maple_tree: add RCU lock checking to rcu callback functions
[platform/kernel/linux-starfive.git] / lib / maple_tree.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
2 /*
3  * Maple Tree implementation
4  * Copyright (c) 2018-2022 Oracle Corporation
5  * Authors: Liam R. Howlett <Liam.Howlett@oracle.com>
6  *          Matthew Wilcox <willy@infradead.org>
7  */
8
9 /*
10  * DOC: Interesting implementation details of the Maple Tree
11  *
12  * Each node type has a number of slots for entries and a number of slots for
13  * pivots.  In the case of dense nodes, the pivots are implied by the position
14  * and are simply the slot index + the minimum of the node.
15  *
16  * In regular B-Tree terms, pivots are called keys.  The term pivot is used to
17  * indicate that the tree is specifying ranges,  Pivots may appear in the
18  * subtree with an entry attached to the value where as keys are unique to a
19  * specific position of a B-tree.  Pivot values are inclusive of the slot with
20  * the same index.
21  *
22  *
23  * The following illustrates the layout of a range64 nodes slots and pivots.
24  *
25  *
26  *  Slots -> | 0 | 1 | 2 | ... | 12 | 13 | 14 | 15 |
27  *           ┬   ┬   ┬   ┬     ┬    ┬    ┬    ┬    ┬
28  *           │   │   │   │     │    │    │    │    └─ Implied maximum
29  *           │   │   │   │     │    │    │    └─ Pivot 14
30  *           │   │   │   │     │    │    └─ Pivot 13
31  *           │   │   │   │     │    └─ Pivot 12
32  *           │   │   │   │     └─ Pivot 11
33  *           │   │   │   └─ Pivot 2
34  *           │   │   └─ Pivot 1
35  *           │   └─ Pivot 0
36  *           └─  Implied minimum
37  *
38  * Slot contents:
39  *  Internal (non-leaf) nodes contain pointers to other nodes.
40  *  Leaf nodes contain entries.
41  *
42  * The location of interest is often referred to as an offset.  All offsets have
43  * a slot, but the last offset has an implied pivot from the node above (or
44  * UINT_MAX for the root node.
45  *
46  * Ranges complicate certain write activities.  When modifying any of
47  * the B-tree variants, it is known that one entry will either be added or
48  * deleted.  When modifying the Maple Tree, one store operation may overwrite
49  * the entire data set, or one half of the tree, or the middle half of the tree.
50  *
51  */
52
53
54 #include <linux/maple_tree.h>
55 #include <linux/xarray.h>
56 #include <linux/types.h>
57 #include <linux/export.h>
58 #include <linux/slab.h>
59 #include <linux/limits.h>
60 #include <asm/barrier.h>
61
62 #define CREATE_TRACE_POINTS
63 #include <trace/events/maple_tree.h>
64
65 #define MA_ROOT_PARENT 1
66
67 /*
68  * Maple state flags
69  * * MA_STATE_BULK              - Bulk insert mode
70  * * MA_STATE_REBALANCE         - Indicate a rebalance during bulk insert
71  * * MA_STATE_PREALLOC          - Preallocated nodes, WARN_ON allocation
72  */
73 #define MA_STATE_BULK           1
74 #define MA_STATE_REBALANCE      2
75 #define MA_STATE_PREALLOC       4
76
77 #define ma_parent_ptr(x) ((struct maple_pnode *)(x))
78 #define ma_mnode_ptr(x) ((struct maple_node *)(x))
79 #define ma_enode_ptr(x) ((struct maple_enode *)(x))
80 static struct kmem_cache *maple_node_cache;
81
82 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
83 static const unsigned long mt_max[] = {
84         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS,
85         [maple_leaf_64]         = ULONG_MAX,
86         [maple_range_64]        = ULONG_MAX,
87         [maple_arange_64]       = ULONG_MAX,
88 };
89 #define mt_node_max(x) mt_max[mte_node_type(x)]
90 #endif
91
92 static const unsigned char mt_slots[] = {
93         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS,
94         [maple_leaf_64]         = MAPLE_RANGE64_SLOTS,
95         [maple_range_64]        = MAPLE_RANGE64_SLOTS,
96         [maple_arange_64]       = MAPLE_ARANGE64_SLOTS,
97 };
98 #define mt_slot_count(x) mt_slots[mte_node_type(x)]
99
100 static const unsigned char mt_pivots[] = {
101         [maple_dense]           = 0,
102         [maple_leaf_64]         = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1,
103         [maple_range_64]        = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1,
104         [maple_arange_64]       = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1,
105 };
106 #define mt_pivot_count(x) mt_pivots[mte_node_type(x)]
107
108 static const unsigned char mt_min_slots[] = {
109         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS / 2,
110         [maple_leaf_64]         = (MAPLE_RANGE64_SLOTS / 2) - 2,
111         [maple_range_64]        = (MAPLE_RANGE64_SLOTS / 2) - 2,
112         [maple_arange_64]       = (MAPLE_ARANGE64_SLOTS / 2) - 1,
113 };
114 #define mt_min_slot_count(x) mt_min_slots[mte_node_type(x)]
115
116 #define MAPLE_BIG_NODE_SLOTS    (MAPLE_RANGE64_SLOTS * 2 + 2)
117 #define MAPLE_BIG_NODE_GAPS     (MAPLE_ARANGE64_SLOTS * 2 + 1)
118
119 struct maple_big_node {
120         struct maple_pnode *parent;
121         unsigned long pivot[MAPLE_BIG_NODE_SLOTS - 1];
122         union {
123                 struct maple_enode *slot[MAPLE_BIG_NODE_SLOTS];
124                 struct {
125                         unsigned long padding[MAPLE_BIG_NODE_GAPS];
126                         unsigned long gap[MAPLE_BIG_NODE_GAPS];
127                 };
128         };
129         unsigned char b_end;
130         enum maple_type type;
131 };
132
133 /*
134  * The maple_subtree_state is used to build a tree to replace a segment of an
135  * existing tree in a more atomic way.  Any walkers of the older tree will hit a
136  * dead node and restart on updates.
137  */
138 struct maple_subtree_state {
139         struct ma_state *orig_l;        /* Original left side of subtree */
140         struct ma_state *orig_r;        /* Original right side of subtree */
141         struct ma_state *l;             /* New left side of subtree */
142         struct ma_state *m;             /* New middle of subtree (rare) */
143         struct ma_state *r;             /* New right side of subtree */
144         struct ma_topiary *free;        /* nodes to be freed */
145         struct ma_topiary *destroy;     /* Nodes to be destroyed (walked and freed) */
146         struct maple_big_node *bn;
147 };
148
149 /* Functions */
150 static inline struct maple_node *mt_alloc_one(gfp_t gfp)
151 {
152         return kmem_cache_alloc(maple_node_cache, gfp);
153 }
154
155 static inline int mt_alloc_bulk(gfp_t gfp, size_t size, void **nodes)
156 {
157         return kmem_cache_alloc_bulk(maple_node_cache, gfp, size, nodes);
158 }
159
160 static inline void mt_free_bulk(size_t size, void __rcu **nodes)
161 {
162         kmem_cache_free_bulk(maple_node_cache, size, (void **)nodes);
163 }
164
165 static void mt_free_rcu(struct rcu_head *head)
166 {
167         struct maple_node *node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
168
169         kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
170 }
171
172 /*
173  * ma_free_rcu() - Use rcu callback to free a maple node
174  * @node: The node to free
175  *
176  * The maple tree uses the parent pointer to indicate this node is no longer in
177  * use and will be freed.
178  */
179 static void ma_free_rcu(struct maple_node *node)
180 {
181         node->parent = ma_parent_ptr(node);
182         call_rcu(&node->rcu, mt_free_rcu);
183 }
184
185
186 static void mas_set_height(struct ma_state *mas)
187 {
188         unsigned int new_flags = mas->tree->ma_flags;
189
190         new_flags &= ~MT_FLAGS_HEIGHT_MASK;
191         BUG_ON(mas->depth > MAPLE_HEIGHT_MAX);
192         new_flags |= mas->depth << MT_FLAGS_HEIGHT_OFFSET;
193         mas->tree->ma_flags = new_flags;
194 }
195
196 static unsigned int mas_mt_height(struct ma_state *mas)
197 {
198         return mt_height(mas->tree);
199 }
200
201 static inline enum maple_type mte_node_type(const struct maple_enode *entry)
202 {
203         return ((unsigned long)entry >> MAPLE_NODE_TYPE_SHIFT) &
204                 MAPLE_NODE_TYPE_MASK;
205 }
206
207 static inline bool ma_is_dense(const enum maple_type type)
208 {
209         return type < maple_leaf_64;
210 }
211
212 static inline bool ma_is_leaf(const enum maple_type type)
213 {
214         return type < maple_range_64;
215 }
216
217 static inline bool mte_is_leaf(const struct maple_enode *entry)
218 {
219         return ma_is_leaf(mte_node_type(entry));
220 }
221
222 /*
223  * We also reserve values with the bottom two bits set to '10' which are
224  * below 4096
225  */
226 static inline bool mt_is_reserved(const void *entry)
227 {
228         return ((unsigned long)entry < MAPLE_RESERVED_RANGE) &&
229                 xa_is_internal(entry);
230 }
231
232 static inline void mas_set_err(struct ma_state *mas, long err)
233 {
234         mas->node = MA_ERROR(err);
235 }
236
237 static inline bool mas_is_ptr(struct ma_state *mas)
238 {
239         return mas->node == MAS_ROOT;
240 }
241
242 static inline bool mas_is_start(struct ma_state *mas)
243 {
244         return mas->node == MAS_START;
245 }
246
247 bool mas_is_err(struct ma_state *mas)
248 {
249         return xa_is_err(mas->node);
250 }
251
252 static inline bool mas_searchable(struct ma_state *mas)
253 {
254         if (mas_is_none(mas))
255                 return false;
256
257         if (mas_is_ptr(mas))
258                 return false;
259
260         return true;
261 }
262
263 static inline struct maple_node *mte_to_node(const struct maple_enode *entry)
264 {
265         return (struct maple_node *)((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
266 }
267
268 /*
269  * mte_to_mat() - Convert a maple encoded node to a maple topiary node.
270  * @entry: The maple encoded node
271  *
272  * Return: a maple topiary pointer
273  */
274 static inline struct maple_topiary *mte_to_mat(const struct maple_enode *entry)
275 {
276         return (struct maple_topiary *)
277                 ((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
278 }
279
280 /*
281  * mas_mn() - Get the maple state node.
282  * @mas: The maple state
283  *
284  * Return: the maple node (not encoded - bare pointer).
285  */
286 static inline struct maple_node *mas_mn(const struct ma_state *mas)
287 {
288         return mte_to_node(mas->node);
289 }
290
291 /*
292  * mte_set_node_dead() - Set a maple encoded node as dead.
293  * @mn: The maple encoded node.
294  */
295 static inline void mte_set_node_dead(struct maple_enode *mn)
296 {
297         mte_to_node(mn)->parent = ma_parent_ptr(mte_to_node(mn));
298         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
299 }
300
301 /* Bit 1 indicates the root is a node */
302 #define MAPLE_ROOT_NODE                 0x02
303 /* maple_type stored bit 3-6 */
304 #define MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT          0x03
305 /* Bit 2 means a NULL somewhere below */
306 #define MAPLE_ENODE_NULL                0x04
307
308 static inline struct maple_enode *mt_mk_node(const struct maple_node *node,
309                                              enum maple_type type)
310 {
311         return (void *)((unsigned long)node |
312                         (type << MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT) | MAPLE_ENODE_NULL);
313 }
314
315 static inline void *mte_mk_root(const struct maple_enode *node)
316 {
317         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ROOT_NODE);
318 }
319
320 static inline void *mte_safe_root(const struct maple_enode *node)
321 {
322         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ROOT_NODE);
323 }
324
325 static inline void mte_set_full(const struct maple_enode *node)
326 {
327         node = (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ENODE_NULL);
328 }
329
330 static inline void mte_clear_full(const struct maple_enode *node)
331 {
332         node = (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ENODE_NULL);
333 }
334
335 static inline bool ma_is_root(struct maple_node *node)
336 {
337         return ((unsigned long)node->parent & MA_ROOT_PARENT);
338 }
339
340 static inline bool mte_is_root(const struct maple_enode *node)
341 {
342         return ma_is_root(mte_to_node(node));
343 }
344
345 static inline bool mas_is_root_limits(const struct ma_state *mas)
346 {
347         return !mas->min && mas->max == ULONG_MAX;
348 }
349
350 static inline bool mt_is_alloc(struct maple_tree *mt)
351 {
352         return (mt->ma_flags & MT_FLAGS_ALLOC_RANGE);
353 }
354
355 /*
356  * The Parent Pointer
357  * Excluding root, the parent pointer is 256B aligned like all other tree nodes.
358  * When storing a 32 or 64 bit values, the offset can fit into 5 bits.  The 16
359  * bit values need an extra bit to store the offset.  This extra bit comes from
360  * a reuse of the last bit in the node type.  This is possible by using bit 1 to
361  * indicate if bit 2 is part of the type or the slot.
362  *
363  * Note types:
364  *  0x??1 = Root
365  *  0x?00 = 16 bit nodes
366  *  0x010 = 32 bit nodes
367  *  0x110 = 64 bit nodes
368  *
369  * Slot size and alignment
370  *  0b??1 : Root
371  *  0b?00 : 16 bit values, type in 0-1, slot in 2-7
372  *  0b010 : 32 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
373  *  0b110 : 64 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
374  */
375
376 #define MAPLE_PARENT_ROOT               0x01
377
378 #define MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT         0x03
379 #define MAPLE_PARENT_SLOT_MASK          0xF8
380
381 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT     0x02
382 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK      0xFC
383
384 #define MAPLE_PARENT_RANGE64            0x06
385 #define MAPLE_PARENT_RANGE32            0x04
386 #define MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16        0x02
387
388 /*
389  * mte_parent_shift() - Get the parent shift for the slot storage.
390  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long
391  * Return: The shift into that pointer to the star to of the slot
392  */
393 static inline unsigned long mte_parent_shift(unsigned long parent)
394 {
395         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
396         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
397                 return MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
398
399         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT;
400 }
401
402 /*
403  * mte_parent_slot_mask() - Get the slot mask for the parent.
404  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long.
405  * Return: The slot mask for that parent.
406  */
407 static inline unsigned long mte_parent_slot_mask(unsigned long parent)
408 {
409         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
410         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
411                 return MAPLE_PARENT_SLOT_MASK;
412
413         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK;
414 }
415
416 /*
417  * mas_parent_enum() - Return the maple_type of the parent from the stored
418  * parent type.
419  * @mas: The maple state
420  * @node: The maple_enode to extract the parent's enum
421  * Return: The node->parent maple_type
422  */
423 static inline
424 enum maple_type mte_parent_enum(struct maple_enode *p_enode,
425                                 struct maple_tree *mt)
426 {
427         unsigned long p_type;
428
429         p_type = (unsigned long)p_enode;
430         if (p_type & MAPLE_PARENT_ROOT)
431                 return 0; /* Validated in the caller. */
432
433         p_type &= MAPLE_NODE_MASK;
434         p_type = p_type & ~(MAPLE_PARENT_ROOT | mte_parent_slot_mask(p_type));
435
436         switch (p_type) {
437         case MAPLE_PARENT_RANGE64: /* or MAPLE_PARENT_ARANGE64 */
438                 if (mt_is_alloc(mt))
439                         return maple_arange_64;
440                 return maple_range_64;
441         }
442
443         return 0;
444 }
445
446 static inline
447 enum maple_type mas_parent_enum(struct ma_state *mas, struct maple_enode *enode)
448 {
449         return mte_parent_enum(ma_enode_ptr(mte_to_node(enode)->parent), mas->tree);
450 }
451
452 /*
453  * mte_set_parent() - Set the parent node and encode the slot
454  * @enode: The encoded maple node.
455  * @parent: The encoded maple node that is the parent of @enode.
456  * @slot: The slot that @enode resides in @parent.
457  *
458  * Slot number is encoded in the enode->parent bit 3-6 or 2-6, depending on the
459  * parent type.
460  */
461 static inline
462 void mte_set_parent(struct maple_enode *enode, const struct maple_enode *parent,
463                     unsigned char slot)
464 {
465         unsigned long val = (unsigned long) parent;
466         unsigned long shift;
467         unsigned long type;
468         enum maple_type p_type = mte_node_type(parent);
469
470         BUG_ON(p_type == maple_dense);
471         BUG_ON(p_type == maple_leaf_64);
472
473         switch (p_type) {
474         case maple_range_64:
475         case maple_arange_64:
476                 shift = MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
477                 type = MAPLE_PARENT_RANGE64;
478                 break;
479         default:
480         case maple_dense:
481         case maple_leaf_64:
482                 shift = type = 0;
483                 break;
484         }
485
486         val &= ~MAPLE_NODE_MASK; /* Clear all node metadata in parent */
487         val |= (slot << shift) | type;
488         mte_to_node(enode)->parent = ma_parent_ptr(val);
489 }
490
491 /*
492  * mte_parent_slot() - get the parent slot of @enode.
493  * @enode: The encoded maple node.
494  *
495  * Return: The slot in the parent node where @enode resides.
496  */
497 static inline unsigned int mte_parent_slot(const struct maple_enode *enode)
498 {
499         unsigned long val = (unsigned long) mte_to_node(enode)->parent;
500
501         /* Root. */
502         if (val & 1)
503                 return 0;
504
505         /*
506          * Okay to use MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK as the last bit will be lost
507          * by shift if the parent shift is MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT
508          */
509         return (val & MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK) >> mte_parent_shift(val);
510 }
511
512 /*
513  * mte_parent() - Get the parent of @node.
514  * @node: The encoded maple node.
515  *
516  * Return: The parent maple node.
517  */
518 static inline struct maple_node *mte_parent(const struct maple_enode *enode)
519 {
520         return (void *)((unsigned long)
521                         (mte_to_node(enode)->parent) & ~MAPLE_NODE_MASK);
522 }
523
524 /*
525  * ma_dead_node() - check if the @enode is dead.
526  * @enode: The encoded maple node
527  *
528  * Return: true if dead, false otherwise.
529  */
530 static inline bool ma_dead_node(const struct maple_node *node)
531 {
532         struct maple_node *parent;
533
534         /* Do not reorder reads from the node prior to the parent check */
535         smp_rmb();
536         parent = (void *)((unsigned long) node->parent & ~MAPLE_NODE_MASK);
537         return (parent == node);
538 }
539
540 /*
541  * mte_dead_node() - check if the @enode is dead.
542  * @enode: The encoded maple node
543  *
544  * Return: true if dead, false otherwise.
545  */
546 static inline bool mte_dead_node(const struct maple_enode *enode)
547 {
548         struct maple_node *parent, *node;
549
550         node = mte_to_node(enode);
551         /* Do not reorder reads from the node prior to the parent check */
552         smp_rmb();
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  * In the event of a dead node, this array may be %NULL
624  *
625  * Return: A pointer to the maple node pivots
626  */
627 static inline unsigned long *ma_pivots(struct maple_node *node,
628                                            enum maple_type type)
629 {
630         switch (type) {
631         case maple_arange_64:
632                 return node->ma64.pivot;
633         case maple_range_64:
634         case maple_leaf_64:
635                 return node->mr64.pivot;
636         case maple_dense:
637                 return NULL;
638         }
639         return NULL;
640 }
641
642 /*
643  * ma_gaps() - Get a pointer to the maple node gaps.
644  * @node - the maple node
645  * @type - the node type
646  *
647  * Return: A pointer to the maple node gaps
648  */
649 static inline unsigned long *ma_gaps(struct maple_node *node,
650                                      enum maple_type type)
651 {
652         switch (type) {
653         case maple_arange_64:
654                 return node->ma64.gap;
655         case maple_range_64:
656         case maple_leaf_64:
657         case maple_dense:
658                 return NULL;
659         }
660         return NULL;
661 }
662
663 /*
664  * mte_pivot() - Get the pivot at @piv of the maple encoded node.
665  * @mn: The maple encoded node.
666  * @piv: The pivot.
667  *
668  * Return: the pivot at @piv of @mn.
669  */
670 static inline unsigned long mte_pivot(const struct maple_enode *mn,
671                                  unsigned char piv)
672 {
673         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
674         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
675
676         if (piv >= mt_pivots[type]) {
677                 WARN_ON(1);
678                 return 0;
679         }
680         switch (type) {
681         case maple_arange_64:
682                 return node->ma64.pivot[piv];
683         case maple_range_64:
684         case maple_leaf_64:
685                 return node->mr64.pivot[piv];
686         case maple_dense:
687                 return 0;
688         }
689         return 0;
690 }
691
692 /*
693  * mas_safe_pivot() - get the pivot at @piv or mas->max.
694  * @mas: The maple state
695  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
696  * @piv: The pivot to fetch
697  * @type: The maple node type
698  *
699  * Return: The pivot at @piv within the limit of the @pivots array, @mas->max
700  * otherwise.
701  */
702 static inline unsigned long
703 mas_safe_pivot(const struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
704                unsigned char piv, enum maple_type type)
705 {
706         if (piv >= mt_pivots[type])
707                 return mas->max;
708
709         return pivots[piv];
710 }
711
712 /*
713  * mas_safe_min() - Return the minimum for a given offset.
714  * @mas: The maple state
715  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
716  * @offset: The offset into the pivot array
717  *
718  * Return: The minimum range value that is contained in @offset.
719  */
720 static inline unsigned long
721 mas_safe_min(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots, unsigned char offset)
722 {
723         if (likely(offset))
724                 return pivots[offset - 1] + 1;
725
726         return mas->min;
727 }
728
729 /*
730  * mas_logical_pivot() - Get the logical pivot of a given offset.
731  * @mas: The maple state
732  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
733  * @offset: The offset into the pivot array
734  * @type: The maple node type
735  *
736  * When there is no value at a pivot (beyond the end of the data), then the
737  * pivot is actually @mas->max.
738  *
739  * Return: the logical pivot of a given @offset.
740  */
741 static inline unsigned long
742 mas_logical_pivot(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
743                   unsigned char offset, enum maple_type type)
744 {
745         unsigned long lpiv = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
746
747         if (likely(lpiv))
748                 return lpiv;
749
750         if (likely(offset))
751                 return mas->max;
752
753         return lpiv;
754 }
755
756 /*
757  * mte_set_pivot() - Set a pivot to a value in an encoded maple node.
758  * @mn: The encoded maple node
759  * @piv: The pivot offset
760  * @val: The value of the pivot
761  */
762 static inline void mte_set_pivot(struct maple_enode *mn, unsigned char piv,
763                                 unsigned long val)
764 {
765         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
766         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
767
768         BUG_ON(piv >= mt_pivots[type]);
769         switch (type) {
770         default:
771         case maple_range_64:
772         case maple_leaf_64:
773                 node->mr64.pivot[piv] = val;
774                 break;
775         case maple_arange_64:
776                 node->ma64.pivot[piv] = val;
777                 break;
778         case maple_dense:
779                 break;
780         }
781
782 }
783
784 /*
785  * ma_slots() - Get a pointer to the maple node slots.
786  * @mn: The maple node
787  * @mt: The maple node type
788  *
789  * Return: A pointer to the maple node slots
790  */
791 static inline void __rcu **ma_slots(struct maple_node *mn, enum maple_type mt)
792 {
793         switch (mt) {
794         default:
795         case maple_arange_64:
796                 return mn->ma64.slot;
797         case maple_range_64:
798         case maple_leaf_64:
799                 return mn->mr64.slot;
800         case maple_dense:
801                 return mn->slot;
802         }
803 }
804
805 static inline bool mt_locked(const struct maple_tree *mt)
806 {
807         return mt_external_lock(mt) ? mt_lock_is_held(mt) :
808                 lockdep_is_held(&mt->ma_lock);
809 }
810
811 static inline void *mt_slot(const struct maple_tree *mt,
812                 void __rcu **slots, unsigned char offset)
813 {
814         return rcu_dereference_check(slots[offset], mt_locked(mt));
815 }
816
817 static inline void *mt_slot_locked(struct maple_tree *mt, void __rcu **slots,
818                                    unsigned char offset)
819 {
820         return rcu_dereference_protected(slots[offset], mt_locked(mt));
821 }
822 /*
823  * mas_slot_locked() - Get the slot value when holding the maple tree lock.
