivot, min, gap = 0;
4973         unsigned char count, offset;
4974         unsigned long *gaps = NULL, *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         count = mt_slots[type];
4986         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4987         for (; offset < count; offset++) {
4988                 pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
4989                 if (offset && !pivot)
4990                         break;
4991
4992                 /* Not within lower bounds */
4993                 if (mas->index > pivot)
4994                         goto next_slot;
4995
4996                 if (gaps)
4997                         gap = gaps[offset];
4998                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
4999                         gap = min(pivot, mas->last) - max(mas->index, min) + 1;
5000                 else
5001                         goto next_slot;
5002
5003                 if (gap >= size) {
5004                         if (ma_is_leaf(type)) {
5005                                 found = true;
5006                                 goto done;
5007                         }
5008                         if (mas->index <= pivot) {
5009                                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
5010                                 mas->min = min;
5011                                 mas->max = pivot;
5012                                 offset = 0;
5013                                 type = mte_node_type(mas->node);
5014                                 count = mt_slots[type];
5015                                 break;
5016                         }
5017                 }
5018 next_slot:
5019                 min = pivot + 1;
5020                 if (mas->last <= pivot) {
5021                         mas_set_err(mas, -EBUSY);
5022                         return true;
5023                 }
5024         }
5025
5026         if (mte_is_root(mas->node))
5027                 found = true;
5028 done:
5029         mas->offset = offset;
5030         return found;
5031 }
5032
5033 /**
5034  * mas_walk() - Search for @mas->index in the tree.
5035  * @mas: The maple state.
5036  *
5037  * mas->index and mas->last will be set to the range if there is a value.  If
5038  * mas->node is MAS_NONE, reset to MAS_START.
5039  *
5040  * Return: the entry at the location or %NULL.
5041  */
5042 void *mas_walk(struct ma_state *mas)
5043 {
5044         void *entry;
5045
5046 retry:
5047         entry = mas_state_walk(mas);
5048         if (mas_is_start(mas))
5049                 goto retry;
5050
5051         if (mas_is_ptr(mas)) {
5052                 if (!mas->index) {
5053                         mas->last = 0;
5054                 } else {
5055                         mas->index = 1;
5056                         mas->last = ULONG_MAX;
5057                 }
5058                 return entry;
5059         }
5060
5061         if (mas_is_none(mas)) {
5062                 mas->index = 0;
5063                 mas->last = ULONG_MAX;
5064         }
5065
5066         return entry;
5067 }
5068
5069 static inline bool mas_rewind_node(struct ma_state *mas)
5070 {
5071         unsigned char slot;
5072
5073         do {
5074                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5075                         slot = mas->offset;
5076                         if (!slot)
5077                                 return false;
5078                 } else {
5079                         mas_ascend(mas);
5080                         slot = mas->offset;
5081                 }
5082         } while (!slot);
5083
5084         mas->offset = --slot;
5085         return true;
5086 }
5087
5088 /*
5089  * mas_skip_node() - Internal function.  Skip over a node.
5090  * @mas: The maple state.
5091  *
5092  * Return: true if there is another node, false otherwise.
5093  */
5094 static inline bool mas_skip_node(struct ma_state *mas)
5095 {
5096         unsigned char slot, slot_count;
5097         unsigned long *pivots;
5098         enum maple_type mt;
5099
5100         mt = mte_node_type(mas->node);
5101         slot_count = mt_slots[mt] - 1;
5102         do {
5103                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5104                         slot = mas->offset;
5105                         if (slot > slot_count) {
5106                                 mas_set_err(mas, -EBUSY);
5107                                 return false;
5108                         }
5109                 } else {
5110                         mas_ascend(mas);
5111                         slot = mas->offset;
5112                         mt = mte_node_type(mas->node);
5113                         slot_count = mt_slots[mt] - 1;
5114                 }
5115         } while (slot > slot_count);
5116
5117         mas->offset = ++slot;
5118         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), mt);
5119         if (slot > 0)
5120                 mas->min = pivots[slot - 1] + 1;
5121
5122         if (slot <= slot_count)
5123                 mas->max = pivots[slot];
5124
5125         return true;
5126 }
5127
5128 /*
5129  * mas_awalk() - Allocation walk.  Search from low address to high, for a gap of
5130  * @size
5131  * @mas: The maple state
5132  * @size: The size of the gap required
5133  *
5134  * Search between @mas->index and @mas->last for a gap of @size.
5135  */
5136 static inline void mas_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
5137 {
5138         struct maple_enode *last = NULL;
5139
5140         /*
5141          * There are 4 options:
5142          * go to child (descend)
5143          * go back to parent (ascend)
5144          * no gap found. (return, slot == MAPLE_NODE_SLOTS)
5145          * found the gap. (return, slot != MAPLE_NODE_SLOTS)
5146          */
5147         while (!mas_is_err(mas) && !mas_anode_descend(mas, size)) {
5148                 if (last == mas->node)
5149                         mas_skip_node(mas);
5150                 else
5151                         last = mas->node;
5152         }
5153 }
5154
5155 /*
5156  * mas_fill_gap() - Fill a located gap with @entry.
5157  * @mas: The maple state
5158  * @entry: The value to store
5159  * @slot: The offset into the node to store the @entry
5160  * @size: The size of the entry
5161  * @index: The start location
5162  */
5163 static inline void mas_fill_gap(struct ma_state *mas, void *entry,
5164                 unsigned char slot, unsigned long size, unsigned long *index)
5165 {
5166         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5167         unsigned char pslot = mte_parent_slot(mas->node);
5168         struct maple_enode *mn = mas->node;
5169         unsigned long *pivots;
5170         enum maple_type ptype;
5171         /*
5172          * mas->index is the start address for the search
5173          *  which may no longer be needed.
5174          * mas->last is the end address for the search
5175          */
5176
5177         *index = mas->index;
5178         mas->last = mas->index + size - 1;
5179
5180         /*
5181          * It is possible that using mas->max and mas->min to correctly
5182          * calculate the index and last will cause an issue in the gap
5183          * calculation, so fix the ma_state here
5184          */
5185         mas_ascend(mas);
5186         ptype = mte_node_type(mas->node);
5187         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), ptype);
5188         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, pslot, ptype);
5189         mas->min = mas_safe_min(mas, pivots, pslot);
5190         mas->node = mn;
5191         mas->offset = slot;
5192         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5193 }
5194
5195 /*
5196  * mas_sparse_area() - Internal function.  Return upper or lower limit when
5197  * searching for a gap in an empty tree.
5198  * @mas: The maple state
5199  * @min: the minimum range
5200  * @max: The maximum range
5201  * @size: The size of the gap
5202  * @fwd: Searching forward or back
5203  */
5204 static inline void mas_sparse_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5205                                 unsigned long max, unsigned long size, bool fwd)
5206 {
5207         unsigned long start = 0;
5208
5209         if (!unlikely(mas_is_none(mas)))
5210                 start++;
5211         /* mas_is_ptr */
5212
5213         if (start < min)
5214                 start = min;
5215
5216         if (fwd) {
5217                 mas->index = start;
5218                 mas->last = start + size - 1;
5219                 return;
5220         }
5221
5222         mas->index = max;
5223 }
5224
5225 /*
5226  * mas_empty_area() - Get the lowest address within the range that is
5227  * sufficient for the size requested.
5228  * @mas: The maple state
5229  * @min: The lowest value of the range
5230  * @max: The highest value of the range
5231  * @size: The size needed
5232  */
5233 int mas_empty_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5234                 unsigned long max, unsigned long size)
5235 {
5236         unsigned char offset;
5237         unsigned long *pivots;
5238         enum maple_type mt;
5239
5240         if (mas_is_start(mas))
5241                 mas_start(mas);
5242         else if (mas->offset >= 2)
5243                 mas->offset -= 2;
5244         else if (!mas_skip_node(mas))
5245                 return -EBUSY;
5246
5247         /* Empty set */
5248         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5249                 mas_sparse_area(mas, min, max, size, true);
5250                 return 0;
5251         }
5252
5253         /* The start of the window can only be within these values */
5254         mas->index = min;
5255         mas->last = max;
5256         mas_awalk(mas, size);
5257
5258         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5259                 return xa_err(mas->node);
5260
5261         offset = mas->offset;
5262         if (unlikely(offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5263                 return -EBUSY;
5264
5265         mt = mte_node_type(mas->node);
5266         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), mt);
5267         if (offset)
5268                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
5269
5270         if (offset < mt_pivots[mt])
5271                 mas->max = pivots[offset];
5272
5273         if (mas->index < mas->min)
5274                 mas->index = mas->min;
5275
5276         mas->last = mas->index + size - 1;
5277         return 0;
5278 }
5279
5280 /*
5281  * mas_empty_area_rev() - Get the highest address within the range that is
5282  * sufficient for the size requested.