824  * @mas: The maple state
825  * @slots: The pointer to the slots
826  * @offset: The offset into the slots array to fetch
827  *
828  * Return: The entry stored in @slots at the @offset.
829  */
830 static inline void *mas_slot_locked(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
831                                        unsigned char offset)
832 {
833         return mt_slot_locked(mas->tree, slots, offset);
834 }
835
836 /*
837  * mas_slot() - Get the slot value when not holding the maple tree lock.
838  * @mas: The maple state
839  * @slots: The pointer to the slots
840  * @offset: The offset into the slots array to fetch
841  *
842  * Return: The entry stored in @slots at the @offset
843  */
844 static inline void *mas_slot(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
845                              unsigned char offset)
846 {
847         return mt_slot(mas->tree, slots, offset);
848 }
849
850 /*
851  * mas_root() - Get the maple tree root.
852  * @mas: The maple state.
853  *
854  * Return: The pointer to the root of the tree
855  */
856 static inline void *mas_root(struct ma_state *mas)
857 {
858         return rcu_dereference_check(mas->tree->ma_root, mt_locked(mas->tree));
859 }
860
861 static inline void *mt_root_locked(struct maple_tree *mt)
862 {
863         return rcu_dereference_protected(mt->ma_root, mt_locked(mt));
864 }
865
866 /*
867  * mas_root_locked() - Get the maple tree root when holding the maple tree lock.
868  * @mas: The maple state.
869  *
870  * Return: The pointer to the root of the tree
871  */
872 static inline void *mas_root_locked(struct ma_state *mas)
873 {
874         return mt_root_locked(mas->tree);
875 }
876
877 static inline struct maple_metadata *ma_meta(struct maple_node *mn,
878                                              enum maple_type mt)
879 {
880         switch (mt) {
881         case maple_arange_64:
882                 return &mn->ma64.meta;
883         default:
884                 return &mn->mr64.meta;
885         }
886 }
887
888 /*
889  * ma_set_meta() - Set the metadata information of a node.
890  * @mn: The maple node
891  * @mt: The maple node type
892  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
893  * @end: The end of the data in this node.
894  */
895 static inline void ma_set_meta(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
896                                unsigned char offset, unsigned char end)
897 {
898         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
899
900         meta->gap = offset;
901         meta->end = end;
902 }
903
904 /*
905  * mt_clear_meta() - clear the metadata information of a node, if it exists
906  * @mt: The maple tree
907  * @mn: The maple node
908  * @type: The maple node type
909  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
910  * @end: The end of the data in this node.
911  */
912 static inline void mt_clear_meta(struct maple_tree *mt, struct maple_node *mn,
913                                   enum maple_type type)
914 {
915         struct maple_metadata *meta;
916         unsigned long *pivots;
917         void __rcu **slots;
918         void *next;
919
920         switch (type) {
921         case maple_range_64:
922                 pivots = mn->mr64.pivot;
923                 if (unlikely(pivots[MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2])) {
924                         slots = mn->mr64.slot;
925                         next = mt_slot_locked(mt, slots,
926                                               MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1);
927                         if (unlikely((mte_to_node(next) &&
928                                       mte_node_type(next))))
929                                 return; /* no metadata, could be node */
930                 }
931                 fallthrough;
932         case maple_arange_64:
933                 meta = ma_meta(mn, type);
934                 break;
935         default:
936                 return;
937         }
938
939         meta->gap = 0;
940         meta->end = 0;
941 }
942
943 /*
944  * ma_meta_end() - Get the data end of a node from the metadata
945  * @mn: The maple node
946  * @mt: The maple node type
947  */
948 static inline unsigned char ma_meta_end(struct maple_node *mn,
949                                         enum maple_type mt)
950 {
951         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
952
953         return meta->end;
954 }
955
956 /*
957  * ma_meta_gap() - Get the largest gap location of a node from the metadata
958  * @mn: The maple node
959  * @mt: The maple node type
960  */
961 static inline unsigned char ma_meta_gap(struct maple_node *mn,
962                                         enum maple_type mt)
963 {
964         BUG_ON(mt != maple_arange_64);
965
966         return mn->ma64.meta.gap;
967 }
968
969 /*
970  * ma_set_meta_gap() - Set the largest gap location in a nodes metadata
971  * @mn: The maple node
972  * @mn: The maple node type
973  * @offset: The location of the largest gap.
974  */
975 static inline void ma_set_meta_gap(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
976                                    unsigned char offset)
977 {
978
979         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
980
981         meta->gap = offset;
982 }
983
984 /*
985  * mat_add() - Add a @dead_enode to the ma_topiary of a list of dead nodes.
986  * @mat - the ma_topiary, a linked list of dead nodes.
987  * @dead_enode - the node to be marked as dead and added to the tail of the list
988  *
989  * Add the @dead_enode to the linked list in @mat.
990  */
991 static inline void mat_add(struct ma_topiary *mat,
992                            struct maple_enode *dead_enode)
993 {
994         mte_set_node_dead(dead_enode);
995         mte_to_mat(dead_enode)->next = NULL;
996         if (!mat->tail) {
997                 mat->tail = mat->head = dead_enode;
998                 return;
999         }
1000
1001         mte_to_mat(mat->tail)->next = dead_enode;
1002         mat->tail = dead_enode;
1003 }
1004
1005 static void mte_destroy_walk(struct maple_enode *, struct maple_tree *);
1006 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used);
1007
1008 /*
1009  * mas_mat_free() - Free all nodes in a dead list.
1010  * @mas - the maple state
1011  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
1012  *
1013  * Free walk a dead list.
1014  */
1015 static void mas_mat_free(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
1016 {
1017         struct maple_enode *next;
1018
1019         while (mat->head) {
1020                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
1021                 mas_free(mas, mat->head);
1022                 mat->head = next;
1023         }
1024 }
1025
1026 /*
1027  * mas_mat_destroy() - Free all nodes and subtrees in a dead list.
1028  * @mas - the maple state
1029  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
1030  *
1031  * Destroy walk a dead list.
1032  */
1033 static void mas_mat_destroy(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
1034 {
1035         struct maple_enode *next;
1036
1037         while (mat->head) {
1038                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
1039                 mte_destroy_walk(mat->head, mat->mtree);
1040                 mat->head = next;
1041         }
1042 }
1043 /*
1044  * mas_descend() - Descend into the slot stored in the ma_state.
1045  * @mas - the maple state.
1046  *
1047  * Note: Not RCU safe, only use in write side or debug code.
1048  */
1049 static inline void mas_descend(struct ma_state *mas)
1050 {
1051         enum maple_type type;
1052         unsigned long *pivots;
1053         struct maple_node *node;
1054         void __rcu **slots;
1055
1056         node = mas_mn(mas);
1057         type = mte_node_type(mas->node);
1058         pivots = ma_pivots(node, type);
1059         slots = ma_slots(node, type);
1060
1061         if (mas->offset)
1062                 mas->min = pivots[mas->offset - 1] + 1;
1063         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
1064         mas->node = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
1065 }
1066
1067 /*
1068  * mte_set_gap() - Set a maple node gap.
1069  * @mn: The encoded maple node
1070  * @gap: The offset of the gap to set
1071  * @val: The gap value
1072  */
1073 static inline void mte_set_gap(const struct maple_enode *mn,
1074                                  unsigned char gap, unsigned long val)
1075 {
1076         switch (mte_node_type(mn)) {
1077         default:
1078                 break;
1079         case maple_arange_64:
1080                 mte_to_node(mn)->ma64.gap[gap] = val;
1081                 break;
1082         }
1083 }
1084
1085 /*
1086  * mas_ascend() - Walk up a level of the tree.
1087  * @mas: The maple state
1088  *
1089  * Sets the @mas->max and @mas->min to the correct values when walking up.  This
1090  * may cause several levels of walking up to find the correct min and max.
1091  * May find a dead node which will cause a premature return.
1092  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise
1093  */
1094 static int mas_ascend(struct ma_state *mas)
1095 {
1096         struct maple_enode *p_enode; /* parent enode. */
1097         struct maple_enode *a_enode; /* ancestor enode. */
1098         struct maple_node *a_node; /* ancestor node. */
1099         struct maple_node *p_node; /* parent node. */
1100         unsigned char a_slot;
1101         enum maple_type a_type;
1102         unsigned long min, max;
1103         unsigned long *pivots;
1104         unsigned char offset;
1105         bool set_max = false, set_min = false;
1106
1107         a_node = mas_mn(mas);
1108         if (ma_is_root(a_node)) {
1109                 mas->offset = 0;
1110                 return 0;
1111         }
1112
1113         p_node = mte_parent(mas->node);
1114         if (unlikely(a_node == p_node))
1115                 return 1;
1116         a_type = mas_parent_enum(mas, mas->node);
1117         offset = mte_parent_slot(mas->node);
1118         a_enode = mt_mk_node(p_node, a_type);
1119
1120         /* Check to make sure all parent information is still accurate */
1121         if (p_node != mte_parent(mas->node))
1122                 return 1;
1123
1124         mas->node = a_enode;
1125         mas->offset = offset;
1126
1127         if (mte_is_root(a_enode)) {
1128                 mas->max = ULONG_MAX;
1129                 mas->min = 0;
1130                 return 0;
1131         }
1132
1133         min = 0;
1134         max = ULONG_MAX;
1135         do {
1136                 p_enode = a_enode;
1137                 a_type = mas_parent_enum(mas, p_enode);
1138                 a_node = mte_parent(p_enode);
1139                 a_slot = mte_parent_slot(p_enode);
1140                 a_enode = mt_mk_node(a_node, a_type);
1141                 pivots = ma_pivots(a_node, a_type);
1142
1143                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1144                         return 1;
1145
1146                 if (!set_min && a_slot) {
1147                         set_min = true;
1148                         min = pivots[a_slot - 1] + 1;
1149                 }
1150
1151                 if (!set_max && a_slot < mt_pivots[a_type]) {
1152                         set_max = true;
1153                         max = pivots[a_slot];
1154                 }
1155
1156                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1157                         return 1;
1158
1159                 if (unlikely(ma_is_root(a_node)))
1160                         break;
1161
1162         } while (!set_min || !set_max);
1163
1164         mas->max = max;
1165         mas->min = min;
1166         return 0;
1167 }
1168
1169 /*
1170  * mas_pop_node() - Get a previously allocated maple node from the maple state.
1171  * @mas: The maple state
1172  *
1173  * Return: A pointer to a maple node.
1174  */
1175 static inline struct maple_node *mas_pop_node(struct ma_state *mas)
1176 {
1177         struct maple_alloc *ret, *node = mas->alloc;
1178         unsigned long total = mas_allocated(mas);
1179         unsigned int req = mas_alloc_req(mas);
1180
1181         /* nothing or a request pending. */
1182         if (WARN_ON(!total))
1183                 return NULL;
1184
1185         if (total == 1) {
1186                 /* single allocation in this ma_state */
1187                 mas->alloc = NULL;
1188                 ret = node;
1189                 goto single_node;
1190         }
1191
1192         if (node->node_count == 1) {
1193                 /* Single allocation in this node. */
1194                 mas->alloc = node->slot[0];
1195                 mas->alloc->total = node->total - 1;
1196                 ret = node;
1197                 goto new_head;
1198         }
1199         node->total--;
1200         ret = node->slot[--node->node_count];
1201         node->slot[node->node_count] = NULL;
1202
1203 single_node:
1204 new_head:
1205         if (req) {
1206                 req++;
1207                 mas_set_alloc_req(mas, req);
1208         }
1209
1210         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
1211         return (struct maple_node *)ret;
1212 }
1213
1214 /*
1215  * mas_push_node() - Push a node back on the maple state allocation.
1216  * @mas: The maple state
1217  * @used: The used maple node
1218  *
1219  * Stores the maple node back into @mas->alloc for reuse.  Updates allocated and
1220  * requested node count as necessary.
1221  */
1222 static inline void mas_push_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *used)
1223 {
1224         struct maple_alloc *reuse = (struct maple_alloc *)used;
1225         struct maple_alloc *head = mas->alloc;
1226         unsigned long count;
1227         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1228
1229         count = mas_allocated(mas);
1230
1231         reuse->request_count = 0;
1232         reuse->node_count = 0;
1233         if (count && (head->node_count < MAPLE_ALLOC_SLOTS)) {
1234                 head->slot[head->node_count++] = reuse;
1235                 head->total++;
1236                 goto done;
1237         }
1238
1239         reuse->total = 1;
1240         if ((head) && !((unsigned long)head & 0x1)) {
1241                 reuse->slot[0] = head;
1242                 reuse->node_count = 1;
1243                 reuse->total += head->total;
1244         }
1245
1246         mas->alloc = reuse;
1247 done:
1248         if (requested > 1)
1249                 mas_set_alloc_req(mas, requested - 1);
1250 }
1251
1252 /*
1253  * mas_alloc_nodes() - Allocate nodes into a maple state
1254  * @mas: The maple state
1255  * @gfp: The GFP Flags
1256  */
1257 static inline void mas_alloc_nodes(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
1258 {
1259         struct maple_alloc *node;
1260         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1261         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1262         unsigned int count;
1263         void **slots = NULL;
1264         unsigned int max_req = 0;
1265
1266         if (!requested)
1267                 return;
1268
1269         mas_set_alloc_req(mas, 0);
1270         if (mas->mas_flags & MA_STATE_PREALLOC) {
1271                 if (allocated)
1272                         return;
1273                 WARN_ON(!allocated);
1274         }
1275
1276         if (!allocated || mas->alloc->node_count == MAPLE_ALLOC_SLOTS) {
1277                 node = (struct maple_alloc *)mt_alloc_one(gfp);
1278                 if (!node)
1279                         goto nomem_one;
1280
1281                 if (allocated) {
1282                         node->slot[0] = mas->alloc;
1283                         node->node_count = 1;
1284                 } else {
1285                         node->node_count = 0;
1286                 }
1287
1288                 mas->alloc = node;
1289                 node->total = ++allocated;
1290                 requested--;
1291         }
1292
1293         node = mas->alloc;
1294         node->request_count = 0;
1295         while (requested) {
1296                 max_req = MAPLE_ALLOC_SLOTS;
1297                 if (node->node_count) {
1298                         unsigned int offset = node->node_count;
1299
1300                         slots = (void **)&node->slot[offset];
1301                         max_req -= offset;
1302                 } else {
1303                         slots = (void **)&node->slot;
1304                 }
1305
1306                 max_req = min(requested, max_req);
1307                 count = mt_alloc_bulk(gfp, max_req, slots);
1308                 if (!count)
1309                         goto nomem_bulk;
1310
1311                 node->node_count += count;
1312                 allocated += count;
1313                 node = node->slot[0];
1314                 node->node_count = 0;
1315                 node->request_count = 0;
1316                 requested -= count;
1317         }
1318         mas->alloc->total = allocated;
1319         return;
1320
1321 nomem_bulk:
1322         /* Clean up potential freed allocations on bulk failure */
1323         memset(slots, 0, max_req * sizeof(unsigned long));
1324 nomem_one:
1325         mas_set_alloc_req(mas, requested);
1326         if (mas->alloc && !(((unsigned long)mas->alloc & 0x1)))
1327                 mas->alloc->total = allocated;
1328         mas_set_err(mas, -ENOMEM);
1329         return;
1330
1331 }
1332
1333 /*
1334  * mas_free() - Free an encoded maple node
1335  * @mas: The maple state
1336  * @used: The encoded maple node to free.
1337  *
1338  * Uses rcu free if necessary, pushes @used back on the maple state allocations
1339  * otherwise.
1340  */
1341 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used)
1342 {
1343         struct maple_node *tmp = mte_to_node(used);
1344
1345         if (mt_in_rcu(mas->tree))
1346                 ma_free_rcu(tmp);
1347         else
1348                 mas_push_node(mas, tmp);
1349 }
1350
1351 /*
1352  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1353  * there is not enough nodes.
1354  * @mas: The maple state
1355  * @count: The number of nodes needed
1356  * @gfp: the gfp flags
1357  */
1358 static void mas_node_count_gfp(struct ma_state *mas, int count, gfp_t gfp)
1359 {
1360         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1361
1362         if (allocated < count) {
1363                 mas_set_alloc_req(mas, count - allocated);
1364                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
1365         }
1366 }
1367
1368 /*
1369  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1370  * there is not enough nodes.
1371  * @mas: The maple state
1372  * @count: The number of nodes needed
1373  *
1374  * Note: Uses GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN for gfp flags.
1375  */
1376 static void mas_node_count(struct ma_state *mas, int count)
1377 {
1378         return mas_node_count_gfp(mas, count, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1379 }
1380
1381 /*
1382  * mas_start() - Sets up maple state for operations.
1383  * @mas: The maple state.
1384  *
1385  * If mas->node == MAS_START, then set the min, max and depth to
1386  * defaults.
1387  *
1388  * Return:
1389  * - If mas->node is an error or not MAS_START, return NULL.
1390  * - If it's an empty tree:     NULL & mas->node == MAS_NONE
1391  * - If it's a single entry:    The entry & mas->node == MAS_ROOT
1392  * - If it's a tree:            NULL & mas->node == safe root node.
1393  */
1394 static inline struct maple_enode *mas_start(struct ma_state *mas)
1395 {
1396         if (likely(mas_is_start(mas))) {
1397                 struct maple_enode *root;
1398
1399                 mas->min = 0;
1400                 mas->max = ULONG_MAX;
1401                 mas->depth = 0;
1402
1403 retry:
1404                 root = mas_root(mas);
1405                 /* Tree with nodes */
1406                 if (likely(xa_is_node(root))) {
1407                         mas->depth = 1;
1408                         mas->node = mte_safe_root(root);
1409                         mas->offset = 0;
1410                         if (mte_dead_node(mas->node))
1411                                 goto retry;
1412
1413                         return NULL;
1414                 }
1415
1416                 /* empty tree */
1417                 if (unlikely(!root)) {
1418                         mas->node = MAS_NONE;
1419                         mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1420                         return NULL;
1421                 }
1422
1423                 /* Single entry tree */
1424                 mas->node = MAS_ROOT;
1425                 mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1426
1427                 /* Single entry tree. */
1428                 if (mas->index > 0)
1429                         return NULL;
1430
1431                 return root;
1432         }
1433
1434         return NULL;
1435 }
1436
1437 /*
1438  * ma_data_end() - Find the end of the data in a node.
1439  * @node: The maple node
1440  * @type: The maple node type
1441  * @pivots: The array of pivots in the node
1442  * @max: The maximum value in the node
1443  *
1444  * Uses metadata to find the end of the data when possible.
1445  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1446  */
1447 static inline unsigned char ma_data_end(struct maple_node *node,
1448                                         enum maple_type type,
1449                                         unsigned long *pivots,
1450                                         unsigned long max)
1451 {
1452         unsigned char offset;
1453
1454         if (!pivots)
1455                 return 0;
1456
1457         if (type == maple_arange_64)
1458                 return ma_meta_end(node, type);
1459
1460         offset = mt_pivots[type] - 1;
1461         if (likely(!pivots[offset]))
1462                 return ma_meta_end(node, type);
1463
1464         if (likely(pivots[offset] == max))
1465                 return offset;
1466
1467         return mt_pivots[type];
1468 }
1469
1470 /*
1471  * mas_data_end() - Find the end of the data (slot).
1472  * @mas: the maple state
1473  *
1474  * This method is optimized to check the metadata of a node if the node type
1475  * supports data end metadata.
1476  *
1477  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1478  */
1479 static inline unsigned char mas_data_end(struct ma_state *mas)
1480 {
1481         enum maple_type type;
1482         struct maple_node *node;
1483         unsigned char offset;
1484         unsigned long *pivots;
1485
1486         type = mte_node_type(mas->node);
1487         node = mas_mn(mas);
1488         if (type == maple_arange_64)
1489                 return ma_meta_end(node, type);
1490
1491         pivots = ma_pivots(node, type);
1492         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
1493                 return 0;
1494
1495         offset = mt_pivots[type] - 1;
1496         if (likely(!pivots[offset]))
1497                 return ma_meta_end(node, type);
1498
1499         if (likely(pivots[offset] == mas->max))
1500                 return offset;
1501
1502         return mt_pivots[type];
1503 }
1504
1505 /*
1506  * mas_leaf_max_gap() - Returns the largest gap in a leaf node
1507  * @mas - the maple state
1508  *
1509  * Return: The maximum gap in the leaf.
1510  */
1511 static unsigned long mas_leaf_max_gap(struct ma_state *mas)
1512 {
1513         enum maple_type mt;
1514         unsigned long pstart, gap, max_gap;
1515         struct maple_node *mn;
1516         unsigned long *pivots;
1517         void __rcu **slots;
1518         unsigned char i;
1519         unsigned char max_piv;
1520
1521         mt = mte_node_type(mas->node);
1522         mn = mas_mn(mas);
1523         slots = ma_slots(mn, mt);
1524         max_gap = 0;
1525         if (unlikely(ma_is_dense(mt))) {
1526                 gap = 0;
1527                 for (i = 0; i < mt_slots[mt]; i++) {
1528                         if (slots[i]) {
1529                                 if (gap > max_gap)
1530                                         max_gap = gap;
1531                                 gap = 0;
1532                         } else {
1533                                 gap++;
1534                         }
1535                 }
1536                 if (gap > max_gap)
1537                         max_gap = gap;
1538                 return max_gap;
1539         }
1540
1541         /*
1542          * Check the first implied pivot optimizes the loop below and slot 1 may
1543          * be skipped if there is a gap in slot 0.
1544          */
1545         pivots = ma_pivots(mn, mt);
1546         if (likely(!slots[0])) {
1547                 max_gap = pivots[0] - mas->min + 1;
1548                 i = 2;
1549         } else {
1550                 i = 1;
1551         }
1552
1553         /* reduce max_piv as the special case is checked before the loop */
1554         max_piv = ma_data_end(mn, mt, pivots, mas->max) - 1;
1555         /*
1556          * Check end implied pivot which can only be a gap on the right most
1557          * node.
1558          */
1559         if (unlikely(mas->max == ULONG_MAX) && !slots[max_piv + 1]) {
1560                 gap = ULONG_MAX - pivots[max_piv];
1561                 if (gap > max_gap)
1562                         max_gap = gap;
1563         }
1564
1565         for (; i <= max_piv; i++) {
1566                 /* data == no gap. */
1567                 if (likely(slots[i]))
1568                         continue;
1569
1570                 pstart = pivots[i - 1];
1571                 gap = pivots[i] - pstart;
1572                 if (gap > max_gap)
1573                         max_gap = gap;
1574
1575                 /* There cannot be two gaps in a row. */
1576                 i++;
1577         }
1578         return max_gap;
1579 }
1580
1581 /*
1582  * ma_max_gap() - Get the maximum gap in a maple node (non-leaf)
1583  * @node: The maple node
1584  * @gaps: The pointer to the gaps
1585  * @mt: The maple node type
1586  * @*off: Pointer to store the offset location of the gap.
1587  *
1588  * Uses the metadata data end to scan backwards across set gaps.
1589  *
1590  * Return: The maximum gap value
1591  */
1592 static inline unsigned long
1593 ma_max_gap(struct maple_node *node, unsigned long *gaps, enum maple_type mt,
1594             unsigned char *off)
1595 {
1596         unsigned char offset, i;
1597         unsigned long max_gap = 0;
1598
1599         i = offset = ma_meta_end(node, mt);
1600         do {
1601                 if (gaps[i] > max_gap) {
1602                         max_gap = gaps[i];
1603                         offset = i;
1604                 }
1605         } while (i--);
1606
1607         *off = offset;
1608         return max_gap;
1609 }
1610
1611 /*
1612  * mas_max_gap() - find the largest gap in a non-leaf node and set the slot.
1613  * @mas: The maple state.
1614  *
1615  * If the metadata gap is set to MAPLE_ARANGE64_META_MAX, there is no gap.
1616  *
1617  * Return: The gap value.