5283  * @mas: The maple state
5284  * @min: The lowest value of the range
5285  * @max: The highest value of the range
5286  * @size: The size needed
5287  */
5288 int mas_empty_area_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5289                 unsigned long max, unsigned long size)
5290 {
5291         struct maple_enode *last = mas->node;
5292
5293         if (mas_is_start(mas)) {
5294                 mas_start(mas);
5295                 mas->offset = mas_data_end(mas);
5296         } else if (mas->offset >= 2) {
5297                 mas->offset -= 2;
5298         } else if (!mas_rewind_node(mas)) {
5299                 return -EBUSY;
5300         }
5301
5302         /* Empty set. */
5303         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5304                 mas_sparse_area(mas, min, max, size, false);
5305                 return 0;
5306         }
5307
5308         /* The start of the window can only be within these values. */
5309         mas->index = min;
5310         mas->last = max;
5311
5312         while (!mas_rev_awalk(mas, size)) {
5313                 if (last == mas->node) {
5314                         if (!mas_rewind_node(mas))
5315                                 return -EBUSY;
5316                 } else {
5317                         last = mas->node;
5318                 }
5319         }
5320
5321         if (mas_is_err(mas))
5322                 return xa_err(mas->node);
5323
5324         if (unlikely(mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5325                 return -EBUSY;
5326
5327         /*
5328          * mas_rev_awalk() has set mas->min and mas->max to the gap values.  If
5329          * the maximum is outside the window we are searching, then use the last
5330          * location in the search.
5331          * mas->max and mas->min is the range of the gap.
5332          * mas->index and mas->last are currently set to the search range.
5333          */
5334
5335         /* Trim the upper limit to the max. */
5336         if (mas->max <= mas->last)
5337                 mas->last = mas->max;
5338
5339         mas->index = mas->last - size + 1;
5340         return 0;
5341 }
5342
5343 static inline int mas_alloc(struct ma_state *mas, void *entry,
5344                 unsigned long size, unsigned long *index)
5345 {
5346         unsigned long min;
5347
5348         mas_start(mas);
5349         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5350                 mas_root_expand(mas, entry);
5351                 if (mas_is_err(mas))
5352                         return xa_err(mas->node);
5353
5354                 if (!mas->index)
5355                         return mte_pivot(mas->node, 0);
5356                 return mte_pivot(mas->node, 1);
5357         }
5358
5359         /* Must be walking a tree. */
5360         mas_awalk(mas, size);
5361         if (mas_is_err(mas))
5362                 return xa_err(mas->node);
5363
5364         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5365                 goto no_gap;
5366
5367         /*
5368          * At this point, mas->node points to the right node and we have an
5369          * offset that has a sufficient gap.
5370          */
5371         min = mas->min;
5372         if (mas->offset)
5373                 min = mte_pivot(mas->node, mas->offset - 1) + 1;
5374
5375         if (mas->index < min)
5376                 mas->index = min;
5377
5378         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5379         return 0;
5380
5381 no_gap:
5382         return -EBUSY;
5383 }
5384
5385 static inline int mas_rev_alloc(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5386                                 unsigned long max, void *entry,
5387                                 unsigned long size, unsigned long *index)
5388 {
5389         int ret = 0;
5390
5391         ret = mas_empty_area_rev(mas, min, max, size);
5392         if (ret)
5393                 return ret;
5394
5395         if (mas_is_err(mas))
5396                 return xa_err(mas->node);
5397
5398         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5399                 goto no_gap;
5400
5401         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5402         return 0;
5403
5404 no_gap:
5405         return -EBUSY;
5406 }
5407
5408 /*
5409  * mas_dead_leaves() - Mark all leaves of a node as dead.
5410  * @mas: The maple state
5411  * @slots: Pointer to the slot array
5412  *
5413  * Must hold the write lock.
5414  *
5415  * Return: The number of leaves marked as dead.
5416  */
5417 static inline
5418 unsigned char mas_dead_leaves(struct ma_state *mas, void __rcu **slots)
5419 {
5420         struct maple_node *node;
5421         enum maple_type type;
5422         void *entry;
5423         int offset;
5424
5425         for (offset = 0; offset < mt_slot_count(mas->node); offset++) {
5426                 entry = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
5427                 type = mte_node_type(entry);
5428                 node = mte_to_node(entry);
5429                 /* Use both node and type to catch LE & BE metadata */
5430                 if (!node || !type)
5431                         break;
5432
5433                 mte_set_node_dead(entry);
5434                 smp_wmb(); /* Needed for RCU */
5435                 node->type = type;
5436                 rcu_assign_pointer(slots[offset], node);
5437         }
5438
5439         return offset;
5440 }
5441
5442 static void __rcu **mas_dead_walk(struct ma_state *mas, unsigned char offset)
5443 {
5444         struct maple_node *node, *next;
5445         void __rcu **slots = NULL;
5446
5447         next = mas_mn(mas);
5448         do {
5449                 mas->node = ma_enode_ptr(next);
5450                 node = mas_mn(mas);
5451                 slots = ma_slots(node, node->type);
5452                 next = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
5453                 offset = 0;
5454         } while (!ma_is_leaf(next->type));
5455
5456         return slots;
5457 }
5458
5459 static void mt_free_walk(struct rcu_head *head)
5460 {
5461         void __rcu **slots;
5462         struct maple_node *node, *start;
5463         struct maple_tree mt;
5464         unsigned char offset;
5465         enum maple_type type;
5466         MA_STATE(mas, &mt, 0, 0);
5467
5468         node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
5469
5470         if (ma_is_leaf(node->type))
5471                 goto free_leaf;
5472
5473         mt_init_flags(&mt, node->ma_flags);
5474         mas_lock(&mas);
5475         start = node;
5476         mas.node = mt_mk_node(node, node->type);
5477         slots = mas_dead_walk(&mas, 0);
5478         node = mas_mn(&mas);
5479         do {
5480                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5481                 offset = node->parent_slot + 1;
5482                 mas.node = node->piv_parent;
5483                 if (mas_mn(&mas) == node)
5484                         goto start_slots_free;
5485
5486                 type = mte_node_type(mas.node);
5487                 slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), type);
5488                 if ((offset < mt_slots[type]) && (slots[offset]))
5489                         slots = mas_dead_walk(&mas, offset);
5490
5491                 node = mas_mn(&mas);
5492         } while ((node != start) || (node->slot_len < offset));
5493
5494         slots = ma_slots(node, node->type);
5495         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5496
5497 start_slots_free:
5498         mas_unlock(&mas);
5499 free_leaf:
5500         mt_free_rcu(&node->rcu);
5501 }
5502
5503 static inline void __rcu **mas_destroy_descend(struct ma_state *mas,
5504                         struct maple_enode *prev, unsigned char offset)
5505 {
5506         struct maple_node *node;
5507         struct maple_enode *next = mas->node;
5508         void __rcu **slots = NULL;
5509
5510         do {
5511                 mas->node = next;
5512                 node = mas_mn(mas);
5513                 slots = ma_slots(node, mte_node_type(mas->node));
5514                 next = mas_slot_locked(mas, slots, 0);
5515                 if ((mte_dead_node(next)))
5516                         next = mas_slot_locked(mas, slots, 1);
5517
5518                 mte_set_node_dead(mas->node);
5519                 node->type = mte_node_type(mas->node);
5520                 node->piv_parent = prev;
5521                 node->parent_slot = offset;
5522                 offset = 0;
5523                 prev = mas->node;
5524         } while (!mte_is_leaf(next));
5525
5526         return slots;
5527 }
5528
5529 static void mt_destroy_walk(struct maple_enode *enode, unsigned char ma_flags,
5530                             bool free)
5531 {
5532         void __rcu **slots;
5533         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5534         struct maple_enode *start;
5535         struct maple_tree mt;
5536
5537         MA_STATE(mas, &mt, 0, 0);
5538
5539         if (mte_is_leaf(enode))
5540                 goto free_leaf;
5541
5542         mt_init_flags(&mt, ma_flags);
5543         mas_lock(&mas);
5544
5545         mas.node = start = enode;
5546         slots = mas_destroy_descend(&mas, start, 0);
5547         node = mas_mn(&mas);
5548         do {
5549                 enum maple_type type;
5550                 unsigned char offset;
5551                 struct maple_enode *parent, *tmp;
5552
5553                 node->slot_len = mas_dead_leaves(&mas, slots);
5554                 if (free)
5555                         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5556                 offset = node->parent_slot + 1;
5557                 mas.node = node->piv_parent;
5558                 if (mas_mn(&mas) == node)
5559                         goto start_slots_free;
5560
5561                 type = mte_node_type(mas.node);
5562                 slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), type);
5563                 if (offset >= mt_slots[type])
5564                         goto next;
5565
5566                 tmp = mas_slot_locked(&mas, slots, offset);
5567                 if (mte_node_type(tmp) && mte_to_node(tmp)) {
5568                         parent = mas.node;
5569                         mas.node = tmp;
5570                         slots = mas_destroy_descend(&mas, parent, offset);
5571                 }
5572 next:
5573                 node = mas_mn(&mas);
5574         } while (start != mas.node);
5575
5576         node = mas_mn(&mas);
5577         node->slot_len = mas_dead_leaves(&mas, slots);
5578         if (free)
5579                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5580
5581 start_slots_free:
5582         mas_unlock(&mas);
5583
5584 free_leaf:
5585         if (free)
5586                 mt_free_rcu(&node->rcu);
5587 }
5588
5589 /*
5590  * mte_destroy_walk() - Free a tree or sub-tree.