1618  */
1619 static inline unsigned long mas_max_gap(struct ma_state *mas)
1620 {
1621         unsigned long *gaps;
1622         unsigned char offset;
1623         enum maple_type mt;
1624         struct maple_node *node;
1625
1626         mt = mte_node_type(mas->node);
1627         if (ma_is_leaf(mt))
1628                 return mas_leaf_max_gap(mas);
1629
1630         node = mas_mn(mas);
1631         offset = ma_meta_gap(node, mt);
1632         if (offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1633                 return 0;
1634
1635         gaps = ma_gaps(node, mt);
1636         return gaps[offset];
1637 }
1638
1639 /*
1640  * mas_parent_gap() - Set the parent gap and any gaps above, as needed
1641  * @mas: The maple state
1642  * @offset: The gap offset in the parent to set
1643  * @new: The new gap value.
1644  *
1645  * Set the parent gap then continue to set the gap upwards, using the metadata
1646  * of the parent to see if it is necessary to check the node above.
1647  */
1648 static inline void mas_parent_gap(struct ma_state *mas, unsigned char offset,
1649                 unsigned long new)
1650 {
1651         unsigned long meta_gap = 0;
1652         struct maple_node *pnode;
1653         struct maple_enode *penode;
1654         unsigned long *pgaps;
1655         unsigned char meta_offset;
1656         enum maple_type pmt;
1657
1658         pnode = mte_parent(mas->node);
1659         pmt = mas_parent_enum(mas, mas->node);
1660         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1661         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1662
1663 ascend:
1664         meta_offset = ma_meta_gap(pnode, pmt);
1665         if (meta_offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1666                 meta_gap = 0;
1667         else
1668                 meta_gap = pgaps[meta_offset];
1669
1670         pgaps[offset] = new;
1671
1672         if (meta_gap == new)
1673                 return;
1674
1675         if (offset != meta_offset) {
1676                 if (meta_gap > new)
1677                         return;
1678
1679                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, offset);
1680         } else if (new < meta_gap) {
1681                 meta_offset = 15;
1682                 new = ma_max_gap(pnode, pgaps, pmt, &meta_offset);
1683                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, meta_offset);
1684         }
1685
1686         if (ma_is_root(pnode))
1687                 return;
1688
1689         /* Go to the parent node. */
1690         pnode = mte_parent(penode);
1691         pmt = mas_parent_enum(mas, penode);
1692         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1693         offset = mte_parent_slot(penode);
1694         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1695         goto ascend;
1696 }
1697
1698 /*
1699  * mas_update_gap() - Update a nodes gaps and propagate up if necessary.
1700  * @mas - the maple state.
1701  */
1702 static inline void mas_update_gap(struct ma_state *mas)
1703 {
1704         unsigned char pslot;
1705         unsigned long p_gap;
1706         unsigned long max_gap;
1707
1708         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
1709                 return;
1710
1711         if (mte_is_root(mas->node))
1712                 return;
1713
1714         max_gap = mas_max_gap(mas);
1715
1716         pslot = mte_parent_slot(mas->node);
1717         p_gap = ma_gaps(mte_parent(mas->node),
1718                         mas_parent_enum(mas, mas->node))[pslot];
1719
1720         if (p_gap != max_gap)
1721                 mas_parent_gap(mas, pslot, max_gap);
1722 }
1723
1724 /*
1725  * mas_adopt_children() - Set the parent pointer of all nodes in @parent to
1726  * @parent with the slot encoded.
1727  * @mas - the maple state (for the tree)
1728  * @parent - the maple encoded node containing the children.
1729  */
1730 static inline void mas_adopt_children(struct ma_state *mas,
1731                 struct maple_enode *parent)
1732 {
1733         enum maple_type type = mte_node_type(parent);
1734         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
1735         void __rcu **slots = ma_slots(node, type);
1736         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, type);
1737         struct maple_enode *child;
1738         unsigned char offset;
1739
1740         offset = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
1741         do {
1742                 child = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1743                 mte_set_parent(child, parent, offset);
1744         } while (offset--);
1745 }
1746
1747 /*
1748  * mas_replace() - Replace a maple node in the tree with mas->node.  Uses the
1749  * parent encoding to locate the maple node in the tree.
1750  * @mas - the ma_state to use for operations.
1751  * @advanced - boolean to adopt the child nodes and free the old node (false) or
1752  * leave the node (true) and handle the adoption and free elsewhere.
1753  */
1754 static inline void mas_replace(struct ma_state *mas, bool advanced)
1755         __must_hold(mas->tree->lock)
1756 {
1757         struct maple_node *mn = mas_mn(mas);
1758         struct maple_enode *old_enode;
1759         unsigned char offset = 0;
1760         void __rcu **slots = NULL;
1761
1762         if (ma_is_root(mn)) {
1763                 old_enode = mas_root_locked(mas);
1764         } else {
1765                 offset = mte_parent_slot(mas->node);
1766                 slots = ma_slots(mte_parent(mas->node),
1767                                  mas_parent_enum(mas, mas->node));
1768                 old_enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1769         }
1770
1771         if (!advanced && !mte_is_leaf(mas->node))
1772                 mas_adopt_children(mas, mas->node);
1773
1774         if (mte_is_root(mas->node)) {
1775                 mn->parent = ma_parent_ptr(
1776                               ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
1777                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
1778                 mas_set_height(mas);
1779         } else {
1780                 rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
1781         }
1782
1783         if (!advanced)
1784                 mas_free(mas, old_enode);
1785 }
1786
1787 /*
1788  * mas_new_child() - Find the new child of a node.
1789  * @mas: the maple state
1790  * @child: the maple state to store the child.
1791  */
1792 static inline bool mas_new_child(struct ma_state *mas, struct ma_state *child)
1793         __must_hold(mas->tree->lock)
1794 {
1795         enum maple_type mt;
1796         unsigned char offset;
1797         unsigned char end;
1798         unsigned long *pivots;
1799         struct maple_enode *entry;
1800         struct maple_node *node;
1801         void __rcu **slots;
1802
1803         mt = mte_node_type(mas->node);
1804         node = mas_mn(mas);
1805         slots = ma_slots(node, mt);
1806         pivots = ma_pivots(node, mt);
1807         end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
1808         for (offset = mas->offset; offset <= end; offset++) {
1809                 entry = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1810                 if (mte_parent(entry) == node) {
1811                         *child = *mas;
1812                         mas->offset = offset + 1;
1813                         child->offset = offset;
1814                         mas_descend(child);
1815                         child->offset = 0;
1816                         return true;
1817                 }
1818         }
1819         return false;
1820 }
1821
1822 /*
1823  * mab_shift_right() - Shift the data in mab right. Note, does not clean out the
1824  * old data or set b_node->b_end.
1825  * @b_node: the maple_big_node
1826  * @shift: the shift count
1827  */
1828 static inline void mab_shift_right(struct maple_big_node *b_node,
1829                                  unsigned char shift)
1830 {
1831         unsigned long size = b_node->b_end * sizeof(unsigned long);
1832
1833         memmove(b_node->pivot + shift, b_node->pivot, size);
1834         memmove(b_node->slot + shift, b_node->slot, size);
1835         if (b_node->type == maple_arange_64)
1836                 memmove(b_node->gap + shift, b_node->gap, size);
1837 }
1838
1839 /*
1840  * mab_middle_node() - Check if a middle node is needed (unlikely)
1841  * @b_node: the maple_big_node that contains the data.
1842  * @size: the amount of data in the b_node
1843  * @split: the potential split location
1844  * @slot_count: the size that can be stored in a single node being considered.
1845  *
1846  * Return: true if a middle node is required.
1847  */
1848 static inline bool mab_middle_node(struct maple_big_node *b_node, int split,
1849                                    unsigned char slot_count)
1850 {
1851         unsigned char size = b_node->b_end;
1852
1853         if (size >= 2 * slot_count)
1854                 return true;
1855
1856         if (!b_node->slot[split] && (size >= 2 * slot_count - 1))
1857                 return true;
1858
1859         return false;
1860 }
1861
1862 /*
1863  * mab_no_null_split() - ensure the split doesn't fall on a NULL
1864  * @b_node: the maple_big_node with the data
1865  * @split: the suggested split location
1866  * @slot_count: the number of slots in the node being considered.
1867  *
1868  * Return: the split location.
1869  */
1870 static inline int mab_no_null_split(struct maple_big_node *b_node,
1871                                     unsigned char split, unsigned char slot_count)
1872 {
1873         if (!b_node->slot[split]) {
1874                 /*
1875                  * If the split is less than the max slot && the right side will
1876                  * still be sufficient, then increment the split on NULL.
1877                  */
1878                 if ((split < slot_count - 1) &&
1879                     (b_node->b_end - split) > (mt_min_slots[b_node->type]))
1880                         split++;
1881                 else
1882                         split--;
1883         }
1884         return split;
1885 }
1886
1887 /*
1888  * mab_calc_split() - Calculate the split location and if there needs to be two
1889  * splits.
1890  * @bn: The maple_big_node with the data
1891  * @mid_split: The second split, if required.  0 otherwise.
1892  *
1893  * Return: The first split location.  The middle split is set in @mid_split.
1894  */
1895 static inline int mab_calc_split(struct ma_state *mas,
1896          struct maple_big_node *bn, unsigned char *mid_split, unsigned long min)
1897 {
1898         unsigned char b_end = bn->b_end;
1899         int split = b_end / 2; /* Assume equal split. */
1900         unsigned char slot_min, slot_count = mt_slots[bn->type];
1901
1902         /*
1903          * To support gap tracking, all NULL entries are kept together and a node cannot
1904          * end on a NULL entry, with the exception of the left-most leaf.  The
1905          * limitation means that the split of a node must be checked for this condition
1906          * and be able to put more data in one direction or the other.
1907          */
1908         if (unlikely((mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))) {
1909                 *mid_split = 0;
1910                 split = b_end - mt_min_slots[bn->type];
1911
1912                 if (!ma_is_leaf(bn->type))
1913                         return split;
1914
1915                 mas->mas_flags |= MA_STATE_REBALANCE;
1916                 if (!bn->slot[split])
1917                         split--;
1918                 return split;
1919         }
1920
1921         /*
1922          * Although extremely rare, it is possible to enter what is known as the 3-way
1923          * split scenario.  The 3-way split comes about by means of a store of a range
1924          * that overwrites the end and beginning of two full nodes.  The result is a set
1925          * of entries that cannot be stored in 2 nodes.  Sometimes, these two nodes can
1926          * also be located in different parent nodes which are also full.  This can
1927          * carry upwards all the way to the root in the worst case.
1928          */
1929         if (unlikely(mab_middle_node(bn, split, slot_count))) {
1930                 split = b_end / 3;
1931                 *mid_split = split * 2;
1932         } else {
1933                 slot_min = mt_min_slots[bn->type];
1934
1935                 *mid_split = 0;
1936                 /*
1937                  * Avoid having a range less than the slot count unless it
1938                  * causes one node to be deficient.
1939                  * NOTE: mt_min_slots is 1 based, b_end and split are zero.
1940                  */
1941                 while (((bn->pivot[split] - min) < slot_count - 1) &&
1942                        (split < slot_count - 1) && (b_end - split > slot_min))
1943                         split++;
1944         }
1945
1946         /* Avoid ending a node on a NULL entry */
1947         split = mab_no_null_split(bn, split, slot_count);
1948         if (!(*mid_split))
1949                 return split;
1950
1951         *mid_split = mab_no_null_split(bn, *mid_split, slot_count);
1952
1953         return split;
1954 }
1955
1956 /*
1957  * mas_mab_cp() - Copy data from a maple state inclusively to a maple_big_node
1958  * and set @b_node->b_end to the next free slot.
1959  * @mas: The maple state
1960  * @mas_start: The starting slot to copy
1961  * @mas_end: The end slot to copy (inclusively)
1962  * @b_node: The maple_big_node to place the data
1963  * @mab_start: The starting location in maple_big_node to store the data.
1964  */
1965 static inline void mas_mab_cp(struct ma_state *mas, unsigned char mas_start,
1966                         unsigned char mas_end, struct maple_big_node *b_node,
1967                         unsigned char mab_start)
1968 {
1969         enum maple_type mt;
1970         struct maple_node *node;
1971         void __rcu **slots;
1972         unsigned long *pivots, *gaps;
1973         int i = mas_start, j = mab_start;
1974         unsigned char piv_end;
1975
1976         node = mas_mn(mas);
1977         mt = mte_node_type(mas->node);
1978         pivots = ma_pivots(node, mt);
1979         if (!i) {
1980                 b_node->pivot[j] = pivots[i++];
1981                 if (unlikely(i > mas_end))
1982                         goto complete;
1983                 j++;
1984         }
1985
1986         piv_end = min(mas_end, mt_pivots[mt]);
1987         for (; i < piv_end; i++, j++) {
1988                 b_node->pivot[j] = pivots[i];
1989                 if (unlikely(!b_node->pivot[j]))
1990                         break;
1991
1992                 if (unlikely(mas->max == b_node->pivot[j]))
1993                         goto complete;
1994         }
1995
1996         if (likely(i <= mas_end))
1997                 b_node->pivot[j] = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, mt);
1998
1999 complete:
2000         b_node->b_end = ++j;
2001         j -= mab_start;
2002         slots = ma_slots(node, mt);
2003         memcpy(b_node->slot + mab_start, slots + mas_start, sizeof(void *) * j);
2004         if (!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree)) {
2005                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2006                 memcpy(b_node->gap + mab_start, gaps + mas_start,
2007                        sizeof(unsigned long) * j);
2008         }
2009 }
2010
2011 /*
2012  * mas_leaf_set_meta() - Set the metadata of a leaf if possible.
2013  * @mas: The maple state
2014  * @node: The maple node
2015  * @pivots: pointer to the maple node pivots
2016  * @mt: The maple type
2017  * @end: The assumed end
2018  *
2019  * Note, end may be incremented within this function but not modified at the
2020  * source.  This is fine since the metadata is the last thing to be stored in a
2021  * node during a write.
2022  */
2023 static inline void mas_leaf_set_meta(struct ma_state *mas,
2024                 struct maple_node *node, unsigned long *pivots,
2025                 enum maple_type mt, unsigned char end)
2026 {
2027         /* There is no room for metadata already */
2028         if (mt_pivots[mt] <= end)
2029                 return;
2030
2031         if (pivots[end] && pivots[end] < mas->max)
2032                 end++;
2033
2034         if (end < mt_slots[mt] - 1)
2035                 ma_set_meta(node, mt, 0, end);
2036 }
2037
2038 /*
2039  * mab_mas_cp() - Copy data from maple_big_node to a maple encoded node.
2040  * @b_node: the maple_big_node that has the data
2041  * @mab_start: the start location in @b_node.
2042  * @mab_end: The end location in @b_node (inclusively)
2043  * @mas: The maple state with the maple encoded node.
2044  */
2045 static inline void mab_mas_cp(struct maple_big_node *b_node,
2046                               unsigned char mab_start, unsigned char mab_end,
2047                               struct ma_state *mas, bool new_max)
2048 {
2049         int i, j = 0;
2050         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
2051         struct maple_node *node = mte_to_node(mas->node);
2052         void __rcu **slots = ma_slots(node, mt);
2053         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, mt);
2054         unsigned long *gaps = NULL;
2055         unsigned char end;
2056
2057         if (mab_end - mab_start > mt_pivots[mt])
2058                 mab_end--;
2059
2060         if (!pivots[mt_pivots[mt] - 1])
2061                 slots[mt_pivots[mt]] = NULL;
2062
2063         i = mab_start;
2064         do {
2065                 pivots[j++] = b_node->pivot[i++];
2066         } while (i <= mab_end && likely(b_node->pivot[i]));
2067
2068         memcpy(slots, b_node->slot + mab_start,
2069                sizeof(void *) * (i - mab_start));
2070
2071         if (new_max)
2072                 mas->max = b_node->pivot[i - 1];
2073
2074         end = j - 1;
2075         if (likely(!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree))) {
2076                 unsigned long max_gap = 0;
2077                 unsigned char offset = 15;
2078
2079                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2080                 do {
2081                         gaps[--j] = b_node->gap[--i];
2082                         if (gaps[j] > max_gap) {
2083                                 offset = j;
2084                                 max_gap = gaps[j];
2085                         }
2086                 } while (j);
2087
2088                 ma_set_meta(node, mt, offset, end);
2089         } else {
2090                 mas_leaf_set_meta(mas, node, pivots, mt, end);
2091         }
2092 }
2093
2094 /*
2095  * mas_descend_adopt() - Descend through a sub-tree and adopt children.
2096  * @mas: the maple state with the maple encoded node of the sub-tree.
2097  *
2098  * Descend through a sub-tree and adopt children who do not have the correct
2099  * parents set.  Follow the parents which have the correct parents as they are
2100  * the new entries which need to be followed to find other incorrectly set
2101  * parents.
2102  */
2103 static inline void mas_descend_adopt(struct ma_state *mas)
2104 {
2105         struct ma_state list[3], next[3];
2106         int i, n;
2107
2108         /*
2109          * At each level there may be up to 3 correct parent pointers which indicates
2110          * the new nodes which need to be walked to find any new nodes at a lower level.
2111          */
2112
2113         for (i = 0; i < 3; i++) {
2114                 list[i] = *mas;
2115                 list[i].offset = 0;
2116                 next[i].offset = 0;
2117         }
2118         next[0] = *mas;
2119
2120         while (!mte_is_leaf(list[0].node)) {
2121                 n = 0;
2122                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2123                         if (mas_is_none(&list[i]))
2124                                 continue;
2125
2126                         if (i && list[i-1].node == list[i].node)
2127                                 continue;
2128
2129                         while ((n < 3) && (mas_new_child(&list[i], &next[n])))
2130                                 n++;
2131
2132                         mas_adopt_children(&list[i], list[i].node);
2133                 }
2134
2135                 while (n < 3)
2136                         next[n++].node = MAS_NONE;
2137
2138                 /* descend by setting the list to the children */
2139                 for (i = 0; i < 3; i++)
2140                         list[i] = next[i];
2141         }
2142 }
2143
2144 /*
2145  * mas_bulk_rebalance() - Rebalance the end of a tree after a bulk insert.
2146  * @mas: The maple state
2147  * @end: The maple node end
2148  * @mt: The maple node type
2149  */
2150 static inline void mas_bulk_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end,
2151                                       enum maple_type mt)
2152 {
2153         if (!(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
2154                 return;
2155
2156         if (mte_is_root(mas->node))
2157                 return;
2158
2159         if (end > mt_min_slots[mt]) {
2160                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
2161                 return;
2162         }
2163 }
2164
2165 /*
2166  * mas_store_b_node() - Store an @entry into the b_node while also copying the
2167  * data from a maple encoded node.
2168  * @wr_mas: the maple write state
2169  * @b_node: the maple_big_node to fill with data
2170  * @offset_end: the offset to end copying
2171  *
2172  * Return: The actual end of the data stored in @b_node
2173  */
2174 static inline void mas_store_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
2175                 struct maple_big_node *b_node, unsigned char offset_end)
2176 {
2177         unsigned char slot;
2178         unsigned char b_end;
2179         /* Possible underflow of piv will wrap back to 0 before use. */
2180         unsigned long piv;
2181         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2182
2183         b_node->type = wr_mas->type;
2184         b_end = 0;
2185         slot = mas->offset;
2186         if (slot) {
2187                 /* Copy start data up to insert. */
2188                 mas_mab_cp(mas, 0, slot - 1, b_node, 0);
2189                 b_end = b_node->b_end;
2190                 piv = b_node->pivot[b_end - 1];
2191         } else
2192                 piv = mas->min - 1;
2193
2194         if (piv + 1 < mas->index) {
2195                 /* Handle range starting after old range */
2196                 b_node->slot[b_end] = wr_mas->content;
2197                 if (!wr_mas->content)
2198                         b_node->gap[b_end] = mas->index - 1 - piv;
2199                 b_node->pivot[b_end++] = mas->index - 1;
2200         }
2201
2202         /* Store the new entry. */
2203         mas->offset = b_end;
2204         b_node->slot[b_end] = wr_mas->entry;
2205         b_node->pivot[b_end] = mas->last;
2206
2207         /* Appended. */
2208         if (mas->last >= mas->max)
2209                 goto b_end;
2210
2211         /* Handle new range ending before old range ends */
2212         piv = mas_logical_pivot(mas, wr_mas->pivots, offset_end, wr_mas->type);
2213         if (piv > mas->last) {
2214                 if (piv == ULONG_MAX)
2215                         mas_bulk_rebalance(mas, b_node->b_end, wr_mas->type);
2216
2217                 if (offset_end != slot)
2218                         wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
2219                                                           offset_end);
2220
2221                 b_node->slot[++b_end] = wr_mas->content;
2222                 if (!wr_mas->content)
2223                         b_node->gap[b_end] = piv - mas->last + 1;
2224                 b_node->pivot[b_end] = piv;
2225         }
2226
2227         slot = offset_end + 1;
2228         if (slot > wr_mas->node_end)
2229                 goto b_end;
2230
2231         /* Copy end data to the end of the node. */
2232         mas_mab_cp(mas, slot, wr_mas->node_end + 1, b_node, ++b_end);
2233         b_node->b_end--;
2234         return;
2235
2236 b_end:
2237         b_node->b_end = b_end;
2238 }
2239
2240 /*
2241  * mas_prev_sibling() - Find the previous node with the same parent.
2242  * @mas: the maple state
2243  *
2244  * Return: True if there is a previous sibling, false otherwise.
2245  */
2246 static inline bool mas_prev_sibling(struct ma_state *mas)
2247 {
2248         unsigned int p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
2249
2250         if (mte_is_root(mas->node))
2251                 return false;
2252
2253         if (!p_slot)
2254                 return false;
2255
2256         mas_ascend(mas);
2257         mas->offset = p_slot - 1;
2258         mas_descend(mas);
2259         return true;
2260 }
2261
2262 /*
2263  * mas_next_sibling() - Find the next node with the same parent.
2264  * @mas: the maple state
2265  *
2266  * Return: true if there is a next sibling, false otherwise.
2267  */
2268 static inline bool mas_next_sibling(struct ma_state *mas)
2269 {
2270         MA_STATE(parent, mas->tree, mas->index, mas->last);
2271
2272         if (mte_is_root(mas->node))
2273                 return false;
2274
2275         parent = *mas;
2276         mas_ascend(&parent);
2277         parent.offset = mte_parent_slot(mas->node) + 1;
2278         if (parent.offset > mas_data_end(&parent))
2279                 return false;
2280
2281         *mas = parent;
2282         mas_descend(mas);
2283         return true;
2284 }
2285
2286 /*
2287  * mte_node_or_node() - Return the encoded node or MAS_NONE.
2288  * @enode: The encoded maple node.
2289  *
2290  * Shorthand to avoid setting %NULLs in the tree or maple_subtree_state.
2291  *
2292  * Return: @enode or MAS_NONE
2293  */
2294 static inline struct maple_enode *mte_node_or_none(struct maple_enode *enode)
2295 {
2296         if (enode)
2297                 return enode;
2298
2299         return ma_enode_ptr(MAS_NONE);
2300 }
2301
2302 /*
2303  * mas_wr_node_walk() - Find the correct offset for the index in the @mas.
2304  * @wr_mas: The maple write state
2305  *
2306  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
2307  */
2308 static inline void mas_wr_node_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
2309 {
2310         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2311         unsigned char count;
2312         unsigned char offset;
2313         unsigned long index, min, max;
2314
2315         if (unlikely(ma_is_dense(wr_mas->type))) {
2316                 wr_mas->r_max = wr_mas->r_min = mas->index;
2317                 mas->offset = mas->index = mas->min;
2318                 return;
2319         }
2320
2321         wr_mas->node = mas_mn(wr_mas->mas);
2322         wr_mas->pivots = ma_pivots(wr_mas->node, wr_mas->type);
2323         count = wr_mas->node_end = ma_data_end(wr_mas->node, wr_mas->type,
2324                                                wr_mas->pivots, mas->max);
2325         offset = mas->offset;
2326         min = mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, offset);
2327         if (unlikely(offset == count))
2328                 goto max;
2329
2330         max = wr_mas->pivots[offset];
2331         index = mas->index;
2332         if (unlikely(index <= max))
2333                 goto done;
2334
2335         if (unlikely(!max && offset))
2336                 goto max;
2337
2338         min = max + 1;
2339         while (++offset < count) {
2340                 max = wr_mas->pivots[offset];
2341                 if (index <= max)
2342                         goto done;
2343                 else if (unlikely(!max))
2344                         break;
2345
2346                 min = max + 1;
2347         }
2348
2349 max:
2350         max = mas->max;
2351 done:
2352         wr_mas->r_max = max;
2353         wr_mas->r_min = min;
2354         wr_mas->offset_end = mas->offset = offset;
2355 }
2356
2357 /*
2358  * mas_topiary_range() - Add a range of slots to the topiary.