5591  * @enode - the encoded maple node (maple_enode) to start
5592  * @mn - the tree to free - needed for node types.
5593  *
5594  * Must hold the write lock.
5595  */
5596 static inline void mte_destroy_walk(struct maple_enode *enode,
5597                                     struct maple_tree *mt)
5598 {
5599         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5600
5601         if (mt_in_rcu(mt)) {
5602                 mt_destroy_walk(enode, mt->ma_flags, false);
5603                 call_rcu(&node->rcu, mt_free_walk);
5604         } else {
5605                 mt_destroy_walk(enode, mt->ma_flags, true);
5606         }
5607 }
5608
5609 static void mas_wr_store_setup(struct ma_wr_state *wr_mas)
5610 {
5611         if (!mas_is_start(wr_mas->mas)) {
5612                 if (mas_is_none(wr_mas->mas)) {
5613                         mas_reset(wr_mas->mas);
5614                 } else {
5615                         wr_mas->r_max = wr_mas->mas->max;
5616                         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
5617                         if (mas_is_span_wr(wr_mas))
5618                                 mas_reset(wr_mas->mas);
5619                 }
5620         }
5621
5622 }
5623
5624 /* Interface */
5625
5626 /**
5627  * mas_store() - Store an @entry.
5628  * @mas: The maple state.
5629  * @entry: The entry to store.
5630  *
5631  * The @mas->index and @mas->last is used to set the range for the @entry.
5632  * Note: The @mas should have pre-allocated entries to ensure there is memory to
5633  * store the entry.  Please see mas_expected_entries()/mas_destroy() for more details.
5634  *
5635  * Return: the first entry between mas->index and mas->last or %NULL.
5636  */
5637 void *mas_store(struct ma_state *mas, void *entry)
5638 {
5639         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5640
5641         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5642 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
5643         if (mas->index > mas->last)
5644                 pr_err("Error %lu > %lu %p\n", mas->index, mas->last, entry);
5645         MT_BUG_ON(mas->tree, mas->index > mas->last);
5646         if (mas->index > mas->last) {
5647                 mas_set_err(mas, -EINVAL);
5648                 return NULL;
5649         }
5650
5651 #endif
5652
5653         /*
5654          * Storing is the same operation as insert with the added caveat that it
5655          * can overwrite entries.  Although this seems simple enough, one may
5656          * want to examine what happens if a single store operation was to
5657          * overwrite multiple entries within a self-balancing B-Tree.
5658          */
5659         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5660         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5661         return wr_mas.content;
5662 }
5663
5664 /**
5665  * mas_store_gfp() - Store a value into the tree.
5666  * @mas: The maple state
5667  * @entry: The entry to store
5668  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations if necessary.
5669  *
5670  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
5671  * be allocated.
5672  */
5673 int mas_store_gfp(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5674 {
5675         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5676
5677         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5678         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5679 retry:
5680         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5681         if (unlikely(mas_nomem(mas, gfp)))
5682                 goto retry;
5683
5684         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5685                 return xa_err(mas->node);
5686
5687         return 0;
5688 }
5689
5690 /**
5691  * mas_store_prealloc() - Store a value into the tree using memory
5692  * preallocated in the maple state.
5693  * @mas: The maple state
5694  * @entry: The entry to store.
5695  */
5696 void mas_store_prealloc(struct ma_state *mas, void *entry)
5697 {
5698         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5699
5700         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5701         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5702         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5703         BUG_ON(mas_is_err(mas));
5704         mas_destroy(mas);
5705 }
5706
5707 /**
5708  * mas_preallocate() - Preallocate enough nodes for a store operation
5709  * @mas: The maple state
5710  * @entry: The entry that will be stored
5711  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
5712  *
5713  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5714  */
5715 int mas_preallocate(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5716 {
5717         int ret;
5718
5719         mas_node_count_gfp(mas, 1 + mas_mt_height(mas) * 3, gfp);
5720         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5721         if (likely(!mas_is_err(mas)))
5722                 return 0;
5723
5724         mas_set_alloc_req(mas, 0);
5725         ret = xa_err(mas->node);
5726         mas_reset(mas);
5727         mas_destroy(mas);
5728         mas_reset(mas);
5729         return ret;
5730 }
5731
5732 /*
5733  * mas_destroy() - destroy a maple state.
5734  * @mas: The maple state
5735  *
5736  * Upon completion, check the left-most node and rebalance against the node to
5737  * the right if necessary.  Frees any allocated nodes associated with this maple
5738  * state.
5739  */
5740 void mas_destroy(struct ma_state *mas)
5741 {
5742         struct maple_alloc *node;
5743
5744         /*
5745          * When using mas_for_each() to insert an expected number of elements,
5746          * it is possible that the number inserted is less than the expected
5747          * number.  To fix an invalid final node, a check is performed here to
5748          * rebalance the previous node with the final node.
5749          */
5750         if (mas->mas_flags & MA_STATE_REBALANCE) {
5751                 unsigned char end;
5752
5753                 if (mas_is_start(mas))
5754                         mas_start(mas);
5755
5756                 mtree_range_walk(mas);
5757                 end = mas_data_end(mas) + 1;
5758                 if (end < mt_min_slot_count(mas->node) - 1)
5759                         mas_destroy_rebalance(mas, end);
5760
5761                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
5762         }
5763         mas->mas_flags &= ~(MA_STATE_BULK|MA_STATE_PREALLOC);
5764
5765         while (mas->alloc && !((unsigned long)mas->alloc & 0x1)) {
5766                 node = mas->alloc;
5767                 mas->alloc = node->slot[0];
5768                 if (node->node_count > 0)
5769                         mt_free_bulk(node->node_count,
5770                                      (void __rcu **)&node->slot[1]);
5771                 kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
5772         }
5773         mas->alloc = NULL;
5774 }
5775
5776 /*
5777  * mas_expected_entries() - Set the expected number of entries that will be inserted.
5778  * @mas: The maple state
5779  * @nr_entries: The number of expected entries.