2359  * @mas: The maple state
2360  * @destroy: The topiary to add the slots (usually destroy)
2361  * @start: The starting slot inclusively
2362  * @end: The end slot inclusively
2363  */
2364 static inline void mas_topiary_range(struct ma_state *mas,
2365         struct ma_topiary *destroy, unsigned char start, unsigned char end)
2366 {
2367         void __rcu **slots;
2368         unsigned char offset;
2369
2370         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_is_leaf(mas->node));
2371         slots = ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node));
2372         for (offset = start; offset <= end; offset++) {
2373                 struct maple_enode *enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
2374
2375                 if (mte_dead_node(enode))
2376                         continue;
2377
2378                 mat_add(destroy, enode);
2379         }
2380 }
2381
2382 /*
2383  * mast_topiary() - Add the portions of the tree to the removal list; either to
2384  * be freed or discarded (destroy walk).
2385  * @mast: The maple_subtree_state.
2386  */
2387 static inline void mast_topiary(struct maple_subtree_state *mast)
2388 {
2389         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_l, NULL);
2390         unsigned char r_start, r_end;
2391         unsigned char l_start, l_end;
2392         void __rcu **l_slots, **r_slots;
2393
2394         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2395         mast->orig_l->index = mast->orig_l->last;
2396         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2397         l_start = mast->orig_l->offset + 1;
2398         l_end = mas_data_end(mast->orig_l);
2399         r_start = 0;
2400         r_end = mast->orig_r->offset;
2401
2402         if (r_end)
2403                 r_end--;
2404
2405         l_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_l),
2406                            mte_node_type(mast->orig_l->node));
2407
2408         r_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_r),
2409                            mte_node_type(mast->orig_r->node));
2410
2411         if ((l_start < l_end) &&
2412             mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_start))) {
2413                 l_start++;
2414         }
2415
2416         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_end))) {
2417                 if (r_end)
2418                         r_end--;
2419         }
2420
2421         if ((l_start > r_end) && (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node))
2422                 return;
2423
2424         /* At the node where left and right sides meet, add the parts between */
2425         if (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node) {
2426                 return mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy,
2427                                              l_start, r_end);
2428         }
2429
2430         /* mast->orig_r is different and consumed. */
2431         if (mte_is_leaf(mast->orig_r->node))
2432                 return;
2433
2434         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_end)))
2435                 l_end--;
2436
2437
2438         if (l_start <= l_end)
2439                 mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy, l_start, l_end);
2440
2441         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_start)))
2442                 r_start++;
2443
2444         if (r_start <= r_end)
2445                 mas_topiary_range(mast->orig_r, mast->destroy, 0, r_end);
2446 }
2447
2448 /*
2449  * mast_rebalance_next() - Rebalance against the next node
2450  * @mast: The maple subtree state
2451  * @old_r: The encoded maple node to the right (next node).
2452  */
2453 static inline void mast_rebalance_next(struct maple_subtree_state *mast)
2454 {
2455         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2456
2457         mas_mab_cp(mast->orig_r, 0, mt_slot_count(mast->orig_r->node),
2458                    mast->bn, b_end);
2459         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2460 }
2461
2462 /*
2463  * mast_rebalance_prev() - Rebalance against the previous node
2464  * @mast: The maple subtree state
2465  * @old_l: The encoded maple node to the left (previous node)
2466  */
2467 static inline void mast_rebalance_prev(struct maple_subtree_state *mast)
2468 {
2469         unsigned char end = mas_data_end(mast->orig_l) + 1;
2470         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2471
2472         mab_shift_right(mast->bn, end);
2473         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, end - 1, mast->bn, 0);
2474         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2475         mast->orig_l->index = mast->orig_l->min;
2476         mast->bn->b_end = end + b_end;
2477         mast->l->offset += end;
2478 }
2479
2480 /*
2481  * mast_spanning_rebalance() - Rebalance nodes with nearest neighbour favouring
2482  * the node to the right.  Checking the nodes to the right then the left at each
2483  * level upwards until root is reached.  Free and destroy as needed.
2484  * Data is copied into the @mast->bn.
2485  * @mast: The maple_subtree_state.
2486  */
2487 static inline
2488 bool mast_spanning_rebalance(struct maple_subtree_state *mast)
2489 {
2490         struct ma_state r_tmp = *mast->orig_r;
2491         struct ma_state l_tmp = *mast->orig_l;
2492         struct maple_enode *ancestor = NULL;
2493         unsigned char start, end;
2494         unsigned char depth = 0;
2495
2496         r_tmp = *mast->orig_r;
2497         l_tmp = *mast->orig_l;
2498         do {
2499                 mas_ascend(mast->orig_r);
2500                 mas_ascend(mast->orig_l);
2501                 depth++;
2502                 if (!ancestor &&
2503                     (mast->orig_r->node == mast->orig_l->node)) {
2504                         ancestor = mast->orig_r->node;
2505                         end = mast->orig_r->offset - 1;
2506                         start = mast->orig_l->offset + 1;
2507                 }
2508
2509                 if (mast->orig_r->offset < mas_data_end(mast->orig_r)) {
2510                         if (!ancestor) {
2511                                 ancestor = mast->orig_r->node;
2512                                 start = 0;
2513                         }
2514
2515                         mast->orig_r->offset++;
2516                         do {
2517                                 mas_descend(mast->orig_r);
2518                                 mast->orig_r->offset = 0;
2519                                 depth--;
2520                         } while (depth);
2521
2522                         mast_rebalance_next(mast);
2523                         do {
2524                                 unsigned char l_off = 0;
2525                                 struct maple_enode *child = r_tmp.node;
2526
2527                                 mas_ascend(&r_tmp);
2528                                 if (ancestor == r_tmp.node)
2529                                         l_off = start;
2530
2531                                 if (r_tmp.offset)
2532                                         r_tmp.offset--;
2533
2534                                 if (l_off < r_tmp.offset)
2535                                         mas_topiary_range(&r_tmp, mast->destroy,
2536                                                           l_off, r_tmp.offset);
2537
2538                                 if (l_tmp.node != child)
2539                                         mat_add(mast->free, child);
2540
2541                         } while (r_tmp.node != ancestor);
2542
2543                         *mast->orig_l = l_tmp;
2544                         return true;
2545
2546                 } else if (mast->orig_l->offset != 0) {
2547                         if (!ancestor) {
2548                                 ancestor = mast->orig_l->node;
2549                                 end = mas_data_end(mast->orig_l);
2550                         }
2551
2552                         mast->orig_l->offset--;
2553                         do {
2554                                 mas_descend(mast->orig_l);
2555                                 mast->orig_l->offset =
2556                                         mas_data_end(mast->orig_l);
2557                                 depth--;
2558                         } while (depth);
2559
2560                         mast_rebalance_prev(mast);
2561                         do {
2562                                 unsigned char r_off;
2563                                 struct maple_enode *child = l_tmp.node;
2564
2565                                 mas_ascend(&l_tmp);
2566                                 if (ancestor == l_tmp.node)
2567                                         r_off = end;
2568                                 else
2569                                         r_off = mas_data_end(&l_tmp);
2570
2571                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2572                                         l_tmp.offset++;
2573
2574                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2575                                         mas_topiary_range(&l_tmp, mast->destroy,
2576                                                           l_tmp.offset, r_off);
2577
2578                                 if (r_tmp.node != child)
2579                                         mat_add(mast->free, child);
2580
2581                         } while (l_tmp.node != ancestor);
2582
2583                         *mast->orig_r = r_tmp;
2584                         return true;
2585                 }
2586         } while (!mte_is_root(mast->orig_r->node));
2587
2588         *mast->orig_r = r_tmp;
2589         *mast->orig_l = l_tmp;
2590         return false;
2591 }
2592
2593 /*
2594  * mast_ascend_free() - Add current original maple state nodes to the free list
2595  * and ascend.
2596  * @mast: the maple subtree state.
2597  *
2598  * Ascend the original left and right sides and add the previous nodes to the
2599  * free list.  Set the slots to point to the correct location in the new nodes.
2600  */
2601 static inline void
2602 mast_ascend_free(struct maple_subtree_state *mast)
2603 {
2604         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_r,  NULL);
2605         struct maple_enode *left = mast->orig_l->node;
2606         struct maple_enode *right = mast->orig_r->node;
2607
2608         mas_ascend(mast->orig_l);
2609         mas_ascend(mast->orig_r);
2610         mat_add(mast->free, left);
2611
2612         if (left != right)
2613                 mat_add(mast->free, right);
2614
2615         mast->orig_r->offset = 0;
2616         mast->orig_r->index = mast->r->max;
2617         /* last should be larger than or equal to index */
2618         if (mast->orig_r->last < mast->orig_r->index)
2619                 mast->orig_r->last = mast->orig_r->index;
2620         /*
2621          * The node may not contain the value so set slot to ensure all
2622          * of the nodes contents are freed or destroyed.
2623          */
2624         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_r->node);
2625         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2626         /* Set up the left side of things */
2627         mast->orig_l->offset = 0;
2628         mast->orig_l->index = mast->l->min;
2629         wr_mas.mas = mast->orig_l;
2630         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2631         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2632
2633         mast->bn->type = wr_mas.type;
2634 }
2635
2636 /*
2637  * mas_new_ma_node() - Create and return a new maple node.  Helper function.
2638  * @mas: the maple state with the allocations.
2639  * @b_node: the maple_big_node with the type encoding.
2640  *
2641  * Use the node type from the maple_big_node to allocate a new node from the
2642  * ma_state.  This function exists mainly for code readability.
2643  *
2644  * Return: A new maple encoded node
2645  */
2646 static inline struct maple_enode
2647 *mas_new_ma_node(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
2648 {
2649         return mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)), b_node->type);
2650 }
2651
2652 /*
2653  * mas_mab_to_node() - Set up right and middle nodes
2654  *
2655  * @mas: the maple state that contains the allocations.
2656  * @b_node: the node which contains the data.
2657  * @left: The pointer which will have the left node
2658  * @right: The pointer which may have the right node
2659  * @middle: the pointer which may have the middle node (rare)
2660  * @mid_split: the split location for the middle node
2661  *
2662  * Return: the split of left.
2663  */
2664 static inline unsigned char mas_mab_to_node(struct ma_state *mas,
2665         struct maple_big_node *b_node, struct maple_enode **left,
2666         struct maple_enode **right, struct maple_enode **middle,
2667         unsigned char *mid_split, unsigned long min)
2668 {
2669         unsigned char split = 0;
2670         unsigned char slot_count = mt_slots[b_node->type];
2671
2672         *left = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2673         *right = NULL;
2674         *middle = NULL;
2675         *mid_split = 0;
2676
2677         if (b_node->b_end < slot_count) {
2678                 split = b_node->b_end;
2679         } else {
2680                 split = mab_calc_split(mas, b_node, mid_split, min);
2681                 *right = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2682         }
2683
2684         if (*mid_split)
2685                 *middle = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2686
2687         return split;
2688
2689 }
2690
2691 /*
2692  * mab_set_b_end() - Add entry to b_node at b_node->b_end and increment the end
2693  * pointer.
2694  * @b_node - the big node to add the entry
2695  * @mas - the maple state to get the pivot (mas->max)
2696  * @entry - the entry to add, if NULL nothing happens.
2697  */
2698 static inline void mab_set_b_end(struct maple_big_node *b_node,
2699                                  struct ma_state *mas,
2700                                  void *entry)
2701 {
2702         if (!entry)
2703                 return;
2704
2705         b_node->slot[b_node->b_end] = entry;
2706         if (mt_is_alloc(mas->tree))
2707                 b_node->gap[b_node->b_end] = mas_max_gap(mas);
2708         b_node->pivot[b_node->b_end++] = mas->max;
2709 }
2710
2711 /*
2712  * mas_set_split_parent() - combine_then_separate helper function.  Sets the parent
2713  * of @mas->node to either @left or @right, depending on @slot and @split
2714  *
2715  * @mas - the maple state with the node that needs a parent
2716  * @left - possible parent 1
2717  * @right - possible parent 2
2718  * @slot - the slot the mas->node was placed
2719  * @split - the split location between @left and @right
2720  */
2721 static inline void mas_set_split_parent(struct ma_state *mas,
2722                                         struct maple_enode *left,
2723                                         struct maple_enode *right,
2724                                         unsigned char *slot, unsigned char split)
2725 {
2726         if (mas_is_none(mas))
2727                 return;
2728
2729         if ((*slot) <= split)
2730                 mte_set_parent(mas->node, left, *slot);
2731         else if (right)
2732                 mte_set_parent(mas->node, right, (*slot) - split - 1);
2733
2734         (*slot)++;
2735 }
2736
2737 /*
2738  * mte_mid_split_check() - Check if the next node passes the mid-split
2739  * @**l: Pointer to left encoded maple node.
2740  * @**m: Pointer to middle encoded maple node.
2741  * @**r: Pointer to right encoded maple node.
2742  * @slot: The offset
2743  * @*split: The split location.
2744  * @mid_split: The middle split.
2745  */
2746 static inline void mte_mid_split_check(struct maple_enode **l,
2747                                        struct maple_enode **r,
2748                                        struct maple_enode *right,
2749                                        unsigned char slot,
2750                                        unsigned char *split,
2751                                        unsigned char mid_split)
2752 {
2753         if (*r == right)
2754                 return;
2755
2756         if (slot < mid_split)
2757                 return;
2758
2759         *l = *r;
2760         *r = right;
2761         *split = mid_split;
2762 }
2763
2764 /*
2765  * mast_set_split_parents() - Helper function to set three nodes parents.  Slot
2766  * is taken from @mast->l.
2767  * @mast - the maple subtree state
2768  * @left - the left node
2769  * @right - the right node
2770  * @split - the split location.
2771  */
2772 static inline void mast_set_split_parents(struct maple_subtree_state *mast,
2773                                           struct maple_enode *left,
2774                                           struct maple_enode *middle,
2775                                           struct maple_enode *right,
2776                                           unsigned char split,
2777                                           unsigned char mid_split)
2778 {
2779         unsigned char slot;
2780         struct maple_enode *l = left;
2781         struct maple_enode *r = right;
2782
2783         if (mas_is_none(mast->l))
2784                 return;
2785
2786         if (middle)
2787                 r = middle;
2788
2789         slot = mast->l->offset;
2790
2791         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2792         mas_set_split_parent(mast->l, l, r, &slot, split);
2793
2794         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2795         mas_set_split_parent(mast->m, l, r, &slot, split);
2796
2797         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2798         mas_set_split_parent(mast->r, l, r, &slot, split);
2799 }
2800
2801 /*
2802  * mas_wmb_replace() - Write memory barrier and replace
2803  * @mas: The maple state
2804  * @free: the maple topiary list of nodes to free
2805  * @destroy: The maple topiary list of nodes to destroy (walk and free)
2806  *
2807  * Updates gap as necessary.
2808  */
2809 static inline void mas_wmb_replace(struct ma_state *mas,
2810                                    struct ma_topiary *free,
2811                                    struct ma_topiary *destroy)
2812 {
2813         /* All nodes must see old data as dead prior to replacing that data */
2814         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
2815
2816         /* Insert the new data in the tree */
2817         mas_replace(mas, true);
2818
2819         if (!mte_is_leaf(mas->node))
2820                 mas_descend_adopt(mas);
2821
2822         mas_mat_free(mas, free);
2823
2824         if (destroy)
2825                 mas_mat_destroy(mas, destroy);
2826
2827         if (mte_is_leaf(mas->node))
2828                 return;
2829
2830         mas_update_gap(mas);
2831 }
2832
2833 /*
2834  * mast_new_root() - Set a new tree root during subtree creation
2835  * @mast: The maple subtree state
2836  * @mas: The maple state
2837  */
2838 static inline void mast_new_root(struct maple_subtree_state *mast,
2839                                  struct ma_state *mas)
2840 {
2841         mas_mn(mast->l)->parent =
2842                 ma_parent_ptr(((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
2843         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node) &&
2844             !mte_is_root(mast->orig_l->node)) {
2845                 do {
2846                         mast_ascend_free(mast);
2847                         mast_topiary(mast);
2848                 } while (!mte_is_root(mast->orig_l->node));
2849         }
2850         if ((mast->orig_l->node != mas->node) &&
2851                    (mast->l->depth > mas_mt_height(mas))) {
2852                 mat_add(mast->free, mas->node);
2853         }
2854 }
2855
2856 /*
2857  * mast_cp_to_nodes() - Copy data out to nodes.
2858  * @mast: The maple subtree state
2859  * @left: The left encoded maple node
2860  * @middle: The middle encoded maple node
2861  * @right: The right encoded maple node
2862  * @split: The location to split between left and (middle ? middle : right)
2863  * @mid_split: The location to split between middle and right.
2864  */
2865 static inline void mast_cp_to_nodes(struct maple_subtree_state *mast,
2866         struct maple_enode *left, struct maple_enode *middle,
2867         struct maple_enode *right, unsigned char split, unsigned char mid_split)
2868 {
2869         bool new_lmax = true;
2870
2871         mast->l->node = mte_node_or_none(left);
2872         mast->m->node = mte_node_or_none(middle);
2873         mast->r->node = mte_node_or_none(right);
2874
2875         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2876         if (split == mast->bn->b_end) {
2877                 mast->l->max = mast->orig_r->max;
2878                 new_lmax = false;
2879         }
2880
2881         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, new_lmax);
2882
2883         if (middle) {
2884                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mid_split, mast->m, true);
2885                 mast->m->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2886                 split = mid_split;
2887         }
2888
2889         mast->r->max = mast->orig_r->max;
2890         if (right) {
2891                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mast->bn->b_end, mast->r, false);
2892                 mast->r->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2893         }
2894 }
2895
2896 /*
2897  * mast_combine_cp_left - Copy in the original left side of the tree into the
2898  * combined data set in the maple subtree state big node.
2899  * @mast: The maple subtree state
2900  */
2901 static inline void mast_combine_cp_left(struct maple_subtree_state *mast)
2902 {
2903         unsigned char l_slot = mast->orig_l->offset;
2904
2905         if (!l_slot)
2906                 return;
2907
2908         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, l_slot - 1, mast->bn, 0);
2909 }
2910
2911 /*
2912  * mast_combine_cp_right: Copy in the original right side of the tree into the
2913  * combined data set in the maple subtree state big node.
2914  * @mast: The maple subtree state
2915  */
2916 static inline void mast_combine_cp_right(struct maple_subtree_state *mast)
2917 {
2918         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] >= mast->orig_r->max)
2919                 return;
2920
2921         mas_mab_cp(mast->orig_r, mast->orig_r->offset + 1,
2922                    mt_slot_count(mast->orig_r->node), mast->bn,
2923                    mast->bn->b_end);
2924         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2925 }
2926
2927 /*
2928  * mast_sufficient: Check if the maple subtree state has enough data in the big
2929  * node to create at least one sufficient node
2930  * @mast: the maple subtree state
2931  */
2932 static inline bool mast_sufficient(struct maple_subtree_state *mast)
2933 {
2934         if (mast->bn->b_end > mt_min_slot_count(mast->orig_l->node))
2935                 return true;
2936
2937         return false;
2938 }
2939
2940 /*
2941  * mast_overflow: Check if there is too much data in the subtree state for a
2942  * single node.
2943  * @mast: The maple subtree state
2944  */
2945 static inline bool mast_overflow(struct maple_subtree_state *mast)
2946 {
2947         if (mast->bn->b_end >= mt_slot_count(mast->orig_l->node))
2948                 return true;
2949
2950         return false;
2951 }
2952
2953 static inline void *mtree_range_walk(struct ma_state *mas)
2954 {
2955         unsigned long *pivots;
2956         unsigned char offset;
2957         struct maple_node *node;
2958         struct maple_enode *next, *last;
2959         enum maple_type type;
2960         void __rcu **slots;
2961         unsigned char end;
2962         unsigned long max, min;
2963         unsigned long prev_max, prev_min;
2964
2965         next = mas->node;
2966         min = mas->min;
2967         max = mas->max;
2968         do {
2969                 offset = 0;
2970                 last = next;
2971                 node = mte_to_node(next);
2972                 type = mte_node_type(next);
2973                 pivots = ma_pivots(node, type);
2974                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
2975                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2976                         goto dead_node;
2977
2978                 if (pivots[offset] >= mas->index) {
2979                         prev_max = max;
2980                         prev_min = min;
2981                         max = pivots[offset];
2982                         goto next;
2983                 }
2984
2985                 do {
2986                         offset++;
2987                 } while ((offset < end) && (pivots[offset] < mas->index));
2988
2989                 prev_min = min;
2990                 min = pivots[offset - 1] + 1;
2991                 prev_max = max;
2992                 if (likely(offset < end && pivots[offset]))
2993                         max = pivots[offset];
2994
2995 next:
2996                 slots = ma_slots(node, type);
2997                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
2998                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2999                         goto dead_node;
3000         } while (!ma_is_leaf(type));
3001
3002         mas->offset = offset;
3003         mas->index = min;
3004         mas->last = max;
3005         mas->min = prev_min;
3006         mas->max = prev_max;
3007         mas->node = last;
3008         return (void *) next;
3009
3010 dead_node:
3011         mas_reset(mas);
3012         return NULL;
3013 }
3014
3015 /*
3016  * mas_spanning_rebalance() - Rebalance across two nodes which may not be peers.
3017  * @mas: The starting maple state
3018  * @mast: The maple_subtree_state, keeps track of 4 maple states.
3019  * @count: The estimated count of iterations needed.
3020  *
3021  * Follow the tree upwards from @l_mas and @r_mas for @count, or until the root
3022  * is hit.  First @b_node is split into two entries which are inserted into the
3023  * next iteration of the loop.  @b_node is returned populated with the final
3024  * iteration. @mas is used to obtain allocations.  orig_l_mas keeps track of the
3025  * nodes that will remain active by using orig_l_mas->index and orig_l_mas->last
3026  * to account of what has been copied into the new sub-tree.  The update of
3027  * orig_l_mas->last is used in mas_consume to find the slots that will need to
3028  * be either freed or destroyed.  orig_l_mas->depth keeps track of the height of
3029  * the new sub-tree in case the sub-tree becomes the full tree.
3030  *
3031  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3032  */
3033 static int mas_spanning_rebalance(struct ma_state *mas,
3034                 struct maple_subtree_state *mast, unsigned char count)
3035 {
3036         unsigned char split, mid_split;
3037         unsigned char slot = 0;
3038         struct maple_enode *left = NULL, *middle = NULL, *right = NULL;
3039
3040         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
3041         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3042         MA_STATE(m_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
3043         MA_TOPIARY(free, mas->tree);
3044         MA_TOPIARY(destroy, mas->tree);
3045
3046         /*
3047          * The tree needs to be rebalanced and leaves need to be kept at the same level.
3048          * Rebalancing is done by use of the ``struct maple_topiary``.
3049          */
3050         mast->l = &l_mas;
3051         mast->m = &m_mas;
3052         mast->r = &r_mas;
3053         mast->free = &free;
3054         mast->destroy = &destroy;
3055         l_mas.node = r_mas.node = m_mas.node = MAS_NONE;
3056
3057         /* Check if this is not root and has sufficient data.  */
3058         if (((mast->orig_l->min != 0) || (mast->orig_r->max != ULONG_MAX)) &&
3059             unlikely(mast->bn->b_end <= mt_min_slots[mast->bn->type]))
3060                 mast_spanning_rebalance(mast);
3061
3062         mast->orig_l->depth = 0;
3063
3064         /*
3065          * Each level of the tree is examined and balanced, pushing data to the left or
3066          * right, or rebalancing against left or right nodes is employed to avoid
3067          * rippling up the tree to limit the amount of churn.  Once a new sub-section of
3068          * the tree is created, there may be a mix of new and old nodes.  The old nodes
3069          * will have the incorrect parent pointers and currently be in two trees: the
3070          * original tree and the partially new tree.  To remedy the parent pointers in
3071          * the old tree, the new data is swapped into the active tree and a walk down
3072          * the tree is performed and the parent pointers are updated.
3073          * See mas_descend_adopt() for more information..
3074          */
3075         while (count--) {
3076                 mast->bn->b_end--;
3077                 mast->bn->type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
3078                 split = mas_mab_to_node(mas, mast->bn, &left, &right, &middle,
3079                                         &mid_split, mast->orig_l->min);
3080                 mast_set_split_parents(mast, left, middle, right, split,
3081                                        mid_split);
3082                 mast_cp_to_nodes(mast, left, middle, right, split, mid_split);
3083
3084                 /*
3085                  * Copy data from next level in the tree to mast->bn from next
3086                  * iteration
3087                  */
3088                 memset(mast->bn, 0, sizeof(struct maple_big_node));
3089                 mast->bn->type = mte_node_type(left);
3090                 mast->orig_l->depth++;
3091
3092                 /* Root already stored in l->node. */
3093                 if (mas_is_root_limits(mast->l))
3094                         goto new_root;
3095
3096                 mast_ascend_free(mast);
3097                 mast_combine_cp_left(mast);
3098                 l_mas.offset = mast->bn->b_end;
3099                 mab_set_b_end(mast->bn, &l_mas, left);
3100                 mab_set_b_end(mast->bn, &m_mas, middle);
3101                 mab_set_b_end(mast->bn, &r_mas, right);
3102
3103                 /* Copy anything necessary out of the right node. */
3104                 mast_combine_cp_right(mast);
3105                 mast_topiary(mast);
3106                 mast->orig_l->last = mast->orig_l->max;
3107
3108                 if (mast_sufficient(mast))
3109                         continue;
3110
3111                 if (mast_overflow(mast))
3112                         continue;
3113
3114                 /* May be a new root stored in mast->bn */
3115                 if (mas_is_root_limits(mast->orig_l))
3116                         break;
3117
3118                 mast_spanning_rebalance(mast);
3119
3120                 /* rebalancing from other nodes may require another loop. */
3121                 if (!count)
3122                         count++;
3123         }
3124
3125         l_mas.node = mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)),
3126                                 mte_node_type(mast->orig_l->node));
3127         mast->orig_l->depth++;
3128         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, &l_mas, true);
3129         mte_set_parent(left, l_mas.node, slot);
3130         if (middle)
3131                 mte_set_parent(middle, l_mas.node, ++slot);
3132
3133         if (right)
3134                 mte_set_parent(right, l_mas.node, ++slot);
3135
3136         if (mas_is_root_limits(mast->l)) {
3137 new_root:
3138                 mast_new_root(mast, mas);
3139         } else {
3140                 mas_mn(&l_mas)->parent = mas_mn(mast->orig_l)->parent;
3141         }
3142
3143         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node))
3144                 mat_add(&free, mast->orig_l->node);
3145
3146         mas->depth = mast->orig_l->depth;
3147         *mast->orig_l = l_mas;
3148         mte_set_node_dead(mas->node);
3149
3150         /* Set up mas for insertion. */
3151         mast->orig_l->depth = mas->depth;
3152         mast->orig_l->alloc = mas->alloc;
3153         *mas = *mast->orig_l;
3154         mas_wmb_replace(mas, &free, &destroy);
3155         mtree_range_walk(mas);
3156         return mast->bn->b_end;
3157 }
3158
3159 /*
3160  * mas_rebalance() - Rebalance a given node.
3161  * @mas: The maple state
3162  * @b_node: The big maple node.
3163  *
3164  * Rebalance two nodes into a single node or two new nodes that are sufficient.
3165  * Continue upwards until tree is sufficient.
3166  *
3167  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3168  */
3169 static inline int mas_rebalance(struct ma_state *mas,
3170                                 struct maple_big_node *b_node)
3171 {
3172         char empty_count = mas_mt_height(mas);
3173         struct maple_subtree_state mast;
3174         unsigned char shift, b_end = ++b_node->b_end;
3175
3176         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3177         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3178
3179         trace_ma_op(__func__, mas);
3180
3181         /*
3182          * Rebalancing occurs if a node is insufficient.  Data is rebalanced
3183          * against the node to the right if it exists, otherwise the node to the
3184          * left of this node is rebalanced against this node.  If rebalancing
3185          * causes just one node to be produced instead of two, then the parent
3186          * is also examined and rebalanced if it is insufficient.  Every level
3187          * tries to combine the data in the same way.  If one node contains the
3188          * entire range of the tree, then that node is used as a new root node.
3189          */
3190         mas_node_count(mas, 1 + empty_count * 3);
3191         if (mas_is_err(mas))
3192                 return 0;
3193
3194         mast.orig_l = &l_mas;
3195         mast.orig_r = &r_mas;
3196         mast.bn = b_node;
3197         mast.bn->type = mte_node_type(mas->node);
3198
3199         l_mas = r_mas = *mas;
3200
3201         if (mas_next_sibling(&r_mas)) {
3202                 mas_mab_cp(&r_mas, 0, mt_slot_count(r_mas.node), b_node, b_end);
3203                 r_mas.last = r_mas.index = r_mas.max;
3204         } else {
3205                 mas_prev_sibling(&l_mas);
3206                 shift = mas_data_end(&l_mas) + 1;
3207                 mab_shift_right(b_node, shift);
3208                 mas->offset += shift;
3209                 mas_mab_cp(&l_mas, 0, shift - 1, b_node, 0);
3210                 b_node->b_end = shift + b_end;
3211                 l_mas.index = l_mas.last = l_mas.min;
3212         }
3213
3214         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, empty_count);
3215 }
3216
3217 /*
3218  * mas_destroy_rebalance() - Rebalance left-most node while destroying the maple
3219  * state.
3220  * @mas: The maple state
3221  * @end: The end of the left-most node.
3222  *
3223  * During a mass-insert event (such as forking), it may be necessary to
3224  * rebalance the left-most node when it is not sufficient.
3225  */
3226 static inline void mas_destroy_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end)
3227 {
3228         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
3229         struct maple_node reuse, *newnode, *parent, *new_left, *left, *node;
3230         struct maple_enode *eparent;
3231         unsigned char offset, tmp, split = mt_slots[mt] / 2;
3232         void __rcu **l_slots, **slots;
3233         unsigned long *l_pivs, *pivs, gap;
3234         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
3235
3236         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3237
3238         l_mas = *mas;
3239         mas_prev_sibling(&l_mas);
3240
3241         /* set up node. */
3242         if (in_rcu) {
3243                 /* Allocate for both left and right as well as parent. */
3244                 mas_node_count(mas, 3);
3245                 if (mas_is_err(mas))
3246                         return;
3247
3248                 newnode = mas_pop_node(mas);
3249         } else {
3250                 newnode = &reuse;
3251         }
3252
3253         node = mas_mn(mas);
3254         newnode->parent = node->parent;
3255         slots = ma_slots(newnode, mt);
3256         pivs = ma_pivots(newnode, mt);
3257         left = mas_mn(&l_mas);
3258         l_slots = ma_slots(left, mt);
3259         l_pivs = ma_pivots(left, mt);
3260         if (!l_slots[split])
3261                 split++;
3262         tmp = mas_data_end(&l_mas) - split;
3263
3264         memcpy(slots, l_slots + split + 1, sizeof(void *) * tmp);
3265         memcpy(pivs, l_pivs + split + 1, sizeof(unsigned long) * tmp);
3266         pivs[tmp] = l_mas.max;
3267         memcpy(slots + tmp, ma_slots(node, mt), sizeof(void *) * end);
3268         memcpy(pivs + tmp, ma_pivots(node, mt), sizeof(unsigned long) * end);
3269
3270         l_mas.max = l_pivs[split];
3271         mas->min = l_mas.max + 1;
3272         eparent = mt_mk_node(mte_parent(l_mas.node),
3273                              mas_parent_enum(&l_mas, l_mas.node));
3274         tmp += end;
3275         if (!in_rcu) {
3276                 unsigned char max_p = mt_pivots[mt];
3277                 unsigned char max_s = mt_slots[mt];
3278
3279                 if (tmp < max_p)
3280                         memset(pivs + tmp, 0,
3281                                sizeof(unsigned long *) * (max_p - tmp));
3282
3283                 if (tmp < mt_slots[mt])
3284                         memset(slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3285
3286                 memcpy(node, newnode, sizeof(struct maple_node));
3287                 ma_set_meta(node, mt, 0, tmp - 1);
3288                 mte_set_pivot(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node),
3289                               l_pivs[split]);
3290
3291                 /* Remove data from l_pivs. */
3292                 tmp = split + 1;
3293                 memset(l_pivs + tmp, 0, sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3294                 memset(l_slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3295                 ma_set_meta(left, mt, 0, split);
3296
3297                 goto done;
3298         }
3299
3300         /* RCU requires replacing both l_mas, mas, and parent. */
3301         mas->node = mt_mk_node(newnode, mt);
3302         ma_set_meta(newnode, mt, 0, tmp);
3303
3304         new_left = mas_pop_node(mas);
3305         new_left->parent = left->parent;
3306         mt = mte_node_type(l_mas.node);
3307         slots = ma_slots(new_left, mt);
3308         pivs = ma_pivots(new_left, mt);
3309         memcpy(slots, l_slots, sizeof(void *) * split);
3310         memcpy(pivs, l_pivs, sizeof(unsigned long) * split);
3311         ma_set_meta(new_left, mt, 0, split);
3312         l_mas.node = mt_mk_node(new_left, mt);
3313
3314         /* replace parent. */
3315         offset = mte_parent_slot(mas->node);
3316         mt = mas_parent_enum(&l_mas, l_mas.node);
3317         parent = mas_pop_node(mas);
3318         slots = ma_slots(parent, mt);
3319         pivs = ma_pivots(parent, mt);
3320         memcpy(parent, mte_to_node(eparent), sizeof(struct maple_node));
3321         rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
3322         rcu_assign_pointer(slots[offset - 1], l_mas.node);
3323         pivs[offset - 1] = l_mas.max;
3324         eparent = mt_mk_node(parent, mt);
3325 done:
3326         gap = mas_leaf_max_gap(mas);
3327         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(mas->node), gap);
3328         gap = mas_leaf_max_gap(&l_mas);
3329         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node), gap);
3330         mas_ascend(mas);
3331
3332         if (in_rcu)
3333                 mas_replace(mas, false);
3334
3335         mas_update_gap(mas);
3336 }
3337
3338 /*
3339  * mas_split_final_node() - Split the final node in a subtree operation.
3340  * @mast: the maple subtree state
3341  * @mas: The maple state
3342  * @height: The height of the tree in case it's a new root.
3343  */
3344 static inline bool mas_split_final_node(struct maple_subtree_state *mast,
3345                                         struct ma_state *mas, int height)
3346 {
3347         struct maple_enode *ancestor;
3348
3349         if (mte_is_root(mas->node)) {
3350                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
3351                         mast->bn->type = maple_arange_64;
3352                 else
3353                         mast->bn->type = maple_range_64;
3354                 mas->depth = height;
3355         }
3356         /*
3357          * Only a single node is used here, could be root.
3358          * The Big_node data should just fit in a single node.
3359          */
3360         ancestor = mas_new_ma_node(mas, mast->bn);
3361         mte_set_parent(mast->l->node, ancestor, mast->l->offset);
3362         mte_set_parent(mast->r->node, ancestor, mast->r->offset);
3363         mte_to_node(ancestor)->parent = mas_mn(mas)->parent;
3364
3365         mast->l->node = ancestor;
3366         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, mast->l, true);
3367         mas->offset = mast->bn->b_end - 1;
3368         return true;
3369 }
3370
3371 /*
3372  * mast_fill_bnode() - Copy data into the big node in the subtree state
3373  * @mast: The maple subtree state
3374  * @mas: the maple state
3375  * @skip: The number of entries to skip for new nodes insertion.
3376  */
3377 static inline void mast_fill_bnode(struct maple_subtree_state *mast,
3378                                          struct ma_state *mas,
3379                                          unsigned char skip)
3380 {
3381         bool cp = true;
3382         struct maple_enode *old = mas->node;
3383         unsigned char split;
3384
3385         memset(mast->bn->gap, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->gap));
3386         memset(mast->bn->slot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->slot));
3387         memset(mast->bn->pivot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->pivot));
3388         mast->bn->b_end = 0;
3389
3390         if (mte_is_root(mas->node)) {
3391                 cp = false;
3392         } else {
3393                 mas_ascend(mas);
3394                 mat_add(mast->free, old);
3395                 mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3396         }
3397
3398         if (cp && mast->l->offset)
3399                 mas_mab_cp(mas, 0, mast->l->offset - 1, mast->bn, 0);
3400
3401         split = mast->bn->b_end;
3402         mab_set_b_end(mast->bn, mast->l, mast->l->node);
3403         mast->r->offset = mast->bn->b_end;
3404         mab_set_b_end(mast->bn, mast->r, mast->r->node);
3405         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] == mas->max)
3406                 cp = false;
3407
3408         if (cp)
3409                 mas_mab_cp(mas, split + skip, mt_slot_count(mas->node) - 1,
3410                            mast->bn, mast->bn->b_end);
3411
3412         mast->bn->b_end--;
3413         mast->bn->type = mte_node_type(mas->node);
3414 }
3415
3416 /*
3417  * mast_split_data() - Split the data in the subtree state big node into regular
3418  * nodes.
3419  * @mast: The maple subtree state
3420  * @mas: The maple state
3421  * @split: The location to split the big node
3422  */
3423 static inline void mast_split_data(struct maple_subtree_state *mast,
3424            struct ma_state *mas, unsigned char split)
3425 {
3426         unsigned char p_slot;
3427
3428         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, true);
3429         mte_set_pivot(mast->r->node, 0, mast->r->max);
3430         mab_mas_cp(mast->bn, split + 1, mast->bn->b_end, mast->r, false);
3431         mast->l->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3432         mast->l->max = mast->bn->pivot[split];
3433         mast->r->min = mast->l->max + 1;
3434         if (mte_is_leaf(mas->node))
3435                 return;
3436
3437         p_slot = mast->orig_l->offset;
3438         mas_set_split_parent(mast->orig_l, mast->l->node, mast->r->node,
3439                              &p_slot, split);
3440         mas_set_split_parent(mast->orig_r, mast->l->node, mast->r->node,
3441                              &p_slot, split);
3442 }
3443
3444 /*
3445  * mas_push_data() - Instead of splitting a node, it is beneficial to push the
3446  * data to the right or left node if there is room.
3447  * @mas: The maple state
3448  * @height: The current height of the maple state
3449  * @mast: The maple subtree state
3450  * @left: Push left or not.
3451  *
3452  * Keeping the height of the tree low means faster lookups.
3453  *
3454  * Return: True if pushed, false otherwise.
3455  */
3456 static inline bool mas_push_data(struct ma_state *mas, int height,
3457                                  struct maple_subtree_state *mast, bool left)
3458 {
3459         unsigned char slot_total = mast->bn->b_end;
3460         unsigned char end, space, split;
3461
3462         MA_STATE(tmp_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3463         tmp_mas = *mas;
3464         tmp_mas.depth = mast->l->depth;
3465
3466         if (left && !mas_prev_sibling(&tmp_mas))
3467                 return false;
3468         else if (!left && !mas_next_sibling(&tmp_mas))
3469                 return false;
3470
3471         end = mas_data_end(&tmp_mas);
3472         slot_total += end;
3473         space = 2 * mt_slot_count(mas->node) - 2;
3474         /* -2 instead of -1 to ensure there isn't a triple split */
3475         if (ma_is_leaf(mast->bn->type))
3476                 space--;
3477
3478         if (mas->max == ULONG_MAX)
3479                 space--;
3480
3481         if (slot_total >= space)
3482                 return false;
3483
3484         /* Get the data; Fill mast->bn */
3485         mast->bn->b_end++;
3486         if (left) {
3487                 mab_shift_right(mast->bn, end + 1);
3488                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, 0);
3489                 mast->bn->b_end = slot_total + 1;
3490         } else {
3491                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, mast->bn->b_end);
3492         }
3493
3494         /* Configure mast for splitting of mast->bn */
3495         split = mt_slots[mast->bn->type] - 2;
3496         if (left) {
3497                 /*  Switch mas to prev node  */
3498                 mat_add(mast->free, mas->node);
3499                 *mas = tmp_mas;
3500                 /* Start using mast->l for the left side. */
3501                 tmp_mas.node = mast->l->node;
3502                 *mast->l = tmp_mas;
3503         } else {
3504                 mat_add(mast->free, tmp_mas.node);
3505                 tmp_mas.node = mast->r->node;
3506                 *mast->r = tmp_mas;
3507                 split = slot_total - split;
3508         }
3509         split = mab_no_null_split(mast->bn, split, mt_slots[mast->bn->type]);
3510         /* Update parent slot for split calculation. */
3511         if (left)
3512                 mast->orig_l->offset += end + 1;
3513
3514         mast_split_data(mast, mas, split);
3515         mast_fill_bnode(mast, mas, 2);
3516         mas_split_final_node(mast, mas, height + 1);
3517         return true;
3518 }
3519
3520 /*
3521  * mas_split() - Split data that is too big for one node into two.
3522  * @mas: The maple state
3523  * @b_node: The maple big node
3524  * Return: 1 on success, 0 on failure.
3525  */
3526 static int mas_split(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
3527 {
3528
3529         struct maple_subtree_state mast;
3530         int height = 0;
3531         unsigned char mid_split, split = 0;
3532
3533         /*
3534          * Splitting is handled differently from any other B-tree; the Maple
3535          * Tree splits upwards.  Splitting up means that the split operation
3536          * occurs when the walk of the tree hits the leaves and not on the way
3537          * down.  The reason for splitting up is that it is impossible to know
3538          * how much space will be needed until the leaf is (or leaves are)
3539          * reached.  Since overwriting data is allowed and a range could
3540          * overwrite more than one range or result in changing one entry into 3
3541          * entries, it is impossible to know if a split is required until the
3542          * data is examined.
3543          *
3544          * Splitting is a balancing act between keeping allocations to a minimum
3545          * and avoiding a 'jitter' event where a tree is expanded to make room
3546          * for an entry followed by a contraction when the entry is removed.  To
3547          * accomplish the balance, there are empty slots remaining in both left
3548          * and right nodes after a split.
3549          */
3550         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3551         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3552         MA_STATE(prev_l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3553         MA_STATE(prev_r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3554         MA_TOPIARY(mat, mas->tree);
3555
3556         trace_ma_op(__func__, mas);
3557         mas->depth = mas_mt_height(mas);
3558         /* Allocation failures will happen early. */
3559         mas_node_count(mas, 1 + mas->depth * 2);
3560         if (mas_is_err(mas))
3561                 return 0;
3562
3563         mast.l = &l_mas;
3564         mast.r = &r_mas;
3565         mast.orig_l = &prev_l_mas;
3566         mast.orig_r = &prev_r_mas;
3567         mast.free = &mat;
3568         mast.bn = b_node;
3569
3570         while (height++ <= mas->depth) {
3571                 if (mt_slots[b_node->type] > b_node->b_end) {
3572                         mas_split_final_node(&mast, mas, height);
3573                         break;
3574                 }
3575
3576                 l_mas = r_mas = *mas;
3577                 l_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3578                 r_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3579                 /*
3580                  * Another way that 'jitter' is avoided is to terminate a split up early if the
3581                  * left or right node has space to spare.  This is referred to as "pushing left"
3582                  * or "pushing right" and is similar to the B* tree, except the nodes left or
3583                  * right can rarely be reused due to RCU, but the ripple upwards is halted which
3584                  * is a significant savings.
3585                  */
3586                 /* Try to push left. */
3587                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, true))
3588                         break;
3589
3590                 /* Try to push right. */
3591                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, false))
3592                         break;
3593
3594                 split = mab_calc_split(mas, b_node, &mid_split, prev_l_mas.min);
3595                 mast_split_data(&mast, mas, split);
3596                 /*
3597                  * Usually correct, mab_mas_cp in the above call overwrites
3598                  * r->max.
3599                  */
3600                 mast.r->max = mas->max;
3601                 mast_fill_bnode(&mast, mas, 1);
3602                 prev_l_mas = *mast.l;
3603                 prev_r_mas = *mast.r;
3604         }
3605
3606         /* Set the original node as dead */
3607         mat_add(mast.free, mas->node);
3608         mas->node = l_mas.node;
3609         mas_wmb_replace(mas, mast.free, NULL);
3610         mtree_range_walk(mas);
3611         return 1;
3612 }
3613
3614 /*
3615  * mas_reuse_node() - Reuse the node to store the data.
3616  * @wr_mas: The maple write state
3617  * @bn: The maple big node
3618  * @end: The end of the data.
3619  *
3620  * Will always return false in RCU mode.
3621  *
3622  * Return: True if node was reused, false otherwise.
3623  */
3624 static inline bool mas_reuse_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3625                           struct maple_big_node *bn, unsigned char end)
3626 {
3627         /* Need to be rcu safe. */
3628         if (mt_in_rcu(wr_mas->mas->tree))
3629                 return false;
3630
3631         if (end > bn->b_end) {
3632                 int clear = mt_slots[wr_mas->type] - bn->b_end;
3633
3634                 memset(wr_mas->slots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear--);
3635                 memset(wr_mas->pivots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear);
3636         }
3637         mab_mas_cp(bn, 0, bn->b_end, wr_mas->mas, false);
3638         return true;
3639 }
3640
3641 /*
3642  * mas_commit_b_node() - Commit the big node into the tree.
3643  * @wr_mas: The maple write state
3644  * @b_node: The maple big node
3645  * @end: The end of the data.
3646  */
3647 static inline int mas_commit_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3648                             struct maple_big_node *b_node, unsigned char end)
3649 {
3650         struct maple_node *node;
3651         unsigned char b_end = b_node->b_end;
3652         enum maple_type b_type = b_node->type;
3653
3654         if ((b_end < mt_min_slots[b_type]) &&
3655             (!mte_is_root(wr_mas->mas->node)) &&
3656             (mas_mt_height(wr_mas->mas) > 1))
3657                 return mas_rebalance(wr_mas->mas, b_node);
3658
3659         if (b_end >= mt_slots[b_type])
3660                 return mas_split(wr_mas->mas, b_node);
3661
3662         if (mas_reuse_node(wr_mas, b_node, end))
3663                 goto reuse_node;
3664
3665         mas_node_count(wr_mas->mas, 1);
3666         if (mas_is_err(wr_mas->mas))
3667                 return 0;
3668
3669         node = mas_pop_node(wr_mas->mas);
3670         node->parent = mas_mn(wr_mas->mas)->parent;
3671         wr_mas->mas->node = mt_mk_node(node, b_type);
3672         mab_mas_cp(b_node, 0, b_end, wr_mas->mas, false);
3673         mas_replace(wr_mas->mas, false);
3674 reuse_node:
3675         mas_update_gap(wr_mas->mas);
3676         return 1;
3677 }
3678
3679 /*
3680  * mas_root_expand() - Expand a root to a node
3681  * @mas: The maple state
3682  * @entry: The entry to store into the tree
3683  */
3684 static inline int mas_root_expand(struct ma_state *mas, void *entry)
3685 {
3686         void *contents = mas_root_locked(mas);
3687         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3688         struct maple_node *node;
3689         void __rcu **slots;
3690         unsigned long *pivots;
3691         int slot = 0;
3692
3693         mas_node_count(mas, 1);
3694         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
3695                 return 0;
3696
3697         node = mas_pop_node(mas);
3698         pivots = ma_pivots(node, type);
3699         slots = ma_slots(node, type);
3700         node->parent = ma_parent_ptr(
3701                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3702         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3703
3704         if (mas->index) {
3705                 if (contents) {
3706                         rcu_assign_pointer(slots[slot], contents);
3707                         if (likely(mas->index > 1))
3708                                 slot++;
3709                 }
3710                 pivots[slot++] = mas->index - 1;
3711         }
3712
3713         rcu_assign_pointer(slots[slot], entry);
3714         mas->offset = slot;
3715         pivots[slot] = mas->last;
3716         if (mas->last != ULONG_MAX)
3717                 slot++;
3718         mas->depth = 1;
3719         mas_set_height(mas);
3720         ma_set_meta(node, maple_leaf_64, 0, slot);
3721         /* swap the new root into the tree */
3722         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3723         return slot;
3724 }
3725
3726 static inline void mas_store_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3727 {
3728         if (likely((mas->last != 0) || (mas->index != 0)))
3729                 mas_root_expand(mas, entry);
3730         else if (((unsigned long) (entry) & 3) == 2)
3731                 mas_root_expand(mas, entry);
3732         else {
3733                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3734                 mas->node = MAS_START;
3735         }
3736 }
3737
3738 /*
3739  * mas_is_span_wr() - Check if the write needs to be treated as a write that
3740  * spans the node.