5780  *
5781  * This will attempt to pre-allocate enough nodes to store the expected number
5782  * of entries.  The allocations will occur using the bulk allocator interface
5783  * for speed.  Please call mas_destroy() on the @mas after inserting the entries
5784  * to ensure any unused nodes are freed.
5785  *
5786  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5787  */
5788 int mas_expected_entries(struct ma_state *mas, unsigned long nr_entries)
5789 {
5790         int nonleaf_cap = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 2;
5791         struct maple_enode *enode = mas->node;
5792         int nr_nodes;
5793         int ret;
5794
5795         /*
5796          * Sometimes it is necessary to duplicate a tree to a new tree, such as
5797          * forking a process and duplicating the VMAs from one tree to a new
5798          * tree.  When such a situation arises, it is known that the new tree is
5799          * not going to be used until the entire tree is populated.  For
5800          * performance reasons, it is best to use a bulk load with RCU disabled.
5801          * This allows for optimistic splitting that favours the left and reuse
5802          * of nodes during the operation.
5803          */
5804
5805         /* Optimize splitting for bulk insert in-order */
5806         mas->mas_flags |= MA_STATE_BULK;
5807
5808         /*
5809          * Avoid overflow, assume a gap between each entry and a trailing null.
5810          * If this is wrong, it just means allocation can happen during
5811          * insertion of entries.
5812          */
5813         nr_nodes = max(nr_entries, nr_entries * 2 + 1);
5814         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
5815                 nonleaf_cap = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2;
5816
5817         /* Leaves; reduce slots to keep space for expansion */
5818         nr_nodes = DIV_ROUND_UP(nr_nodes, MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2);
5819         /* Internal nodes */
5820         nr_nodes += DIV_ROUND_UP(nr_nodes, nonleaf_cap);
5821         /* Add working room for split (2 nodes) + new parents */
5822         mas_node_count(mas, nr_nodes + 3);
5823
5824         /* Detect if allocations run out */
5825         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5826
5827         if (!mas_is_err(mas))
5828                 return 0;
5829
5830         ret = xa_err(mas->node);
5831         mas->node = enode;
5832         mas_destroy(mas);
5833         return ret;
5834
5835 }
5836
5837 /**
5838  * mas_next() - Get the next entry.
5839  * @mas: The maple state
5840  * @max: The maximum index to check.
5841  *
5842  * Returns the next entry after @mas->index.
5843  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5844  * Can return the zero entry.
5845  *
5846  * Return: The next entry or %NULL
5847  */
5848 void *mas_next(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5849 {
5850         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5851                 mas->node = MAS_START;
5852
5853         if (mas_is_start(mas))
5854                 mas_walk(mas); /* Retries on dead nodes handled by mas_walk */
5855
5856         if (mas_is_ptr(mas)) {
5857                 if (!mas->index) {
5858                         mas->index = 1;
5859                         mas->last = ULONG_MAX;
5860                 }
5861                 return NULL;
5862         }
5863
5864         if (mas->last == ULONG_MAX)
5865                 return NULL;
5866
5867         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
5868         return mas_next_entry(mas, max);
5869 }
5870 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next);
5871
5872 /**
5873  * mt_next() - get the next value in the maple tree
5874  * @mt: The maple tree
5875  * @index: The start index
5876  * @max: The maximum index to check
5877  *
5878  * Return: The entry at @index or higher, or %NULL if nothing is found.
5879  */
5880 void *mt_next(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long max)
5881 {
5882         void *entry = NULL;
5883         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5884
5885         rcu_read_lock();
5886         entry = mas_next(&mas, max);
5887         rcu_read_unlock();
5888         return entry;
5889 }
5890 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_next);
5891
5892 /**
5893  * mas_prev() - Get the previous entry
5894  * @mas: The maple state
5895  * @min: The minimum value to check.
5896  *
5897  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5898  * Will reset mas to MAS_START if the node is MAS_NONE.  Will stop on not
5899  * searchable nodes.
5900  *
5901  * Return: the previous value or %NULL.
5902  */
5903 void *mas_prev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
5904 {
5905         if (!mas->index) {
5906                 /* Nothing comes before 0 */
5907                 mas->last = 0;
5908                 return NULL;
5909         }
5910
5911         if (unlikely(mas_is_ptr(mas)))
5912                 return NULL;
5913
5914         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5915                 mas->node = MAS_START;
5916
5917         if (mas_is_start(mas)) {
5918                 mas_walk(mas);
5919                 if (!mas->index)
5920                         return NULL;
5921         }
5922
5923         if (mas_is_ptr(mas)) {
5924                 if (!mas->index) {
5925                         mas->last = 0;
5926                         return NULL;
5927                 }
5928
5929                 mas->index = mas->last = 0;
5930                 return mas_root_locked(mas);
5931         }
5932         return mas_prev_entry(mas, min);
5933 }
5934 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev);
5935
5936 /**
5937  * mt_prev() - get the previous value in the maple tree
5938  * @mt: The maple tree
5939  * @index: The start index
5940  * @min: The minimum index to check
5941  *
5942  * Return: The entry at @index or lower, or %NULL if nothing is found.
5943  */
5944 void *mt_prev(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long min)
5945 {
5946         void *entry = NULL;
5947         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5948
5949         rcu_read_lock();
5950         entry = mas_prev(&mas, min);
5951         rcu_read_unlock();
5952         return entry;
5953 }
5954 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_prev);
5955
5956 /**
5957  * mas_pause() - Pause a mas_find/mas_for_each to drop the lock.
5958  * @mas: The maple state to pause
5959  *
5960  * Some users need to pause a walk and drop the lock they're holding in
5961  * order to yield to a higher priority thread or carry out an operation
5962  * on an entry.  Those users should call this function before they drop
5963  * the lock.  It resets the @mas to be suitable for the next iteration
5964  * of the loop after the user has reacquired the lock.  If most entries
5965  * found during a walk require you to call mas_pause(), the mt_for_each()
5966  * iterator may be more appropriate.
5967  *
5968  */
5969 void mas_pause(struct ma_state *mas)
5970 {
5971         mas->node = MAS_PAUSE;
5972 }
5973 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_pause);
5974
5975 /**
5976  * mas_find() - On the first call, find the entry at or after mas->index up to
5977  * %max.  Otherwise, find the entry after mas->index.
5978  * @mas: The maple state
5979  * @max: The maximum value to check.
5980  *
5981  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5982  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
5983  * May set @mas->node to MAS_NONE.
5984  *
5985  * Return: The entry or %NULL.
5986  */
5987 void *mas_find(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5988 {
5989         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
5990                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
5991                         mas->node = MAS_NONE;
5992                         return NULL;
5993                 }
5994                 mas->node = MAS_START;
5995                 mas->index = ++mas->last;
5996         }
5997
5998         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
5999                 /* First run or continue */
6000                 void *entry;
6001
6002                 if (mas->index > max)
6003                         return NULL;
6004
6005                 entry = mas_walk(mas);
6006                 if (entry)
6007                         return entry;
6008         }
6009
6010         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6011                 return NULL;
6012
6013         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
6014         return mas_next_entry(mas, max);
6015 }
6016
6017 /**
6018  * mas_find_rev: On the first call, find the first non-null entry at or below
6019  * mas->index down to %min.  Otherwise find the first non-null entry below
6020  * mas->index down to %min.
6021  * @mas: The maple state
6022  * @min: The minimum value to check.
6023  *
6024  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6025  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6026  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6027  *
6028  * Return: The entry or %NULL.
6029  */
6030 void *mas_find_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6031 {
6032         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
6033                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
6034                         mas->node = MAS_NONE;
6035                         return NULL;
6036                 }
6037                 mas->node = MAS_START;
6038                 mas->last = --mas->index;
6039         }
6040
6041         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6042                 /* First run or continue */
6043                 void *entry;
6044
6045                 if (mas->index < min)
6046                         return NULL;
6047
6048                 entry = mas_walk(mas);
6049                 if (entry)
6050                         return entry;
6051         }
6052
6053         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6054                 return NULL;
6055
6056         if (mas->index < min)
6057                 return NULL;
6058
6059         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
6060         return mas_prev_entry(mas, min);
6061 }
6062 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find);
6063
6064 /**
6065  * mas_erase() - Find the range in which index resides and erase the entire
6066  * range.