3741  * @mas: The maple state
3742  * @piv: The pivot value being written
3743  * @type: The maple node type
3744  * @entry: The data to write
3745  *
3746  * Spanning writes are writes that start in one node and end in another OR if
3747  * the write of a %NULL will cause the node to end with a %NULL.
3748  *
3749  * Return: True if this is a spanning write, false otherwise.
3750  */
3751 static bool mas_is_span_wr(struct ma_wr_state *wr_mas)
3752 {
3753         unsigned long max;
3754         unsigned long last = wr_mas->mas->last;
3755         unsigned long piv = wr_mas->r_max;
3756         enum maple_type type = wr_mas->type;
3757         void *entry = wr_mas->entry;
3758
3759         /* Contained in this pivot */
3760         if (piv > last)
3761                 return false;
3762
3763         max = wr_mas->mas->max;
3764         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
3765                 /* Fits in the node, but may span slots. */
3766                 if (last < max)
3767                         return false;
3768
3769                 /* Writes to the end of the node but not null. */
3770                 if ((last == max) && entry)
3771                         return false;
3772
3773                 /*
3774                  * Writing ULONG_MAX is not a spanning write regardless of the
3775                  * value being written as long as the range fits in the node.
3776                  */
3777                 if ((last == ULONG_MAX) && (last == max))
3778                         return false;
3779         } else if (piv == last) {
3780                 if (entry)
3781                         return false;
3782
3783                 /* Detect spanning store wr walk */
3784                 if (last == ULONG_MAX)
3785                         return false;
3786         }
3787
3788         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, piv, entry);
3789
3790         return true;
3791 }
3792
3793 static inline void mas_wr_walk_descend(struct ma_wr_state *wr_mas)
3794 {
3795         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
3796         mas_wr_node_walk(wr_mas);
3797         wr_mas->slots = ma_slots(wr_mas->node, wr_mas->type);
3798 }
3799
3800 static inline void mas_wr_walk_traverse(struct ma_wr_state *wr_mas)
3801 {
3802         wr_mas->mas->max = wr_mas->r_max;
3803         wr_mas->mas->min = wr_mas->r_min;
3804         wr_mas->mas->node = wr_mas->content;
3805         wr_mas->mas->offset = 0;
3806         wr_mas->mas->depth++;
3807 }
3808 /*
3809  * mas_wr_walk() - Walk the tree for a write.
3810  * @wr_mas: The maple write state
3811  *
3812  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
3813  *
3814  * Return: True if it's contained in a node, false on spanning write.
3815  */
3816 static bool mas_wr_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
3817 {
3818         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3819
3820         while (true) {
3821                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3822                 if (unlikely(mas_is_span_wr(wr_mas)))
3823                         return false;
3824
3825                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3826                                                   mas->offset);
3827                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3828                         return true;
3829
3830                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3831         }
3832
3833         return true;
3834 }
3835
3836 static bool mas_wr_walk_index(struct ma_wr_state *wr_mas)
3837 {
3838         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3839
3840         while (true) {
3841                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3842                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3843                                                   mas->offset);
3844                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3845                         return true;
3846                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3847
3848         }
3849         return true;
3850 }
3851 /*
3852  * mas_extend_spanning_null() - Extend a store of a %NULL to include surrounding %NULLs.
3853  * @l_wr_mas: The left maple write state
3854  * @r_wr_mas: The right maple write state
3855  */
3856 static inline void mas_extend_spanning_null(struct ma_wr_state *l_wr_mas,
3857                                             struct ma_wr_state *r_wr_mas)
3858 {
3859         struct ma_state *r_mas = r_wr_mas->mas;
3860         struct ma_state *l_mas = l_wr_mas->mas;
3861         unsigned char l_slot;
3862
3863         l_slot = l_mas->offset;
3864         if (!l_wr_mas->content)
3865                 l_mas->index = l_wr_mas->r_min;
3866
3867         if ((l_mas->index == l_wr_mas->r_min) &&
3868                  (l_slot &&
3869                   !mas_slot_locked(l_mas, l_wr_mas->slots, l_slot - 1))) {
3870                 if (l_slot > 1)
3871                         l_mas->index = l_wr_mas->pivots[l_slot - 2] + 1;
3872                 else
3873                         l_mas->index = l_mas->min;
3874
3875                 l_mas->offset = l_slot - 1;
3876         }
3877
3878         if (!r_wr_mas->content) {
3879                 if (r_mas->last < r_wr_mas->r_max)
3880                         r_mas->last = r_wr_mas->r_max;
3881                 r_mas->offset++;
3882         } else if ((r_mas->last == r_wr_mas->r_max) &&
3883             (r_mas->last < r_mas->max) &&
3884             !mas_slot_locked(r_mas, r_wr_mas->slots, r_mas->offset + 1)) {
3885                 r_mas->last = mas_safe_pivot(r_mas, r_wr_mas->pivots,
3886                                              r_wr_mas->type, r_mas->offset + 1);
3887                 r_mas->offset++;
3888         }
3889 }
3890
3891 static inline void *mas_state_walk(struct ma_state *mas)
3892 {
3893         void *entry;
3894
3895         entry = mas_start(mas);
3896         if (mas_is_none(mas))
3897                 return NULL;
3898
3899         if (mas_is_ptr(mas))
3900                 return entry;
3901
3902         return mtree_range_walk(mas);
3903 }
3904
3905 /*
3906  * mtree_lookup_walk() - Internal quick lookup that does not keep maple state up
3907  * to date.
3908  *
3909  * @mas: The maple state.
3910  *
3911  * Note: Leaves mas in undesirable state.
3912  * Return: The entry for @mas->index or %NULL on dead node.
3913  */
3914 static inline void *mtree_lookup_walk(struct ma_state *mas)
3915 {
3916         unsigned long *pivots;
3917         unsigned char offset;
3918         struct maple_node *node;
3919         struct maple_enode *next;
3920         enum maple_type type;
3921         void __rcu **slots;
3922         unsigned char end;
3923         unsigned long max;
3924
3925         next = mas->node;
3926         max = ULONG_MAX;
3927         do {
3928                 offset = 0;
3929                 node = mte_to_node(next);
3930                 type = mte_node_type(next);
3931                 pivots = ma_pivots(node, type);
3932                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
3933                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3934                         goto dead_node;
3935                 do {
3936                         if (pivots[offset] >= mas->index) {
3937                                 max = pivots[offset];
3938                                 break;
3939                         }
3940                 } while (++offset < end);
3941
3942                 slots = ma_slots(node, type);
3943                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
3944                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3945                         goto dead_node;
3946         } while (!ma_is_leaf(type));
3947
3948         return (void *) next;
3949
3950 dead_node:
3951         mas_reset(mas);
3952         return NULL;
3953 }
3954
3955 /*
3956  * mas_new_root() - Create a new root node that only contains the entry passed
3957  * in.
3958  * @mas: The maple state
3959  * @entry: The entry to store.
3960  *
3961  * Only valid when the index == 0 and the last == ULONG_MAX
3962  *
3963  * Return 0 on error, 1 on success.
3964  */
3965 static inline int mas_new_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3966 {
3967         struct maple_enode *root = mas_root_locked(mas);
3968         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3969         struct maple_node *node;
3970         void __rcu **slots;
3971         unsigned long *pivots;
3972
3973         if (!entry && !mas->index && mas->last == ULONG_MAX) {
3974                 mas->depth = 0;
3975                 mas_set_height(mas);
3976                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3977                 mas->node = MAS_START;
3978                 goto done;
3979         }
3980
3981         mas_node_count(mas, 1);
3982         if (mas_is_err(mas))
3983                 return 0;
3984
3985         node = mas_pop_node(mas);
3986         pivots = ma_pivots(node, type);
3987         slots = ma_slots(node, type);
3988         node->parent = ma_parent_ptr(
3989                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3990         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3991         rcu_assign_pointer(slots[0], entry);
3992         pivots[0] = mas->last;
3993         mas->depth = 1;
3994         mas_set_height(mas);
3995         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3996
3997 done:
3998         if (xa_is_node(root))
3999                 mte_destroy_walk(root, mas->tree);
4000
4001         return 1;
4002 }
4003 /*
4004  * mas_wr_spanning_store() - Create a subtree with the store operation completed
4005  * and new nodes where necessary, then place the sub-tree in the actual tree.
4006  * Note that mas is expected to point to the node which caused the store to
4007  * span.
4008  * @wr_mas: The maple write state
4009  *
4010  * Return: 0 on error, positive on success.
4011  */
4012 static inline int mas_wr_spanning_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4013 {
4014         struct maple_subtree_state mast;
4015         struct maple_big_node b_node;
4016         struct ma_state *mas;
4017         unsigned char height;
4018
4019         /* Left and Right side of spanning store */
4020         MA_STATE(l_mas, NULL, 0, 0);
4021         MA_STATE(r_mas, NULL, 0, 0);
4022
4023         MA_WR_STATE(r_wr_mas, &r_mas, wr_mas->entry);
4024         MA_WR_STATE(l_wr_mas, &l_mas, wr_mas->entry);
4025
4026         /*
4027          * A store operation that spans multiple nodes is called a spanning
4028          * store and is handled early in the store call stack by the function
4029          * mas_is_span_wr().  When a spanning store is identified, the maple
4030          * state is duplicated.  The first maple state walks the left tree path
4031          * to ``index``, the duplicate walks the right tree path to ``last``.
4032          * The data in the two nodes are combined into a single node, two nodes,
4033          * or possibly three nodes (see the 3-way split above).  A ``NULL``
4034          * written to the last entry of a node is considered a spanning store as
4035          * a rebalance is required for the operation to complete and an overflow
4036          * of data may happen.
4037          */
4038         mas = wr_mas->mas;
4039         trace_ma_op(__func__, mas);
4040
4041         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX))
4042                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4043         /*
4044          * Node rebalancing may occur due to this store, so there may be three new
4045          * entries per level plus a new root.
4046          */
4047         height = mas_mt_height(mas);
4048         mas_node_count(mas, 1 + height * 3);
4049         if (mas_is_err(mas))
4050                 return 0;
4051
4052         /*
4053          * Set up right side.  Need to get to the next offset after the spanning
4054          * store to ensure it's not NULL and to combine both the next node and
4055          * the node with the start together.
4056          */
4057         r_mas = *mas;
4058         /* Avoid overflow, walk to next slot in the tree. */
4059         if (r_mas.last + 1)
4060                 r_mas.last++;
4061
4062         r_mas.index = r_mas.last;
4063         mas_wr_walk_index(&r_wr_mas);
4064         r_mas.last = r_mas.index = mas->last;
4065
4066         /* Set up left side. */
4067         l_mas = *mas;
4068         mas_wr_walk_index(&l_wr_mas);
4069
4070         if (!wr_mas->entry) {
4071                 mas_extend_spanning_null(&l_wr_mas, &r_wr_mas);
4072                 mas->offset = l_mas.offset;
4073                 mas->index = l_mas.index;
4074                 mas->last = l_mas.last = r_mas.last;
4075         }
4076
4077         /* expanding NULLs may make this cover the entire range */
4078         if (!l_mas.index && r_mas.last == ULONG_MAX) {
4079                 mas_set_range(mas, 0, ULONG_MAX);
4080                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4081         }
4082
4083         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4084         /* Copy l_mas and store the value in b_node. */
4085         mas_store_b_node(&l_wr_mas, &b_node, l_wr_mas.node_end);
4086         /* Copy r_mas into b_node. */
4087         if (r_mas.offset <= r_wr_mas.node_end)
4088                 mas_mab_cp(&r_mas, r_mas.offset, r_wr_mas.node_end,
4089                            &b_node, b_node.b_end + 1);
4090         else
4091                 b_node.b_end++;
4092
4093         /* Stop spanning searches by searching for just index. */
4094         l_mas.index = l_mas.last = mas->index;
4095
4096         mast.bn = &b_node;
4097         mast.orig_l = &l_mas;
4098         mast.orig_r = &r_mas;
4099         /* Combine l_mas and r_mas and split them up evenly again. */
4100         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, height + 1);
4101 }
4102
4103 /*
4104  * mas_wr_node_store() - Attempt to store the value in a node
4105  * @wr_mas: The maple write state
4106  *
4107  * Attempts to reuse the node, but may allocate.
4108  *
4109  * Return: True if stored, false otherwise
4110  */
4111 static inline bool mas_wr_node_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4112 {
4113         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4114         void __rcu **dst_slots;
4115         unsigned long *dst_pivots;
4116         unsigned char dst_offset;
4117         unsigned char new_end = wr_mas->node_end;
4118         unsigned char offset;
4119         unsigned char node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4120         struct maple_node reuse, *newnode;
4121         unsigned char copy_size, max_piv = mt_pivots[wr_mas->type];
4122         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
4123
4124         offset = mas->offset;
4125         if (mas->last == wr_mas->r_max) {
4126                 /* runs right to the end of the node */
4127                 if (mas->last == mas->max)
4128                         new_end = offset;
4129                 /* don't copy this offset */
4130                 wr_mas->offset_end++;
4131         } else if (mas->last < wr_mas->r_max) {
4132                 /* new range ends in this range */
4133                 if (unlikely(wr_mas->r_max == ULONG_MAX))
4134                         mas_bulk_rebalance(mas, wr_mas->node_end, wr_mas->type);
4135
4136                 new_end++;
4137         } else {
4138                 if (wr_mas->end_piv == mas->last)
4139                         wr_mas->offset_end++;
4140
4141                 new_end -= wr_mas->offset_end - offset - 1;
4142         }
4143
4144         /* new range starts within a range */
4145         if (wr_mas->r_min < mas->index)
4146                 new_end++;
4147
4148         /* Not enough room */
4149         if (new_end >= node_slots)
4150                 return false;
4151
4152         /* Not enough data. */
4153         if (!mte_is_root(mas->node) && (new_end <= mt_min_slots[wr_mas->type]) &&
4154             !(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
4155                 return false;
4156
4157         /* set up node. */
4158         if (in_rcu) {
4159                 mas_node_count(mas, 1);
4160                 if (mas_is_err(mas))
4161                         return false;
4162
4163                 newnode = mas_pop_node(mas);
4164         } else {
4165                 memset(&reuse, 0, sizeof(struct maple_node));
4166                 newnode = &reuse;
4167         }
4168
4169         newnode->parent = mas_mn(mas)->parent;
4170         dst_pivots = ma_pivots(newnode, wr_mas->type);
4171         dst_slots = ma_slots(newnode, wr_mas->type);
4172         /* Copy from start to insert point */
4173         memcpy(dst_pivots, wr_mas->pivots, sizeof(unsigned long) * (offset + 1));
4174         memcpy(dst_slots, wr_mas->slots, sizeof(void *) * (offset + 1));
4175         dst_offset = offset;
4176
4177         /* Handle insert of new range starting after old range */
4178         if (wr_mas->r_min < mas->index) {
4179                 mas->offset++;
4180                 rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->content);
4181                 dst_pivots[dst_offset++] = mas->index - 1;
4182         }
4183
4184         /* Store the new entry and range end. */
4185         if (dst_offset < max_piv)
4186                 dst_pivots[dst_offset] = mas->last;
4187         mas->offset = dst_offset;
4188         rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->entry);
4189
4190         /*
4191          * this range wrote to the end of the node or it overwrote the rest of
4192          * the data
4193          */
4194         if (wr_mas->offset_end > wr_mas->node_end || mas->last >= mas->max) {
4195                 new_end = dst_offset;
4196                 goto done;
4197         }
4198
4199         dst_offset++;
4200         /* Copy to the end of node if necessary. */
4201         copy_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + 1;
4202         memcpy(dst_slots + dst_offset, wr_mas->slots + wr_mas->offset_end,
4203                sizeof(void *) * copy_size);
4204         if (dst_offset < max_piv) {
4205                 if (copy_size > max_piv - dst_offset)
4206                         copy_size = max_piv - dst_offset;
4207
4208                 memcpy(dst_pivots + dst_offset,
4209                        wr_mas->pivots + wr_mas->offset_end,
4210                        sizeof(unsigned long) * copy_size);
4211         }
4212
4213         if ((wr_mas->node_end == node_slots - 1) && (new_end < node_slots - 1))
4214                 dst_pivots[new_end] = mas->max;
4215
4216 done:
4217         mas_leaf_set_meta(mas, newnode, dst_pivots, maple_leaf_64, new_end);
4218         if (in_rcu) {
4219                 mas->node = mt_mk_node(newnode, wr_mas->type);
4220                 mas_replace(mas, false);
4221         } else {
4222                 memcpy(wr_mas->node, newnode, sizeof(struct maple_node));
4223         }
4224         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4225         mas_update_gap(mas);
4226         return true;
4227 }
4228
4229 /*
4230  * mas_wr_slot_store: Attempt to store a value in a slot.
4231  * @wr_mas: the maple write state
4232  *
4233  * Return: True if stored, false otherwise
4234  */
4235 static inline bool mas_wr_slot_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4236 {
4237         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4238         unsigned long lmax; /* Logical max. */
4239         unsigned char offset = mas->offset;
4240
4241         if ((wr_mas->r_max > mas->last) && ((wr_mas->r_min != mas->index) ||
4242                                   (offset != wr_mas->node_end)))
4243                 return false;
4244
4245         if (offset == wr_mas->node_end - 1)
4246                 lmax = mas->max;
4247         else
4248                 lmax = wr_mas->pivots[offset + 1];
4249
4250         /* going to overwrite too many slots. */
4251         if (lmax < mas->last)
4252                 return false;
4253
4254         if (wr_mas->r_min == mas->index) {
4255                 /* overwriting two or more ranges with one. */
4256                 if (lmax == mas->last)
4257                         return false;
4258
4259                 /* Overwriting all of offset and a portion of offset + 1. */
4260                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset], wr_mas->entry);
4261                 wr_mas->pivots[offset] = mas->last;
4262                 goto done;
4263         }
4264
4265         /* Doesn't end on the next range end. */
4266         if (lmax != mas->last)
4267                 return false;
4268
4269         /* Overwriting a portion of offset and all of offset + 1 */
4270         if ((offset + 1 < mt_pivots[wr_mas->type]) &&
4271             (wr_mas->entry || wr_mas->pivots[offset + 1]))
4272                 wr_mas->pivots[offset + 1] = mas->last;
4273
4274         rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset + 1], wr_mas->entry);
4275         wr_mas->pivots[offset] = mas->index - 1;
4276         mas->offset++; /* Keep mas accurate. */
4277
4278 done:
4279         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4280         mas_update_gap(mas);
4281         return true;
4282 }
4283
4284 static inline void mas_wr_end_piv(struct ma_wr_state *wr_mas)
4285 {
4286         while ((wr_mas->mas->last > wr_mas->end_piv) &&
4287                (wr_mas->offset_end < wr_mas->node_end))
4288                 wr_mas->end_piv = wr_mas->pivots[++wr_mas->offset_end];
4289
4290         if (wr_mas->mas->last > wr_mas->end_piv)
4291                 wr_mas->end_piv = wr_mas->mas->max;
4292 }
4293
4294 static inline void mas_wr_extend_null(struct ma_wr_state *wr_mas)
4295 {
4296         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4297
4298         if (mas->last < wr_mas->end_piv && !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end])
4299                 mas->last = wr_mas->end_piv;
4300
4301         /* Check next slot(s) if we are overwriting the end */
4302         if ((mas->last == wr_mas->end_piv) &&
4303             (wr_mas->node_end != wr_mas->offset_end) &&
4304             !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end + 1]) {
4305                 wr_mas->offset_end++;
4306                 if (wr_mas->offset_end == wr_mas->node_end)
4307                         mas->last = mas->max;
4308                 else
4309                         mas->last = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4310                 wr_mas->end_piv = mas->last;
4311         }
4312
4313         if (!wr_mas->content) {
4314                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4315                 mas->index = wr_mas->r_min;
4316         } else {
4317                 /* Check prev slot if we are overwriting the start */
4318                 if (mas->index == wr_mas->r_min && mas->offset &&
4319                     !wr_mas->slots[mas->offset - 1]) {
4320                         mas->offset--;
4321                         wr_mas->r_min = mas->index =
4322                                 mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, mas->offset);
4323                         wr_mas->r_max = wr_mas->pivots[mas->offset];
4324                 }
4325         }
4326 }
4327
4328 static inline bool mas_wr_append(struct ma_wr_state *wr_mas)
4329 {
4330         unsigned char end = wr_mas->node_end;
4331         unsigned char new_end = end + 1;
4332         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4333         unsigned char node_pivots = mt_pivots[wr_mas->type];
4334
4335         if ((mas->index != wr_mas->r_min) && (mas->last == wr_mas->r_max)) {
4336                 if (new_end < node_pivots)
4337                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4338
4339                 if (new_end < node_pivots)
4340                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4341
4342                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->entry);
4343                 mas->offset = new_end;
4344                 wr_mas->pivots[end] = mas->index - 1;
4345
4346                 return true;
4347         }
4348
4349         if ((mas->index == wr_mas->r_min) && (mas->last < wr_mas->r_max)) {
4350                 if (new_end < node_pivots)
4351                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4352
4353                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->content);
4354                 if (new_end < node_pivots)
4355                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4356
4357                 wr_mas->pivots[end] = mas->last;
4358                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[end], wr_mas->entry);
4359                 return true;
4360         }
4361
4362         return false;
4363 }
4364
4365 /*
4366  * mas_wr_bnode() - Slow path for a modification.
4367  * @wr_mas: The write maple state
4368  *
4369  * This is where split, rebalance end up.
4370  */
4371 static void mas_wr_bnode(struct ma_wr_state *wr_mas)
4372 {
4373         struct maple_big_node b_node;
4374
4375         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, 0, wr_mas->entry);
4376         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4377         mas_store_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->offset_end);
4378         mas_commit_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->node_end);
4379 }
4380
4381 static inline void mas_wr_modify(struct ma_wr_state *wr_mas)
4382 {
4383         unsigned char node_slots;
4384         unsigned char node_size;
4385         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4386
4387         /* Direct replacement */
4388         if (wr_mas->r_min == mas->index && wr_mas->r_max == mas->last) {
4389                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[mas->offset], wr_mas->entry);
4390                 if (!!wr_mas->entry ^ !!wr_mas->content)
4391                         mas_update_gap(mas);
4392                 return;
4393         }
4394
4395         /* Attempt to append */
4396         node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4397         node_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + mas->offset + 2;
4398         if (mas->max == ULONG_MAX)
4399                 node_size++;
4400
4401         /* slot and node store will not fit, go to the slow path */
4402         if (unlikely(node_size >= node_slots))
4403                 goto slow_path;
4404
4405         if (wr_mas->entry && (wr_mas->node_end < node_slots - 1) &&
4406             (mas->offset == wr_mas->node_end) && mas_wr_append(wr_mas)) {
4407                 if (!wr_mas->content || !wr_mas->entry)
4408                         mas_update_gap(mas);
4409                 return;
4410         }
4411
4412         if ((wr_mas->offset_end - mas->offset <= 1) && mas_wr_slot_store(wr_mas))
4413                 return;
4414         else if (mas_wr_node_store(wr_mas))
4415                 return;
4416
4417         if (mas_is_err(mas))
4418                 return;
4419
4420 slow_path:
4421         mas_wr_bnode(wr_mas);
4422 }
4423
4424 /*
4425  * mas_wr_store_entry() - Internal call to store a value
4426  * @mas: The maple state
4427  * @entry: The entry to store.
4428  *
4429  * Return: The contents that was stored at the index.
4430  */
4431 static inline void *mas_wr_store_entry(struct ma_wr_state *wr_mas)
4432 {
4433         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4434
4435         wr_mas->content = mas_start(mas);
4436         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4437                 mas_store_root(mas, wr_mas->entry);
4438                 return wr_mas->content;
4439         }
4440
4441         if (unlikely(!mas_wr_walk(wr_mas))) {
4442                 mas_wr_spanning_store(wr_mas);
4443                 return wr_mas->content;
4444         }
4445
4446         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4447         wr_mas->end_piv = wr_mas->r_max;
4448         mas_wr_end_piv(wr_mas);
4449
4450         if (!wr_mas->entry)
4451                 mas_wr_extend_null(wr_mas);
4452
4453         /* New root for a single pointer */
4454         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX)) {
4455                 mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4456                 return wr_mas->content;
4457         }
4458
4459         mas_wr_modify(wr_mas);
4460         return wr_mas->content;
4461 }
4462
4463 /**
4464  * mas_insert() - Internal call to insert a value
4465  * @mas: The maple state
4466  * @entry: The entry to store
4467  *
4468  * Return: %NULL or the contents that already exists at the requested index
4469  * otherwise.  The maple state needs to be checked for error conditions.
4470  */
4471 static inline void *mas_insert(struct ma_state *mas, void *entry)
4472 {
4473         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
4474
4475         /*
4476          * Inserting a new range inserts either 0, 1, or 2 pivots within the
4477          * tree.  If the insert fits exactly into an existing gap with a value
4478          * of NULL, then the slot only needs to be written with the new value.
4479          * If the range being inserted is adjacent to another range, then only a
4480          * single pivot needs to be inserted (as well as writing the entry).  If
4481          * the new range is within a gap but does not touch any other ranges,
4482          * then two pivots need to be inserted: the start - 1, and the end.  As
4483          * usual, the entry must be written.  Most operations require a new node
4484          * to be allocated and replace an existing node to ensure RCU safety,
4485          * when in RCU mode.  The exception to requiring a newly allocated node
4486          * is when inserting at the end of a node (appending).  When done
4487          * carefully, appending can reuse the node in place.
4488          */
4489         wr_mas.content = mas_start(mas);
4490         if (wr_mas.content)
4491                 goto exists;
4492
4493         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4494                 mas_store_root(mas, entry);
4495                 return NULL;
4496         }
4497
4498         /* spanning writes always overwrite something */
4499         if (!mas_wr_walk(&wr_mas))
4500                 goto exists;
4501
4502         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4503         wr_mas.offset_end = mas->offset;
4504         wr_mas.end_piv = wr_mas.r_max;
4505
4506         if (wr_mas.content || (mas->last > wr_mas.r_max))
4507                 goto exists;
4508
4509         if (!entry)
4510                 return NULL;
4511
4512         mas_wr_modify(&wr_mas);
4513         return wr_mas.content;
4514
4515 exists:
4516         mas_set_err(mas, -EEXIST);
4517         return wr_mas.content;
4518
4519 }
4520
4521 /*
4522  * mas_prev_node() - Find the prev non-null entry at the same level in the
4523  * tree.  The prev value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4524  * @mas: The maple state
4525  * @min: The lower limit to search
4526  *
4527  * The prev node value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4528  * Return: 1 if the node is dead, 0 otherwise.
4529  */
4530 static inline int mas_prev_node(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4531 {
4532         enum maple_type mt;
4533         int offset, level;
4534         void __rcu **slots;
4535         struct maple_node *node;
4536         struct maple_enode *enode;
4537         unsigned long *pivots;
4538
4539         if (mas_is_none(mas))
4540                 return 0;
4541
4542         level = 0;
4543         do {
4544                 node = mas_mn(mas);
4545                 if (ma_is_root(node))
4546                         goto no_entry;
4547
4548                 /* Walk up. */
4549                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4550                         return 1;
4551                 offset = mas->offset;
4552                 level++;
4553         } while (!offset);
4554
4555         offset--;
4556         mt = mte_node_type(mas->node);
4557         node = mas_mn(mas);
4558         slots = ma_slots(node, mt);
4559         pivots = ma_pivots(node, mt);
4560         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4561                 return 1;
4562
4563         mas->max = pivots[offset];
4564         if (offset)
4565                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4566         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4567                 return 1;
4568
4569         if (mas->max < min)
4570                 goto no_entry_min;
4571
4572         while (level > 1) {
4573                 level--;
4574                 enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4575                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4576                         return 1;
4577
4578                 mas->node = enode;
4579                 mt = mte_node_type(mas->node);
4580                 node = mas_mn(mas);
4581                 slots = ma_slots(node, mt);
4582                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4583                 offset = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4584                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4585                         return 1;
4586
4587                 if (offset)
4588                         mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4589
4590                 if (offset < mt_pivots[mt])
4591                         mas->max = pivots[offset];
4592
4593                 if (mas->max < min)
4594                         goto no_entry;
4595         }
4596
4597         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4598         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4599                 return 1;
4600
4601         mas->offset = mas_data_end(mas);
4602         if (unlikely(mte_dead_node(mas->node)))
4603                 return 1;
4604
4605         return 0;
4606
4607 no_entry_min:
4608         mas->offset = offset;
4609         if (offset)
4610                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4611 no_entry:
4612         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4613                 return 1;
4614
4615         mas->node = MAS_NONE;
4616         return 0;
4617 }
4618
4619 /*
4620  * mas_next_node() - Get the next node at the same level in the tree.
4621  * @mas: The maple state
4622  * @max: The maximum pivot value to check.
4623  *
4624  * The next value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4625  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise.
4626  */
4627 static inline int mas_next_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *node,
4628                                 unsigned long max)
4629 {
4630         unsigned long min, pivot;
4631         unsigned long *pivots;
4632         struct maple_enode *enode;
4633         int level = 0;
4634         unsigned char offset;
4635         unsigned char node_end;
4636         enum maple_type mt;
4637         void __rcu **slots;
4638
4639         if (mas->max >= max)
4640                 goto no_entry;
4641
4642         level = 0;
4643         do {
4644                 if (ma_is_root(node))
4645                         goto no_entry;
4646
4647                 min = mas->max + 1;
4648                 if (min > max)
4649                         goto no_entry;
4650
4651                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4652                         return 1;
4653
4654                 offset = mas->offset;
4655                 level++;
4656                 node = mas_mn(mas);
4657                 mt = mte_node_type(mas->node);
4658                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4659                 node_end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4660                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4661                         return 1;
4662
4663         } while (unlikely(offset == node_end));
4664
4665         slots = ma_slots(node, mt);
4666         pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, ++offset, mt);
4667         while (unlikely(level > 1)) {
4668                 /* Descend, if necessary */
4669                 enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4670                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4671                         return 1;
4672
4673                 mas->node = enode;
4674                 level--;
4675                 node = mas_mn(mas);
4676                 mt = mte_node_type(mas->node);
4677                 slots = ma_slots(node, mt);
4678                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4679                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4680                         return 1;
4681
4682                 offset = 0;
4683                 pivot = pivots[0];
4684         }
4685
4686         enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4687         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4688                 return 1;
4689
4690         mas->node = enode;
4691         mas->min = min;
4692         mas->max = pivot;
4693         return 0;
4694
4695 no_entry:
4696         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4697                 return 1;
4698
4699         mas->node = MAS_NONE;
4700         return 0;
4701 }
4702
4703 /*
4704  * mas_next_nentry() - Get the next node entry
4705  * @mas: The maple state
4706  * @max: The maximum value to check
4707  * @*range_start: Pointer to store the start of the range.
4708  *
4709  * Sets @mas->offset to the offset of the next node entry, @mas->last to the
4710  * pivot of the entry.
4711  *
4712  * Return: The next entry, %NULL otherwise
4713  */
4714 static inline void *mas_next_nentry(struct ma_state *mas,
4715             struct maple_node *node, unsigned long max, enum maple_type type)
4716 {
4717         unsigned char count;
4718         unsigned long pivot;
4719         unsigned long *pivots;
4720         void __rcu **slots;
4721         void *entry;
4722
4723         if (mas->last == mas->max) {
4724                 mas->index = mas->max;
4725                 return NULL;
4726         }
4727
4728         slots = ma_slots(node, type);
4729         pivots = ma_pivots(node, type);
4730         count = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
4731         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4732                 return NULL;
4733
4734         mas->index = mas_safe_min(mas, pivots, mas->offset);
4735         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4736                 return NULL;
4737
4738         if (mas->index > max)
4739                 return NULL;
4740
4741         if (mas->offset > count)
4742                 return NULL;
4743
4744         while (mas->offset < count) {
4745                 pivot = pivots[mas->offset];
4746                 entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4747                 if (ma_dead_node(node))
4748                         return NULL;
4749
4750                 if (entry)
4751                         goto found;
4752
4753                 if (pivot >= max)
4754                         return NULL;
4755
4756                 mas->index = pivot + 1;
4757                 mas->offset++;
4758         }
4759
4760         if (mas->index > mas->max) {
4761                 mas->index = mas->last;
4762                 return NULL;
4763         }
4764
4765         pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
4766         entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4767         if (ma_dead_node(node))
4768                 return NULL;
4769
4770         if (!pivot)
4771                 return NULL;
4772
4773         if (!entry)
4774                 return NULL;
4775
4776 found:
4777         mas->last = pivot;
4778         return entry;
4779 }
4780
4781 static inline void mas_rewalk(struct ma_state *mas, unsigned long index)
4782 {
4783
4784 retry:
4785         mas_set(mas, index);
4786         mas_state_walk(mas);
4787         if (mas_is_start(mas))
4788                 goto retry;
4789
4790         return;
4791
4792 }
4793
4794 /*
4795  * mas_next_entry() - Internal function to get the next entry.
4796  * @mas: The maple state
4797  * @limit: The maximum range start.
4798  *
4799  * Set the @mas->node to the next entry and the range_start to
4800  * the beginning value for the entry.  Does not check beyond @limit.
4801  * Sets @mas->index and @mas->last to the limit if it is hit.
4802  * Restarts on dead nodes.
4803  *
4804  * Return: the next entry or %NULL.
4805  */
4806 static inline void *mas_next_entry(struct ma_state *mas, unsigned long limit)
4807 {
4808         void *entry = NULL;
4809         struct maple_enode *prev_node;
4810         struct maple_node *node;
4811         unsigned char offset;
4812         unsigned long last;
4813         enum maple_type mt;
4814
4815         if (mas->index > limit) {
4816                 mas->index = mas->last = limit;
4817                 mas_pause(mas);
4818                 return NULL;
4819         }
4820         last = mas->last;
4821 retry:
4822         offset = mas->offset;
4823         prev_node = mas->node;
4824         node = mas_mn(mas);
4825         mt = mte_node_type(mas->node);
4826         mas->offset++;
4827         if (unlikely(mas->offset >= mt_slots[mt])) {
4828                 mas->offset = mt_slots[mt] - 1;
4829                 goto next_node;
4830         }
4831
4832         while (!mas_is_none(mas)) {
4833                 entry = mas_next_nentry(mas, node, limit, mt);
4834                 if (unlikely(ma_dead_node(node))) {
4835                         mas_rewalk(mas, last);
4836                         goto retry;
4837                 }
4838
4839                 if (likely(entry))
4840                         return entry;
4841
4842                 if (unlikely((mas->index > limit)))
4843                         break;
4844
4845 next_node:
4846                 prev_node = mas->node;
4847                 offset = mas->offset;
4848                 if (unlikely(mas_next_node(mas, node, limit))) {
4849                         mas_rewalk(mas, last);
4850                         goto retry;
4851                 }
4852                 mas->offset = 0;
4853                 node = mas_mn(mas);
4854                 mt = mte_node_type(mas->node);
4855         }
4856
4857         mas->index = mas->last = limit;
4858         mas->offset = offset;
4859         mas->node = prev_node;
4860         return NULL;
4861 }
4862
4863 /*
4864  * mas_prev_nentry() - Get the previous node entry.
4865  * @mas: The maple state.
4866  * @limit: The lower limit to check for a value.
4867  *
4868  * Return: the entry, %NULL otherwise.
4869  */
4870 static inline void *mas_prev_nentry(struct ma_state *mas, unsigned long limit,
4871                                     unsigned long index)
4872 {
4873         unsigned long pivot, min;
4874         unsigned char offset;
4875         struct maple_node *mn;
4876         enum maple_type mt;
4877         unsigned long *pivots;
4878         void __rcu **slots;
4879         void *entry;
4880
4881 retry:
4882         if (!mas->offset)
4883                 return NULL;
4884
4885         mn = mas_mn(mas);
4886         mt = mte_node_type(mas->node);
4887         offset = mas->offset - 1;
4888         if (offset >= mt_slots[mt])
4889                 offset = mt_slots[mt] - 1;
4890
4891         slots = ma_slots(mn, mt);
4892         pivots = ma_pivots(mn, mt);
4893         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4894                 mas_rewalk(mas, index);
4895                 goto retry;
4896         }
4897
4898         if (offset == mt_pivots[mt])
4899                 pivot = mas->max;
4900         else
4901                 pivot = pivots[offset];
4902
4903         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4904                 mas_rewalk(mas, index);
4905                 goto retry;
4906         }
4907
4908         while (offset && ((!mas_slot(mas, slots, offset) && pivot >= limit) ||
4909                !pivot))
4910                 pivot = pivots[--offset];
4911
4912         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4913         entry = mas_slot(mas, slots, offset);
4914         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4915                 mas_rewalk(mas, index);
4916                 goto retry;
4917         }
4918
4919         if (likely(entry)) {
4920                 mas->offset = offset;
4921                 mas->last = pivot;
4922                 mas->index = min;
4923         }
4924         return entry;
4925 }
4926
4927 static inline void *mas_prev_entry(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4928 {
4929         void *entry;
4930
4931         if (mas->index < min) {
4932                 mas->index = mas->last = min;
4933                 mas->node = MAS_NONE;
4934                 return NULL;
4935         }
4936 retry:
4937         while (likely(!mas_is_none(mas))) {
4938                 entry = mas_prev_nentry(mas, min, mas->index);
4939                 if (unlikely(mas->last < min))
4940                         goto not_found;
4941
4942                 if (likely(entry))
4943                         return entry;
4944
4945                 if (unlikely(mas_prev_node(mas, min))) {
4946                         mas_rewalk(mas, mas->index);
4947                         goto retry;
4948                 }
4949
4950                 mas->offset++;
4951         }
4952
4953         mas->offset--;
4954 not_found:
4955         mas->index = mas->last = min;
4956         return NULL;
4957 }
4958
4959 /*
4960  * mas_rev_awalk() - Internal function.  Reverse allocation walk.  Find the
4961  * highest gap address of a given size in a given node and descend.
4962  * @mas: The maple state
4963  * @size: The needed size.
4964  *
4965  * Return: True if found in a leaf, false otherwise.
4966  *
4967  */
4968 static bool mas_rev_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
4969 {
4970         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4971         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
4972         unsigned long *pivots, *gaps;
4973         void __rcu **slots;
4974         unsigned long gap = 0;
4975         unsigned long max, min;
4976         unsigned char offset;
4977
4978         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
4979                 return true;
4980
4981         if (ma_is_dense(type)) {
4982                 /* dense nodes. */
4983                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4984                 return true;
4985         }
4986
4987         pivots = ma_pivots(node, type);
4988         slots = ma_slots(node, type);
4989         gaps = ma_gaps(node, type);
4990         offset = mas->offset;
4991         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4992         /* Skip out of bounds. */
4993         while (mas->last < min)
4994                 min = mas_safe_min(mas, pivots, --offset);
4995
4996         max = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
4997         while (mas->index <= max) {
4998                 gap = 0;
4999                 if (gaps)
5000                         gap = gaps[offset];
5001                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
5002                         gap = max - min + 1;
5003
5004                 if (gap) {
5005                         if ((size <= gap) && (size <= mas->last - min + 1))
5006                                 break;
5007
5008                         if (!gaps) {
5009                                 /* Skip the next slot, it cannot be a gap. */
5010                                 if (offset < 2)
5011                                         goto ascend;
5012
5013                                 offset -= 2;
5014                                 max = pivots[offset];
5015                                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5016                                 continue;
5017                         }
5018                 }
5019
5020                 if (!offset)
5021                         goto ascend;
5022
5023                 offset--;
5024                 max = min - 1;
5025                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5026         }
5027
5028         if (unlikely((mas->index > max) || (size - 1 > max - mas->index)))
5029                 goto no_space;
5030
5031         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
5032                 mas->offset = offset;
5033                 mas->min = min;
5034                 mas->max = min + gap - 1;
5035                 return true;
5036         }
5037
5038         /* descend, only happens under lock. */
5039         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
5040         mas->min = min;
5041         mas->max = max;
5042         mas->offset = mas_data_end(mas);
5043         return false;
5044
5045 ascend:
5046         if (!mte_is_root(mas->node))
5047                 return false;
5048
5049 no_space:
5050         mas_set_err(mas, -EBUSY);
5051         return false;
5052 }
5053
5054 static inline bool mas_anode_descend(struct ma_state *mas, unsigned long size)
5055 {
5056         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
5057         unsigned long pivot, min, gap = 0;
5058         unsigned char offset;
5059         unsigned long *gaps;
5060         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
5061         void __rcu **slots = ma_slots(mas_mn(mas), type);
5062         bool found = false;
5063
5064         if (ma_is_dense(type)) {
5065                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
5066                 return true;
5067         }
5068
5069         gaps = ma_gaps(mte_to_node(mas->node), type);
5070         offset = mas->offset;
5071         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5072         for (; offset < mt_slots[type]; offset++) {
5073                 pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
5074                 if (offset && !pivot)
5075                         break;
5076
5077                 /* Not within lower bounds */
5078                 if (mas->index > pivot)
5079                         goto next_slot;
5080
5081                 if (gaps)
5082                         gap = gaps[offset];
5083                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
5084                         gap = min(pivot, mas->last) - max(mas->index, min) + 1;
5085                 else
5086                         goto next_slot;
5087
5088                 if (gap >= size) {
5089                         if (ma_is_leaf(type)) {
5090                                 found = true;
5091                                 goto done;
5092                         }
5093                         if (mas->index <= pivot) {
5094                                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
5095                                 mas->min = min;
5096                                 mas->max = pivot;
5097                                 offset = 0;
5098                                 break;
5099                         }
5100                 }
5101 next_slot:
5102                 min = pivot + 1;
5103                 if (mas->last <= pivot) {
5104                         mas_set_err(mas, -EBUSY);
5105                         return true;
5106                 }
5107         }
5108
5109         if (mte_is_root(mas->node))
5110                 found = true;
5111 done:
5112         mas->offset = offset;
5113         return found;
5114 }
5115
5116 /**
5117  * mas_walk() - Search for @mas->index in the tree.
5118  * @mas: The maple state.
5119  *
5120  * mas->index and mas->last will be set to the range if there is a value.  If
5121  * mas->node is MAS_NONE, reset to MAS_START.
5122  *
5123  * Return: the entry at the location or %NULL.
5124  */
5125 void *mas_walk(struct ma_state *mas)
5126 {
5127         void *entry;
5128
5129 retry:
5130         entry = mas_state_walk(mas);
5131         if (mas_is_start(mas))
5132                 goto retry;
5133
5134         if (mas_is_ptr(mas)) {
5135                 if (!mas->index) {
5136                         mas->last = 0;
5137                 } else {
5138                         mas->index = 1;
5139                         mas->last = ULONG_MAX;
5140                 }
5141                 return entry;
5142         }
5143
5144         if (mas_is_none(mas)) {
5145                 mas->index = 0;
5146                 mas->last = ULONG_MAX;
5147         }
5148
5149         return entry;
5150 }
5151 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_walk);
5152
5153 static inline bool mas_rewind_node(struct ma_state *mas)
5154 {
5155         unsigned char slot;
5156
5157         do {
5158                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5159                         slot = mas->offset;
5160                         if (!slot)
5161                                 return false;
5162                 } else {
5163                         mas_ascend(mas);
5164                         slot = mas->offset;
5165                 }
5166         } while (!slot);
5167
5168         mas->offset = --slot;
5169         return true;
5170 }
5171
5172 /*
5173  * mas_skip_node() - Internal function.  Skip over a node.
5174  * @mas: The maple state.
5175  *
5176  * Return: true if there is another node, false otherwise.
5177  */
5178 static inline bool mas_skip_node(struct ma_state *mas)
5179 {
5180         if (mas_is_err(mas))
5181                 return false;
5182
5183         do {
5184                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5185                         if (mas->offset >= mas_data_end(mas)) {
5186                                 mas_set_err(mas, -EBUSY);
5187                                 return false;
5188                         }
5189                 } else {
5190                         mas_ascend(mas);
5191                 }
5192         } while (mas->offset >= mas_data_end(mas));
5193
5194         mas->offset++;
5195         return true;
5196 }
5197
5198 /*
5199  * mas_awalk() - Allocation walk.  Search from low address to high, for a gap of
5200  * @size
5201  * @mas: The maple state
5202  * @size: The size of the gap required
5203  *
5204  * Search between @mas->index and @mas->last for a gap of @size.
5205  */
5206 static inline void mas_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
5207 {
5208         struct maple_enode *last = NULL;
5209
5210         /*
5211          * There are 4 options:
5212          * go to child (descend)
5213          * go back to parent (ascend)
5214          * no gap found. (return, slot == MAPLE_NODE_SLOTS)
5215          * found the gap. (return, slot != MAPLE_NODE_SLOTS)
5216          */
5217         while (!mas_is_err(mas) && !mas_anode_descend(mas, size)) {
5218                 if (last == mas->node)
5219                         mas_skip_node(mas);
5220                 else
5221                         last = mas->node;
5222         }
5223 }
5224
5225 /*
5226  * mas_fill_gap() - Fill a located gap with @entry.
5227  * @mas: The maple state
5228  * @entry: The value to store
5229  * @slot: The offset into the node to store the @entry
5230  * @size: The size of the entry
5231  * @index: The start location
5232  */
5233 static inline void mas_fill_gap(struct ma_state *mas, void *entry,
5234                 unsigned char slot, unsigned long size, unsigned long *index)
5235 {
5236         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5237         unsigned char pslot = mte_parent_slot(mas->node);
5238         struct maple_enode *mn = mas->node;
5239         unsigned long *pivots;
5240         enum maple_type ptype;
5241         /*
5242          * mas->index is the start address for the search
5243          *  which may no longer be needed.
5244          * mas->last is the end address for the search
5245          */
5246
5247         *index = mas->index;
5248         mas->last = mas->index + size - 1;
5249
5250         /*
5251          * It is possible that using mas->max and mas->min to correctly
5252          * calculate the index and last will cause an issue in the gap
5253          * calculation, so fix the ma_state here
5254          */
5255         mas_ascend(mas);
5256         ptype = mte_node_type(mas->node);
5257         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), ptype);
5258         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, pslot, ptype);
5259         mas->min = mas_safe_min(mas, pivots, pslot);
5260         mas->node = mn;
5261         mas->offset = slot;
5262         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5263 }
5264
5265 /*
5266  * mas_sparse_area() - Internal function.  Return upper or lower limit when
5267  * searching for a gap in an empty tree.
5268  * @mas: The maple state
5269  * @min: the minimum range
5270  * @max: The maximum range
5271  * @size: The size of the gap
5272  * @fwd: Searching forward or back
5273  */
5274 static inline void mas_sparse_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5275                                 unsigned long max, unsigned long size, bool fwd)
5276 {
5277         unsigned long start = 0;
5278
5279         if (!unlikely(mas_is_none(mas)))
5280                 start++;
5281         /* mas_is_ptr */
5282
5283         if (start < min)
5284                 start = min;
5285
5286         if (fwd) {
5287                 mas->index = start;
5288                 mas->last = start + size - 1;
5289                 return;
5290         }
5291
5292         mas->index = max;
5293 }
5294
5295 /*
5296  * mas_empty_area() - Get the lowest address within the range that is
5297  * sufficient for the size requested.