6067  * @mas: The maple state
6068  *
6069  * Must hold the write lock.
6070  * Searches for @mas->index, sets @mas->index and @mas->last to the range and
6071  * erases that range.
6072  *
6073  * Return: the entry that was erased or %NULL, @mas->index and @mas->last are updated.
6074  */
6075 void *mas_erase(struct ma_state *mas)
6076 {
6077         void *entry;
6078         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, NULL);
6079
6080         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
6081                 mas->node = MAS_START;
6082
6083         /* Retry unnecessary when holding the write lock. */
6084         entry = mas_state_walk(mas);
6085         if (!entry)
6086                 return NULL;
6087
6088 write_retry:
6089         /* Must reset to ensure spanning writes of last slot are detected */
6090         mas_reset(mas);
6091         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
6092         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6093         if (mas_nomem(mas, GFP_KERNEL))
6094                 goto write_retry;
6095
6096         return entry;
6097 }
6098 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_erase);
6099
6100 /**
6101  * mas_nomem() - Check if there was an error allocating and do the allocation
6102  * if necessary If there are allocations, then free them.
6103  * @mas: The maple state
6104  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6105  * Return: true on allocation, false otherwise.
6106  */
6107 bool mas_nomem(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
6108         __must_hold(mas->tree->lock)
6109 {
6110         if (likely(mas->node != MA_ERROR(-ENOMEM))) {
6111                 mas_destroy(mas);
6112                 return false;
6113         }
6114
6115         if (gfpflags_allow_blocking(gfp) && !mt_external_lock(mas->tree)) {
6116                 mtree_unlock(mas->tree);
6117                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6118                 mtree_lock(mas->tree);
6119         } else {
6120                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6121         }
6122
6123         if (!mas_allocated(mas))
6124                 return false;
6125
6126         mas->node = MAS_START;
6127         return true;
6128 }
6129
6130 void __init maple_tree_init(void)
6131 {
6132         maple_node_cache = kmem_cache_create("maple_node",
6133                         sizeof(struct maple_node), sizeof(struct maple_node),
6134                         SLAB_PANIC, NULL);
6135 }
6136
6137 /**
6138  * mtree_load() - Load a value stored in a maple tree
6139  * @mt: The maple tree
6140  * @index: The index to load
6141  *
6142  * Return: the entry or %NULL
6143  */
6144 void *mtree_load(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6145 {
6146         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6147         void *entry;
6148
6149         trace_ma_read(__func__, &mas);
6150         rcu_read_lock();
6151 retry:
6152         entry = mas_start(&mas);
6153         if (unlikely(mas_is_none(&mas)))
6154                 goto unlock;
6155
6156         if (unlikely(mas_is_ptr(&mas))) {
6157                 if (index)
6158                         entry = NULL;
6159
6160                 goto unlock;
6161         }
6162
6163         entry = mtree_lookup_walk(&mas);
6164         if (!entry && unlikely(mas_is_start(&mas)))
6165                 goto retry;
6166 unlock:
6167         rcu_read_unlock();
6168         if (xa_is_zero(entry))
6169                 return NULL;
6170
6171         return entry;
6172 }
6173 EXPORT_SYMBOL(mtree_load);
6174
6175 /**
6176  * mtree_store_range() - Store an entry at a given range.
6177  * @mt: The maple tree
6178  * @index: The start of the range
6179  * @last: The end of the range
6180  * @entry: The entry to store
6181  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6182  *
6183  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6184  * be allocated.
6185  */
6186 int mtree_store_range(struct maple_tree *mt, unsigned long index,
6187                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6188 {
6189         MA_STATE(mas, mt, index, last);
6190         MA_WR_STATE(wr_mas, &mas, entry);
6191
6192         trace_ma_write(__func__, &mas, 0, entry);
6193         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6194                 return -EINVAL;
6195
6196         if (index > last)
6197                 return -EINVAL;
6198
6199         mtree_lock(mt);
6200 retry:
6201         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6202         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6203                 goto retry;
6204
6205         mtree_unlock(mt);
6206         if (mas_is_err(&mas))
6207                 return xa_err(mas.node);
6208
6209         return 0;
6210 }
6211 EXPORT_SYMBOL(mtree_store_range);
6212
6213 /**
6214  * mtree_store() - Store an entry at a given index.
6215  * @mt: The maple tree
6216  * @index: The index to store the value
6217  * @entry: The entry to store
6218  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6219  *
6220  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6221  * be allocated.
6222  */
6223 int mtree_store(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6224                  gfp_t gfp)
6225 {
6226         return mtree_store_range(mt, index, index, entry, gfp);
6227 }
6228 EXPORT_SYMBOL(mtree_store);
6229
6230 /**
6231  * mtree_insert_range() - Insert an entry at a give range if there is no value.
6232  * @mt: The maple tree
6233  * @first: The start of the range
6234  * @last: The end of the range
6235  * @entry: The entry to store
6236  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6237  *
6238  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6239  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6240  */
6241 int mtree_insert_range(struct maple_tree *mt, unsigned long first,
6242                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6243 {
6244         MA_STATE(ms, mt, first, last);
6245
6246         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6247                 return -EINVAL;
6248
6249         if (first > last)
6250                 return -EINVAL;
6251
6252         mtree_lock(mt);
6253 retry:
6254         mas_insert(&ms, entry);
6255         if (mas_nomem(&ms, gfp))
6256                 goto retry;
6257
6258         mtree_unlock(mt);
6259         if (mas_is_err(&ms))
6260                 return xa_err(ms.node);
6261
6262         return 0;
6263 }
6264 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert_range);
6265
6266 /**
6267  * mtree_insert() - Insert an entry at a give index if there is no value.
6268  * @mt: The maple tree
6269  * @index : The index to store the value
6270  * @entry: The entry to store
6271  * @gfp: The FGP_FLAGS to use for allocations.
6272  *
6273  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6274  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6275  */
6276 int mtree_insert(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6277                  gfp_t gfp)
6278 {
6279         return mtree_insert_range(mt, index, index, entry, gfp);
6280 }
6281 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert);
6282
6283 int mtree_alloc_range(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6284                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6285                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6286 {
6287         int ret = 0;
6288
6289         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6290         if (!mt_is_alloc(mt))
6291                 return -EINVAL;
6292
6293         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6294                 return -EINVAL;
6295
6296         if (min > max)
6297                 return -EINVAL;
6298
6299         if (max < size)
6300                 return -EINVAL;
6301
6302         if (!size)
6303                 return -EINVAL;
6304
6305         mtree_lock(mt);
6306 retry:
6307         mas.offset = 0;
6308         mas.index = min;
6309         mas.last = max - size;
6310         ret = mas_alloc(&mas, entry, size, startp);
6311         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6312                 goto retry;
6313
6314         mtree_unlock(mt);
6315         return ret;
6316 }
6317 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_range);
6318
6319 int mtree_alloc_rrange(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6320                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6321                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6322 {
6323         int ret = 0;
6324
6325         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6326         if (!mt_is_alloc(mt))
6327                 return -EINVAL;
6328
6329         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6330                 return -EINVAL;
6331
6332         if (min >= max)
6333                 return -EINVAL;
6334
6335         if (max < size - 1)
6336                 return -EINVAL;
6337
6338         if (!size)
6339                 return -EINVAL;
6340
6341         mtree_lock(mt);
6342 retry:
6343         ret = mas_rev_alloc(&mas, min, max, entry, size, startp);
6344         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6345                 goto retry;
6346
6347         mtree_unlock(mt);
6348         return ret;
6349 }
6350 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_rrange);
6351
6352 /**
6353  * mtree_erase() - Find an index and erase the entire range.
6354  * @mt: The maple tree
6355  * @index: The index to erase
6356  *
6357  * Erasing is the same as a walk to an entry then a store of a NULL to that
6358  * ENTIRE range.  In fact, it is implemented as such using the advanced API.
6359  *
6360  * Return: The entry stored at the @index or %NULL
6361  */
6362 void *mtree_erase(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6363 {
6364         void *entry = NULL;
6365
6366         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6367         trace_ma_op(__func__, &mas);
6368
6369         mtree_lock(mt);
6370         entry = mas_erase(&mas);
6371         mtree_unlock(mt);
6372
6373         return entry;
6374 }
6375 EXPORT_SYMBOL(mtree_erase);
6376
6377 /**
6378  * __mt_destroy() - Walk and free all nodes of a locked maple tree.
6379  * @mt: The maple tree
6380  *
6381  * Note: Does not handle locking.
6382  */
6383 void __mt_destroy(struct maple_tree *mt)
6384 {
6385         void *root = mt_root_locked(mt);
6386
6387         rcu_assign_pointer(mt->ma_root, NULL);
6388         if (xa_is_node(root))
6389                 mte_destroy_walk(root, mt);
6390
6391         mt->ma_flags = 0;
6392 }
6393 EXPORT_SYMBOL_GPL(__mt_destroy);
6394
6395 /**
6396  * mtree_destroy() - Destroy a maple tree
6397  * @mt: The maple tree
6398  *
6399  * Frees all resources used by the tree.  Handles locking.
6400  */
6401 void mtree_destroy(struct maple_tree *mt)
6402 {
6403         mtree_lock(mt);
6404         __mt_destroy(mt);
6405         mtree_unlock(mt);
6406 }
6407 EXPORT_SYMBOL(mtree_destroy);
6408
6409 /**
6410  * mt_find() - Search from the start up until an entry is found.
6411  * @mt: The maple tree
6412  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6413  * @max: The maximum value to check
6414  *
6415  * Handles locking.  @index will be incremented to one beyond the range.
6416  *
6417  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6418  */
6419 void *mt_find(struct maple_tree *mt, unsigned long *index, unsigned long max)
6420 {
6421         MA_STATE(mas, mt, *index, *index);
6422         void *entry;
6423 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6424         unsigned long copy = *index;
6425 #endif
6426
6427         trace_ma_read(__func__, &mas);
6428
6429         if ((*index) > max)
6430                 return NULL;
6431
6432         rcu_read_lock();
6433 retry:
6434         entry = mas_state_walk(&mas);
6435         if (mas_is_start(&mas))
6436                 goto retry;
6437
6438         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6439                 entry = NULL;
6440
6441         if (entry)
6442                 goto unlock;
6443
6444         while (mas_searchable(&mas) && (mas.index < max)) {
6445                 entry = mas_next_entry(&mas, max);
6446                 if (likely(entry && !xa_is_zero(entry)))
6447                         break;
6448         }
6449
6450         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6451                 entry = NULL;
6452 unlock:
6453         rcu_read_unlock();
6454         if (likely(entry)) {
6455                 *index = mas.last + 1;
6456 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6457                 if ((*index) && (*index) <= copy)
6458                         pr_err("index not increased! %lx <= %lx\n",
6459                                *index, copy);
6460                 MT_BUG_ON(mt, (*index) && ((*index) <= copy));
6461 #endif
6462         }
6463
6464         return entry;
6465 }
6466 EXPORT_SYMBOL(mt_find);
6467
6468 /**
6469  * mt_find_after() - Search from the start up until an entry is found.
6470  * @mt: The maple tree
6471  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6472  * @max: The maximum value to check
6473  *
6474  * Handles locking, detects wrapping on index == 0
6475  *
6476  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6477  */
6478 void *mt_find_after(struct maple_tree *mt, unsigned long *index,
6479                     unsigned long max)
6480 {
6481         if (!(*index))
6482                 return NULL;
6483
6484         return mt_find(mt, index, max);
6485 }
6486 EXPORT_SYMBOL(mt_find_after);
6487
6488 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6489 atomic_t maple_tree_tests_run;
6490 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_run);
6491 atomic_t maple_tree_tests_passed;
6492 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_passed);
6493
6494 #ifndef __KERNEL__
6495 extern void kmem_cache_set_non_kernel(struct kmem_cache *, unsigned int);
6496 void mt_set_non_kernel(unsigned int val)
6497 {
6498         kmem_cache_set_non_kernel(maple_node_cache, val);
6499 }
6500
6501 extern unsigned long kmem_cache_get_alloc(struct kmem_cache *);
6502 unsigned long mt_get_alloc_size(void)
6503 {
6504         return kmem_cache_get_alloc(maple_node_cache);
6505 }
6506
6507 extern void kmem_cache_zero_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6508 void mt_zero_nr_tallocated(void)
6509 {
6510         kmem_cache_zero_nr_tallocated(maple_node_cache);
6511 }
6512
6513 extern unsigned int kmem_cache_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6514 unsigned int mt_nr_tallocated(void)
6515 {
6516         return kmem_cache_nr_tallocated(maple_node_cache);
6517 }
6518
6519 extern unsigned int kmem_cache_nr_allocated(struct kmem_cache *);
6520 unsigned int mt_nr_allocated(void)
6521 {
6522         return kmem_cache_nr_allocated(maple_node_cache);
6523 }
6524
6525 /*
6526  * mas_dead_node() - Check if the maple state is pointing to a dead node.
6527  * @mas: The maple state
6528  * @index: The index to restore in @mas.
6529  *
6530  * Used in test code.
6531  * Return: 1 if @mas has been reset to MAS_START, 0 otherwise.
6532  */
6533 static inline int mas_dead_node(struct ma_state *mas, unsigned long index)
6534 {
6535         if (unlikely(!mas_searchable(mas) || mas_is_start(mas)))
6536                 return 0;
6537
6538         if (likely(!mte_dead_node(mas->node)))
6539                 return 0;
6540
6541         mas_rewalk(mas, index);
6542         return 1;
6543 }
6544 #endif /* not defined __KERNEL__ */
6545
6546 /*
6547  * mas_get_slot() - Get the entry in the maple state node stored at @offset.
6548  * @mas: The maple state
6549  * @offset: The offset into the slot array to fetch.
6550  *
6551  * Return: The entry stored at @offset.
6552  */
6553 static inline struct maple_enode *mas_get_slot(struct ma_state *mas,
6554                 unsigned char offset)
6555 {
6556         return mas_slot(mas, ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node)),
6557                         offset);
6558 }
6559
6560
6561 /*
6562  * mas_first_entry() - Go the first leaf and find the first entry.
6563  * @mas: the maple state.
6564  * @limit: the maximum index to check.
6565  * @*r_start: Pointer to set to the range start.
6566  *
6567  * Sets mas->offset to the offset of the entry, r_start to the range minimum.
6568  *
6569  * Return: The first entry or MAS_NONE.