5298  * @mas: The maple state
5299  * @min: The lowest value of the range
5300  * @max: The highest value of the range
5301  * @size: The size needed
5302  */
5303 int mas_empty_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5304                 unsigned long max, unsigned long size)
5305 {
5306         unsigned char offset;
5307         unsigned long *pivots;
5308         enum maple_type mt;
5309
5310         if (mas_is_start(mas))
5311                 mas_start(mas);
5312         else if (mas->offset >= 2)
5313                 mas->offset -= 2;
5314         else if (!mas_skip_node(mas))
5315                 return -EBUSY;
5316
5317         /* Empty set */
5318         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5319                 mas_sparse_area(mas, min, max, size, true);
5320                 return 0;
5321         }
5322
5323         /* The start of the window can only be within these values */
5324         mas->index = min;
5325         mas->last = max;
5326         mas_awalk(mas, size);
5327
5328         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5329                 return xa_err(mas->node);
5330
5331         offset = mas->offset;
5332         if (unlikely(offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5333                 return -EBUSY;
5334
5335         mt = mte_node_type(mas->node);
5336         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), mt);
5337         if (offset)
5338                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
5339
5340         if (offset < mt_pivots[mt])
5341                 mas->max = pivots[offset];
5342
5343         if (mas->index < mas->min)
5344                 mas->index = mas->min;
5345
5346         mas->last = mas->index + size - 1;
5347         return 0;
5348 }
5349 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area);
5350
5351 /*
5352  * mas_empty_area_rev() - Get the highest address within the range that is
5353  * sufficient for the size requested.
5354  * @mas: The maple state
5355  * @min: The lowest value of the range
5356  * @max: The highest value of the range
5357  * @size: The size needed
5358  */
5359 int mas_empty_area_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5360                 unsigned long max, unsigned long size)
5361 {
5362         struct maple_enode *last = mas->node;
5363
5364         if (mas_is_start(mas)) {
5365                 mas_start(mas);
5366                 mas->offset = mas_data_end(mas);
5367         } else if (mas->offset >= 2) {
5368                 mas->offset -= 2;
5369         } else if (!mas_rewind_node(mas)) {
5370                 return -EBUSY;
5371         }
5372
5373         /* Empty set. */
5374         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5375                 mas_sparse_area(mas, min, max, size, false);
5376                 return 0;
5377         }
5378
5379         /* The start of the window can only be within these values. */
5380         mas->index = min;
5381         mas->last = max;
5382
5383         while (!mas_rev_awalk(mas, size)) {
5384                 if (last == mas->node) {
5385                         if (!mas_rewind_node(mas))
5386                                 return -EBUSY;
5387                 } else {
5388                         last = mas->node;
5389                 }
5390         }
5391
5392         if (mas_is_err(mas))
5393                 return xa_err(mas->node);
5394
5395         if (unlikely(mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5396                 return -EBUSY;
5397
5398         /*
5399          * mas_rev_awalk() has set mas->min and mas->max to the gap values.  If
5400          * the maximum is outside the window we are searching, then use the last
5401          * location in the search.
5402          * mas->max and mas->min is the range of the gap.
5403          * mas->index and mas->last are currently set to the search range.
5404          */
5405
5406         /* Trim the upper limit to the max. */
5407         if (mas->max <= mas->last)
5408                 mas->last = mas->max;
5409
5410         mas->index = mas->last - size + 1;
5411         return 0;
5412 }
5413 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area_rev);
5414
5415 static inline int mas_alloc(struct ma_state *mas, void *entry,
5416                 unsigned long size, unsigned long *index)
5417 {
5418         unsigned long min;
5419
5420         mas_start(mas);
5421         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5422                 mas_root_expand(mas, entry);
5423                 if (mas_is_err(mas))
5424                         return xa_err(mas->node);
5425
5426                 if (!mas->index)
5427                         return mte_pivot(mas->node, 0);
5428                 return mte_pivot(mas->node, 1);
5429         }
5430
5431         /* Must be walking a tree. */
5432         mas_awalk(mas, size);
5433         if (mas_is_err(mas))
5434                 return xa_err(mas->node);
5435
5436         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5437                 goto no_gap;
5438
5439         /*
5440          * At this point, mas->node points to the right node and we have an
5441          * offset that has a sufficient gap.
5442          */
5443         min = mas->min;
5444         if (mas->offset)
5445                 min = mte_pivot(mas->node, mas->offset - 1) + 1;
5446
5447         if (mas->index < min)
5448                 mas->index = min;
5449
5450         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5451         return 0;
5452
5453 no_gap:
5454         return -EBUSY;
5455 }
5456
5457 static inline int mas_rev_alloc(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5458                                 unsigned long max, void *entry,
5459                                 unsigned long size, unsigned long *index)
5460 {
5461         int ret = 0;
5462
5463         ret = mas_empty_area_rev(mas, min, max, size);
5464         if (ret)
5465                 return ret;
5466
5467         if (mas_is_err(mas))
5468                 return xa_err(mas->node);
5469
5470         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5471                 goto no_gap;
5472
5473         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5474         return 0;
5475
5476 no_gap:
5477         return -EBUSY;
5478 }
5479
5480 /*
5481  * mte_dead_leaves() - Mark all leaves of a node as dead.
5482  * @mas: The maple state
5483  * @slots: Pointer to the slot array
5484  * @type: The maple node type
5485  *
5486  * Must hold the write lock.
5487  *
5488  * Return: The number of leaves marked as dead.
5489  */
5490 static inline
5491 unsigned char mte_dead_leaves(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5492                               void __rcu **slots)
5493 {
5494         struct maple_node *node;
5495         enum maple_type type;
5496         void *entry;
5497         int offset;
5498
5499         for (offset = 0; offset < mt_slot_count(enode); offset++) {
5500                 entry = mt_slot(mt, slots, offset);
5501                 type = mte_node_type(entry);
5502                 node = mte_to_node(entry);
5503                 /* Use both node and type to catch LE & BE metadata */
5504                 if (!node || !type)
5505                         break;
5506
5507                 mte_set_node_dead(entry);
5508                 node->type = type;
5509                 rcu_assign_pointer(slots[offset], node);
5510         }
5511
5512         return offset;
5513 }
5514
5515 /**
5516  * mte_dead_walk() - Walk down a dead tree to just before the leaves
5517  * @enode: The maple encoded node
5518  * @offset: The starting offset
5519  *
5520  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5521  */
5522 static void __rcu **mte_dead_walk(struct maple_enode **enode, unsigned char offset)
5523 {
5524         struct maple_node *node, *next;
5525         void __rcu **slots = NULL;
5526
5527         next = mte_to_node(*enode);
5528         do {
5529                 *enode = ma_enode_ptr(next);
5530                 node = mte_to_node(*enode);
5531                 slots = ma_slots(node, node->type);
5532                 next = rcu_dereference_protected(slots[offset],
5533                                         lock_is_held(&rcu_callback_map));
5534                 offset = 0;
5535         } while (!ma_is_leaf(next->type));
5536
5537         return slots;
5538 }
5539
5540 /**
5541  * mt_free_walk() - Walk & free a tree in the RCU callback context
5542  * @head: The RCU head that's within the node.
5543  *
5544  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5545  */
5546 static void mt_free_walk(struct rcu_head *head)
5547 {
5548         void __rcu **slots;
5549         struct maple_node *node, *start;
5550         struct maple_enode *enode;
5551         unsigned char offset;
5552         enum maple_type type;
5553
5554         node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
5555
5556         if (ma_is_leaf(node->type))
5557                 goto free_leaf;
5558
5559         start = node;
5560         enode = mt_mk_node(node, node->type);
5561         slots = mte_dead_walk(&enode, 0);
5562         node = mte_to_node(enode);
5563         do {
5564                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5565                 offset = node->parent_slot + 1;
5566                 enode = node->piv_parent;
5567                 if (mte_to_node(enode) == node)
5568                         goto free_leaf;
5569
5570                 type = mte_node_type(enode);
5571                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5572                 if ((offset < mt_slots[type]) &&
5573                     rcu_dereference_protected(slots[offset],
5574                                               lock_is_held(&rcu_callback_map)))
5575                         slots = mte_dead_walk(&enode, offset);
5576                 node = mte_to_node(enode);
5577         } while ((node != start) || (node->slot_len < offset));
5578
5579         slots = ma_slots(node, node->type);
5580         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5581
5582 free_leaf:
5583         mt_free_rcu(&node->rcu);
5584 }
5585
5586 static inline void __rcu **mte_destroy_descend(struct maple_enode **enode,
5587         struct maple_tree *mt, struct maple_enode *prev, unsigned char offset)
5588 {
5589         struct maple_node *node;
5590         struct maple_enode *next = *enode;
5591         void __rcu **slots = NULL;
5592         enum maple_type type;
5593         unsigned char next_offset = 0;
5594
5595         do {
5596                 *enode = next;
5597                 node = mte_to_node(*enode);
5598                 type = mte_node_type(*enode);
5599                 slots = ma_slots(node, type);
5600                 next = mt_slot_locked(mt, slots, next_offset);
5601                 if ((mte_dead_node(next)))
5602                         next = mt_slot_locked(mt, slots, ++next_offset);
5603
5604                 mte_set_node_dead(*enode);
5605                 node->type = type;
5606                 node->piv_parent = prev;
5607                 node->parent_slot = offset;
5608                 offset = next_offset;
5609                 next_offset = 0;
5610                 prev = *enode;
5611         } while (!mte_is_leaf(next));
5612
5613         return slots;
5614 }
5615
5616 static void mt_destroy_walk(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5617                             bool free)
5618 {
5619         void __rcu **slots;
5620         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5621         struct maple_enode *start;
5622
5623         if (mte_is_leaf(enode)) {
5624                 node->type = mte_node_type(enode);
5625                 goto free_leaf;
5626         }
5627
5628         start = enode;
5629         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, start, 0);
5630         node = mte_to_node(enode); // Updated in the above call.
5631         do {
5632                 enum maple_type type;
5633                 unsigned char offset;
5634                 struct maple_enode *parent, *tmp;
5635
5636                 node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5637                 if (free)
5638                         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5639                 offset = node->parent_slot + 1;
5640                 enode = node->piv_parent;
5641                 if (mte_to_node(enode) == node)
5642                         goto free_leaf;
5643
5644                 type = mte_node_type(enode);
5645                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5646                 if (offset >= mt_slots[type])
5647                         goto next;
5648
5649                 tmp = mt_slot_locked(mt, slots, offset);
5650                 if (mte_node_type(tmp) && mte_to_node(tmp)) {
5651                         parent = enode;
5652                         enode = tmp;
5653                         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, parent, offset);
5654                 }
5655 next:
5656                 node = mte_to_node(enode);
5657         } while (start != enode);
5658
5659         node = mte_to_node(enode);
5660         node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5661         if (free)
5662                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5663
5664 free_leaf:
5665         if (free)
5666                 mt_free_rcu(&node->rcu);
5667         else
5668                 mt_clear_meta(mt, node, node->type);
5669 }
5670
5671 /*
5672  * mte_destroy_walk() - Free a tree or sub-tree.
5673  * @enode - the encoded maple node (maple_enode) to start
5674  * @mn - the tree to free - needed for node types.
5675  *
5676  * Must hold the write lock.
5677  */
5678 static inline void mte_destroy_walk(struct maple_enode *enode,
5679                                     struct maple_tree *mt)
5680 {
5681         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5682
5683         if (mt_in_rcu(mt)) {
5684                 mt_destroy_walk(enode, mt, false);
5685                 call_rcu(&node->rcu, mt_free_walk);
5686         } else {
5687                 mt_destroy_walk(enode, mt, true);
5688         }
5689 }
5690
5691 static void mas_wr_store_setup(struct ma_wr_state *wr_mas)
5692 {
5693         if (unlikely(mas_is_paused(wr_mas->mas)))
5694                 mas_reset(wr_mas->mas);
5695
5696         if (!mas_is_start(wr_mas->mas)) {
5697                 if (mas_is_none(wr_mas->mas)) {
5698                         mas_reset(wr_mas->mas);
5699                 } else {
5700                         wr_mas->r_max = wr_mas->mas->max;
5701                         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
5702                         if (mas_is_span_wr(wr_mas))
5703                                 mas_reset(wr_mas->mas);
5704                 }
5705         }
5706
5707 }
5708
5709 /* Interface */
5710
5711 /**
5712  * mas_store() - Store an @entry.
5713  * @mas: The maple state.
5714  * @entry: The entry to store.
5715  *
5716  * The @mas->index and @mas->last is used to set the range for the @entry.
5717  * Note: The @mas should have pre-allocated entries to ensure there is memory to
5718  * store the entry.  Please see mas_expected_entries()/mas_destroy() for more details.
5719  *
5720  * Return: the first entry between mas->index and mas->last or %NULL.
5721  */
5722 void *mas_store(struct ma_state *mas, void *entry)
5723 {
5724         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5725
5726         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5727 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
5728         if (mas->index > mas->last)
5729                 pr_err("Error %lu > %lu %p\n", mas->index, mas->last, entry);
5730         MT_BUG_ON(mas->tree, mas->index > mas->last);
5731         if (mas->index > mas->last) {
5732                 mas_set_err(mas, -EINVAL);
5733                 return NULL;
5734         }
5735
5736 #endif
5737
5738         /*
5739          * Storing is the same operation as insert with the added caveat that it
5740          * can overwrite entries.  Although this seems simple enough, one may
5741          * want to examine what happens if a single store operation was to
5742          * overwrite multiple entries within a self-balancing B-Tree.
5743          */
5744         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5745         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5746         return wr_mas.content;
5747 }
5748 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store);
5749
5750 /**
5751  * mas_store_gfp() - Store a value into the tree.
5752  * @mas: The maple state
5753  * @entry: The entry to store
5754  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations if necessary.
5755  *
5756  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
5757  * be allocated.
5758  */
5759 int mas_store_gfp(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5760 {
5761         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5762
5763         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5764         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5765 retry:
5766         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5767         if (unlikely(mas_nomem(mas, gfp)))
5768                 goto retry;
5769
5770         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5771                 return xa_err(mas->node);
5772
5773         return 0;
5774 }
5775 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_gfp);
5776
5777 /**
5778  * mas_store_prealloc() - Store a value into the tree using memory
5779  * preallocated in the maple state.
5780  * @mas: The maple state
5781  * @entry: The entry to store.
5782  */
5783 void mas_store_prealloc(struct ma_state *mas, void *entry)
5784 {
5785         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5786
5787         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5788         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5789         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5790         BUG_ON(mas_is_err(mas));
5791         mas_destroy(mas);
5792 }
5793 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_prealloc);
5794
5795 /**
5796  * mas_preallocate() - Preallocate enough nodes for a store operation
5797  * @mas: The maple state
5798  * @entry: The entry that will be stored
5799  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
5800  *
5801  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5802  */
5803 int mas_preallocate(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5804 {
5805         int ret;
5806
5807         mas_node_count_gfp(mas, 1 + mas_mt_height(mas) * 3, gfp);
5808         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5809         if (likely(!mas_is_err(mas)))
5810                 return 0;
5811
5812         mas_set_alloc_req(mas, 0);
5813         ret = xa_err(mas->node);
5814         mas_reset(mas);
5815         mas_destroy(mas);
5816         mas_reset(mas);
5817         return ret;
5818 }
5819
5820 /*
5821  * mas_destroy() - destroy a maple state.
5822  * @mas: The maple state
5823  *
5824  * Upon completion, check the left-most node and rebalance against the node to
5825  * the right if necessary.  Frees any allocated nodes associated with this maple
5826  * state.
5827  */
5828 void mas_destroy(struct ma_state *mas)
5829 {
5830         struct maple_alloc *node;
5831         unsigned long total;
5832
5833         /*
5834          * When using mas_for_each() to insert an expected number of elements,
5835          * it is possible that the number inserted is less than the expected
5836          * number.  To fix an invalid final node, a check is performed here to
5837          * rebalance the previous node with the final node.
5838          */
5839         if (mas->mas_flags & MA_STATE_REBALANCE) {
5840                 unsigned char end;
5841
5842                 if (mas_is_start(mas))
5843                         mas_start(mas);
5844
5845                 mtree_range_walk(mas);
5846                 end = mas_data_end(mas) + 1;
5847                 if (end < mt_min_slot_count(mas->node) - 1)
5848                         mas_destroy_rebalance(mas, end);
5849
5850                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
5851         }
5852         mas->mas_flags &= ~(MA_STATE_BULK|MA_STATE_PREALLOC);
5853
5854         total = mas_allocated(mas);
5855         while (total) {
5856                 node = mas->alloc;
5857                 mas->alloc = node->slot[0];
5858                 if (node->node_count > 1) {
5859                         size_t count = node->node_count - 1;
5860
5861                         mt_free_bulk(count, (void __rcu **)&node->slot[1]);
5862                         total -= count;
5863                 }
5864                 kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
5865                 total--;
5866         }
5867
5868         mas->alloc = NULL;
5869 }
5870 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_destroy);
5871
5872 /*
5873  * mas_expected_entries() - Set the expected number of entries that will be inserted.
5874  * @mas: The maple state
5875  * @nr_entries: The number of expected entries.
5876  *
5877  * This will attempt to pre-allocate enough nodes to store the expected number
5878  * of entries.  The allocations will occur using the bulk allocator interface
5879  * for speed.  Please call mas_destroy() on the @mas after inserting the entries
5880  * to ensure any unused nodes are freed.
5881  *
5882  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5883  */
5884 int mas_expected_entries(struct ma_state *mas, unsigned long nr_entries)
5885 {
5886         int nonleaf_cap = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 2;
5887         struct maple_enode *enode = mas->node;
5888         int nr_nodes;
5889         int ret;
5890
5891         /*
5892          * Sometimes it is necessary to duplicate a tree to a new tree, such as
5893          * forking a process and duplicating the VMAs from one tree to a new
5894          * tree.  When such a situation arises, it is known that the new tree is
5895          * not going to be used until the entire tree is populated.  For
5896          * performance reasons, it is best to use a bulk load with RCU disabled.
5897          * This allows for optimistic splitting that favours the left and reuse
5898          * of nodes during the operation.
5899          */
5900
5901         /* Optimize splitting for bulk insert in-order */
5902         mas->mas_flags |= MA_STATE_BULK;
5903
5904         /*
5905          * Avoid overflow, assume a gap between each entry and a trailing null.
5906          * If this is wrong, it just means allocation can happen during
5907          * insertion of entries.
5908          */
5909         nr_nodes = max(nr_entries, nr_entries * 2 + 1);
5910         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
5911                 nonleaf_cap = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2;
5912
5913         /* Leaves; reduce slots to keep space for expansion */
5914         nr_nodes = DIV_ROUND_UP(nr_nodes, MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2);
5915         /* Internal nodes */
5916         nr_nodes += DIV_ROUND_UP(nr_nodes, nonleaf_cap);
5917         /* Add working room for split (2 nodes) + new parents */
5918         mas_node_count(mas, nr_nodes + 3);
5919
5920         /* Detect if allocations run out */
5921         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5922
5923         if (!mas_is_err(mas))
5924                 return 0;
5925
5926         ret = xa_err(mas->node);
5927         mas->node = enode;
5928         mas_destroy(mas);
5929         return ret;
5930
5931 }
5932 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_expected_entries);
5933
5934 /**
5935  * mas_next() - Get the next entry.
5936  * @mas: The maple state
5937  * @max: The maximum index to check.
5938  *
5939  * Returns the next entry after @mas->index.
5940  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5941  * Can return the zero entry.
5942  *
5943  * Return: The next entry or %NULL
5944  */
5945 void *mas_next(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5946 {
5947         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5948                 mas->node = MAS_START;
5949
5950         if (mas_is_start(mas))
5951                 mas_walk(mas); /* Retries on dead nodes handled by mas_walk */
5952
5953         if (mas_is_ptr(mas)) {
5954                 if (!mas->index) {
5955                         mas->index = 1;
5956                         mas->last = ULONG_MAX;
5957                 }
5958                 return NULL;
5959         }
5960
5961         if (mas->last == ULONG_MAX)
5962                 return NULL;
5963
5964         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
5965         return mas_next_entry(mas, max);
5966 }
5967 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next);
5968
5969 /**
5970  * mt_next() - get the next value in the maple tree
5971  * @mt: The maple tree
5972  * @index: The start index
5973  * @max: The maximum index to check
5974  *
5975  * Return: The entry at @index or higher, or %NULL if nothing is found.
5976  */
5977 void *mt_next(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long max)
5978 {
5979         void *entry = NULL;
5980         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5981
5982         rcu_read_lock();
5983         entry = mas_next(&mas, max);
5984         rcu_read_unlock();
5985         return entry;
5986 }
5987 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_next);
5988
5989 /**
5990  * mas_prev() - Get the previous entry
5991  * @mas: The maple state
5992  * @min: The minimum value to check.
5993  *
5994  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5995  * Will reset mas to MAS_START if the node is MAS_NONE.  Will stop on not
5996  * searchable nodes.
5997  *
5998  * Return: the previous value or %NULL.
5999  */
6000 void *mas_prev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6001 {
6002         if (!mas->index) {
6003                 /* Nothing comes before 0 */
6004                 mas->last = 0;
6005                 mas->node = MAS_NONE;
6006                 return NULL;
6007         }
6008
6009         if (unlikely(mas_is_ptr(mas)))
6010                 return NULL;
6011
6012         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
6013                 mas->node = MAS_START;
6014
6015         if (mas_is_start(mas)) {
6016                 mas_walk(mas);
6017                 if (!mas->index)
6018                         return NULL;
6019         }
6020
6021         if (mas_is_ptr(mas)) {
6022                 if (!mas->index) {
6023                         mas->last = 0;
6024                         return NULL;
6025                 }
6026
6027                 mas->index = mas->last = 0;
6028                 return mas_root_locked(mas);
6029         }
6030         return mas_prev_entry(mas, min);
6031 }
6032 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev);
6033
6034 /**
6035  * mt_prev() - get the previous value in the maple tree
6036  * @mt: The maple tree
6037  * @index: The start index
6038  * @min: The minimum index to check
6039  *
6040  * Return: The entry at @index or lower, or %NULL if nothing is found.
6041  */
6042 void *mt_prev(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long min)
6043 {
6044         void *entry = NULL;
6045         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6046
6047         rcu_read_lock();
6048         entry = mas_prev(&mas, min);
6049         rcu_read_unlock();
6050         return entry;
6051 }
6052 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_prev);
6053
6054 /**
6055  * mas_pause() - Pause a mas_find/mas_for_each to drop the lock.
6056  * @mas: The maple state to pause
6057  *
6058  * Some users need to pause a walk and drop the lock they're holding in
6059  * order to yield to a higher priority thread or carry out an operation
6060  * on an entry.  Those users should call this function before they drop
6061  * the lock.  It resets the @mas to be suitable for the next iteration
6062  * of the loop after the user has reacquired the lock.  If most entries
6063  * found during a walk require you to call mas_pause(), the mt_for_each()
6064  * iterator may be more appropriate.
6065  *
6066  */
6067 void mas_pause(struct ma_state *mas)
6068 {
6069         mas->node = MAS_PAUSE;
6070 }
6071 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_pause);
6072
6073 /**
6074  * mas_find() - On the first call, find the entry at or after mas->index up to
6075  * %max.  Otherwise, find the entry after mas->index.
6076  * @mas: The maple state
6077  * @max: The maximum value to check.
6078  *
6079  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6080  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6081  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6082  *
6083  * Return: The entry or %NULL.
6084  */
6085 void *mas_find(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6086 {
6087         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
6088                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
6089                         mas->node = MAS_NONE;
6090                         return NULL;
6091                 }
6092                 mas->node = MAS_START;
6093                 mas->index = ++mas->last;
6094         }
6095
6096         if (unlikely(mas_is_none(mas)))
6097                 mas->node = MAS_START;
6098
6099         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6100                 /* First run or continue */
6101                 void *entry;
6102
6103                 if (mas->index > max)
6104                         return NULL;
6105
6106                 entry = mas_walk(mas);
6107                 if (entry)
6108                         return entry;
6109         }
6110
6111         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6112                 return NULL;
6113
6114         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
6115         return mas_next_entry(mas, max);
6116 }
6117 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find);
6118
6119 /**
6120  * mas_find_rev: On the first call, find the first non-null entry at or below
6121  * mas->index down to %min.  Otherwise find the first non-null entry below
6122  * mas->index down to %min.
6123  * @mas: The maple state
6124  * @min: The minimum value to check.
6125  