6570  */
6571 static inline void *mas_first_entry(struct ma_state *mas, struct maple_node *mn,
6572                 unsigned long limit, enum maple_type mt)
6573
6574 {
6575         unsigned long max;
6576         unsigned long *pivots;
6577         void __rcu **slots;
6578         void *entry = NULL;
6579
6580         mas->index = mas->min;
6581         if (mas->index > limit)
6582                 goto none;
6583
6584         max = mas->max;
6585         mas->offset = 0;
6586         while (likely(!ma_is_leaf(mt))) {
6587                 MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6588                 slots = ma_slots(mn, mt);
6589                 pivots = ma_pivots(mn, mt);
6590                 max = pivots[0];
6591                 entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6592                 if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6593                         return NULL;
6594                 mas->node = entry;
6595                 mn = mas_mn(mas);
6596                 mt = mte_node_type(mas->node);
6597         }
6598         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6599
6600         mas->max = max;
6601         slots = ma_slots(mn, mt);
6602         entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6603         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6604                 return NULL;
6605
6606         /* Slot 0 or 1 must be set */
6607         if (mas->index > limit)
6608                 goto none;
6609
6610         if (likely(entry))
6611                 return entry;
6612
6613         pivots = ma_pivots(mn, mt);
6614         mas->index = pivots[0] + 1;
6615         mas->offset = 1;
6616         entry = mas_slot(mas, slots, 1);
6617         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6618                 return NULL;
6619
6620         if (mas->index > limit)
6621                 goto none;
6622
6623         if (likely(entry))
6624                 return entry;
6625
6626 none:
6627         if (likely(!ma_dead_node(mn)))
6628                 mas->node = MAS_NONE;
6629         return NULL;
6630 }
6631
6632 /* Depth first search, post-order */
6633 static void mas_dfs_postorder(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6634 {
6635
6636         struct maple_enode *p = MAS_NONE, *mn = mas->node;
6637         unsigned long p_min, p_max;
6638
6639         mas_next_node(mas, mas_mn(mas), max);
6640         if (!mas_is_none(mas))
6641                 return;
6642
6643         if (mte_is_root(mn))
6644                 return;
6645
6646         mas->node = mn;
6647         mas_ascend(mas);
6648         while (mas->node != MAS_NONE) {
6649                 p = mas->node;
6650                 p_min = mas->min;
6651                 p_max = mas->max;
6652                 mas_prev_node(mas, 0);
6653         }
6654
6655         if (p == MAS_NONE)
6656                 return;
6657
6658         mas->node = p;
6659         mas->max = p_max;
6660         mas->min = p_min;
6661 }
6662
6663 /* Tree validations */
6664 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6665                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth);
6666 static void mt_dump_range(unsigned long min, unsigned long max,
6667                           unsigned int depth)
6668 {
6669         static const char spaces[] = "                                ";
6670
6671         if (min == max)
6672                 pr_info("%.*s%lu: ", depth * 2, spaces, min);
6673         else
6674                 pr_info("%.*s%lu-%lu: ", depth * 2, spaces, min, max);
6675 }
6676
6677 static void mt_dump_entry(void *entry, unsigned long min, unsigned long max,
6678                           unsigned int depth)
6679 {
6680         mt_dump_range(min, max, depth);
6681
6682         if (xa_is_value(entry))
6683                 pr_cont("value %ld (0x%lx) [%p]\n", xa_to_value(entry),
6684                                 xa_to_value(entry), entry);
6685         else if (xa_is_zero(entry))
6686                 pr_cont("zero (%ld)\n", xa_to_internal(entry));
6687         else if (mt_is_reserved(entry))
6688                 pr_cont("UNKNOWN ENTRY (%p)\n", entry);
6689         else
6690                 pr_cont("%p\n", entry);
6691 }
6692
6693 static void mt_dump_range64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6694                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6695 {
6696         struct maple_range_64 *node = &mte_to_node(entry)->mr64;
6697         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6698         unsigned long first = min;
6699         int i;
6700
6701         pr_cont(" contents: ");
6702         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1; i++)
6703                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6704         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6705         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS; i++) {
6706                 unsigned long last = max;
6707
6708                 if (i < (MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1))
6709                         last = node->pivot[i];
6710                 else if (!node->slot[i] && max != mt_max[mte_node_type(entry)])
6711                         break;
6712                 if (last == 0 && i > 0)
6713                         break;
6714                 if (leaf)
6715                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6716                                         first, last, depth + 1);
6717                 else if (node->slot[i])
6718                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6719                                         first, last, depth + 1);
6720
6721                 if (last == max)
6722                         break;
6723                 if (last > max) {
6724                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6725                                         node, last, max, i);
6726                         break;
6727                 }
6728                 first = last + 1;
6729         }
6730 }
6731
6732 static void mt_dump_arange64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6733                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6734 {
6735         struct maple_arange_64 *node = &mte_to_node(entry)->ma64;
6736         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6737         unsigned long first = min;
6738         int i;
6739
6740         pr_cont(" contents: ");
6741         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++)
6742                 pr_cont("%lu ", node->gap[i]);
6743         pr_cont("| %02X %02X| ", node->meta.end, node->meta.gap);
6744         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1; i++)
6745                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6746         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6747         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++) {
6748                 unsigned long last = max;
6749
6750                 if (i < (MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1))
6751                         last = node->pivot[i];
6752                 else if (!node->slot[i])
6753                         break;
6754                 if (last == 0 && i > 0)
6755                         break;
6756                 if (leaf)
6757                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6758                                         first, last, depth + 1);
6759                 else if (node->slot[i])
6760                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6761                                         first, last, depth + 1);
6762
6763                 if (last == max)
6764                         break;
6765                 if (last > max) {
6766                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6767                                         node, last, max, i);
6768                         break;
6769                 }
6770                 first = last + 1;
6771         }
6772 }
6773
6774 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6775                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6776 {
6777         struct maple_node *node = mte_to_node(entry);
6778         unsigned int type = mte_node_type(entry);
6779         unsigned int i;
6780
6781         mt_dump_range(min, max, depth);
6782
6783         pr_cont("node %p depth %d type %d parent %p", node, depth, type,
6784                         node ? node->parent : NULL);
6785         switch (type) {
6786         case maple_dense:
6787                 pr_cont("\n");
6788                 for (i = 0; i < MAPLE_NODE_SLOTS; i++) {
6789                         if (min + i > max)
6790                                 pr_cont("OUT OF RANGE: ");
6791                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6792                                         min + i, min + i, depth);
6793                 }
6794                 break;
6795         case maple_leaf_64:
6796         case maple_range_64:
6797                 mt_dump_range64(mt, entry, min, max, depth);
6798                 break;
6799         case maple_arange_64:
6800                 mt_dump_arange64(mt, entry, min, max, depth);
6801                 break;
6802
6803         default:
6804                 pr_cont(" UNKNOWN TYPE\n");
6805         }
6806 }
6807
6808 void mt_dump(const struct maple_tree *mt)
6809 {
6810         void *entry = rcu_dereference_check(mt->ma_root, mt_locked(mt));
6811
6812         pr_info("maple_tree(%p) flags %X, height %u root %p\n",
6813                  mt, mt->ma_flags, mt_height(mt), entry);
6814         if (!xa_is_node(entry))
6815                 mt_dump_entry(entry, 0, 0, 0);
6816         else if (entry)
6817                 mt_dump_node(mt, entry, 0, mt_max[mte_node_type(entry)], 0);
6818 }
6819
6820 /*
6821  * Calculate the maximum gap in a node and check if that's what is reported in
6822  * the parent (unless root).
6823  */
6824 static void mas_validate_gaps(struct ma_state *mas)
6825 {
6826         struct maple_enode *mte = mas->node;
6827         struct maple_node *p_mn;
6828         unsigned long gap = 0, max_gap = 0;
6829         unsigned long p_end, p_start = mas->min;
6830         unsigned char p_slot;
6831         unsigned long *gaps = NULL;
6832         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6833         int i;
6834
6835         if (ma_is_dense(mte_node_type(mte))) {
6836                 for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6837                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6838                                 if (gap > max_gap)
6839                                         max_gap = gap;
6840                                 gap = 0;
6841                                 continue;
6842                         }
6843                         gap++;
6844                 }
6845                 goto counted;
6846         }
6847
6848         gaps = ma_gaps(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6849         for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6850                 p_end = mas_logical_pivot(mas, pivots, i, mte_node_type(mte));
6851
6852                 if (!gaps) {
6853                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6854                                 gap = 0;
6855                                 goto not_empty;
6856                         }
6857
6858                         gap += p_end - p_start + 1;
6859                 } else {
6860                         void *entry = mas_get_slot(mas, i);
6861
6862                         gap = gaps[i];
6863                         if (!entry) {
6864                                 if (gap != p_end - p_start + 1) {
6865                                         pr_err("%p[%u] -> %p %lu != %lu - %lu + 1\n",
6866                                                 mas_mn(mas), i,
6867                                                 mas_get_slot(mas, i), gap,
6868                                                 p_end, p_start);
6869                                         mt_dump(mas->tree);
6870
6871                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
6872                                                 gap != p_end - p_start + 1);
6873                                 }
6874                         } else {
6875                                 if (gap > p_end - p_start + 1) {
6876                                         pr_err("%p[%u] %lu >= %lu - %lu + 1 (%lu)\n",
6877                                         mas_mn(mas), i, gap, p_end, p_start,
6878                                         p_end - p_start + 1);
6879                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
6880                                                 gap > p_end - p_start + 1);
6881                                 }
6882                         }
6883                 }
6884
6885                 if (gap > max_gap)
6886                         max_gap = gap;
6887 not_empty:
6888                 p_start = p_end + 1;
6889                 if (p_end >= mas->max)
6890                         break;
6891         }
6892
6893 counted:
6894         if (mte_is_root(mte))
6895                 return;
6896
6897         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
6898         p_mn = mte_parent(mte);
6899         MT_BUG_ON(mas->tree, max_gap > mas->max);
6900         if (ma_gaps(p_mn, mas_parent_enum(mas, mte))[p_slot] != max_gap) {
6901                 pr_err("gap %p[%u] != %lu\n", p_mn, p_slot, max_gap);
6902                 mt_dump(mas->tree);
6903         }
6904
6905         MT_BUG_ON(mas->tree,
6906                   ma_gaps(p_mn, mas_parent_enum(mas, mte))[p_slot] != max_gap);
6907 }
6908
6909 static void mas_validate_parent_slot(struct ma_state *mas)
6910 {
6911         struct maple_node *parent;
6912         struct maple_enode *node;
6913         enum maple_type p_type = mas_parent_enum(mas, mas->node);
6914         unsigned char p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
6915         void __rcu **slots;
6916         int i;
6917
6918         if (mte_is_root(mas->node))
6919                 return;
6920
6921         parent = mte_parent(mas->node);
6922         slots = ma_slots(parent, p_type);
6923         MT_BUG_ON(mas->tree, mas_mn(mas) == parent);
6924
6925         /* Check prev/next parent slot for duplicate node entry */
6926
6927         for (i = 0; i < mt_slots[p_type]; i++) {
6928                 node = mas_slot(mas, slots, i);
6929                 if (i == p_slot) {
6930                         if (node != mas->node)
6931                                 pr_err("parent %p[%u] does not have %p\n",
6932                                         parent, i, mas_mn(mas));
6933                         MT_BUG_ON(mas->tree, node != mas->node);
6934                 } else if (node == mas->node) {
6935                         pr_err("Invalid child %p at parent %p[%u] p_slot %u\n",
6936                                mas_mn(mas), parent, i, p_slot);
6937                         MT_BUG_ON(mas->tree, node == mas->node);
6938                 }
6939         }
6940 }
6941
6942 static void mas_validate_child_slot(struct ma_state *mas)
6943 {
6944         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
6945         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
6946         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mas->node), type);
6947         struct maple_enode *child;
6948         unsigned char i;
6949
6950         if (mte_is_leaf(mas->node))
6951                 return;
6952
6953         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
6954                 child = mas_slot(mas, slots, i);
6955                 if (!pivots[i] || pivots[i] == mas->max)
6956                         break;
6957
6958                 if (!child)
6959                         break;
6960
6961                 if (mte_parent_slot(child) != i) {
6962                         pr_err("Slot error at %p[%u]: child %p has pslot %u\n",
6963                                mas_mn(mas), i, mte_to_node(child),
6964                                mte_parent_slot(child));
6965                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
6966                 }
6967
6968                 if (mte_parent(child) != mte_to_node(mas->node)) {
6969                         pr_err("child %p has parent %p not %p\n",
6970                                mte_to_node(child), mte_parent(child),
6971                                mte_to_node(mas->node));
6972                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
6973                 }
6974         }
6975 }
6976
6977 /*
6978  * Validate all pivots are within mas->min and mas->max.
6979  */
6980 static void mas_validate_limits(struct ma_state *mas)
6981 {
6982         int i;
6983         unsigned long prev_piv = 0;
6984         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
6985         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
6986         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
6987
6988         /* all limits are fine here. */
6989         if (mte_is_root(mas->node))
6990                 return;
6991
6992         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
6993                 unsigned long piv;
6994
6995                 piv = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, type);
6996
6997                 if (!piv && (i != 0))
6998                         break;
6999
7000                 if (!mte_is_leaf(mas->node)) {
7001                         void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7002
7003                         if (!entry)
7004                                 pr_err("%p[%u] cannot be null\n",
7005                                        mas_mn(mas), i);
7006
7007                         MT_BUG_ON(mas->tree, !entry);
7008                 }
7009
7010                 if (prev_piv > piv) {
7011                         pr_err("%p[%u] piv %lu < prev_piv %lu\n",
7012                                 mas_mn(mas), i, piv, prev_piv);
7013                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < prev_piv);
7014                 }
7015
7016                 if (piv < mas->min) {
7017                         pr_err("%p[%u] %lu < %lu\n", mas_mn(mas), i,
7018                                 piv, mas->min);
7019                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < mas->min);
7020                 }
7021                 if (piv > mas->max) {
7022                         pr_err("%p[%u] %lu > %lu\n", mas_mn(mas), i,
7023                                 piv, mas->max);
7024                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv > mas->max);
7025                 }
7026                 prev_piv = piv;
7027                 if (piv == mas->max)
7028                         break;
7029         }
7030         for (i += 1; i < mt_slots[type]; i++) {
7031                 void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7032
7033                 if (entry && (i != mt_slots[type] - 1)) {
7034                         pr_err("%p[%u] should not have entry %p\n", mas_mn(mas),
7035                                i, entry);
7036                         MT_BUG_ON(mas->tree, entry != NULL);
7037                 }
7038
7039                 if (i < mt_pivots[type]) {
7040                         unsigned long piv = pivots[i];
7041
7042                         if (!piv)
7043                                 continue;
7044
7045                         pr_err("%p[%u] should not have piv %lu\n",
7046                                mas_mn(mas), i, piv);
7047                         MT_BUG_ON(mas->tree, i < mt_pivots[type] - 1);
7048                 }
7049         }
7050 }
7051
7052 static void mt_validate_nulls(struct maple_tree *mt)
7053 {
7054         void *entry, *last = (void *)1;
7055         unsigned char offset = 0;
7056         void __rcu **slots;
7057         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7058
7059         mas_start(&mas);
7060         if (mas_is_none(&mas) || (mas.node == MAS_ROOT))
7061                 return;
7062
7063         while (!mte_is_leaf(mas.node))
7064                 mas_descend(&mas);
7065
7066         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), mte_node_type(mas.node));
7067         do {
7068                 entry = mas_slot(&mas, slots, offset);
7069                 if (!last && !entry) {
7070                         pr_err("Sequential nulls end at %p[%u]\n",
7071                                 mas_mn(&mas), offset);
7072                 }
7073                 MT_BUG_ON(mt, !last && !entry);
7074                 last = entry;
7075                 if (offset == mas_data_end(&mas)) {
7076                         mas_next_node(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX);
7077                         if (mas_is_none(&mas))
7078                                 return;
7079                         offset = 0;
7080                         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node),
7081                                          mte_node_type(mas.node));
7082                 } else {
7083                         offset++;
7084                 }
7085
7086         } while (!mas_is_none(&mas));
7087 }
7088
7089 /*
7090  * validate a maple tree by checking:
7091  * 1. The limits (pivots are within mas->min to mas->max)
7092  * 2. The gap is correctly set in the parents
7093  */
7094 void mt_validate(struct maple_tree *mt)
7095 {
7096         unsigned char end;
7097
7098         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7099         rcu_read_lock();
7100         mas_start(&mas);
7101         if (!mas_searchable(&mas))
7102                 goto done;
7103
7104         mas_first_entry(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX, mte_node_type(mas.node));
7105         while (!mas_is_none(&mas)) {
7106                 MT_BUG_ON(mas.tree, mte_dead_node(mas.node));
7107                 if (!mte_is_root(mas.node)) {
7108                         end = mas_data_end(&mas);
7109                         if ((end < mt_min_slot_count(mas.node)) &&
7110                             (mas.max != ULONG_MAX)) {
7111                                 pr_err("Invalid size %u of %p\n", end,
7112                                 mas_mn(&mas));
7113                                 MT_BUG_ON(mas.tree, 1);
7114                         }
7115
7116                 }
7117                 mas_validate_parent_slot(&mas);
7118                 mas_validate_child_slot(&mas);
7119                 mas_validate_limits(&mas);
7120                 if (mt_is_alloc(mt))
7121                         mas_validate_gaps(&mas);
7122                 mas_dfs_postorder(&mas, ULONG_MAX);
7123         }
7124         mt_validate_nulls(mt);
7125 done:
7126         rcu_read_unlock();
7127
7128 }
7129
7130 #endif /* CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE */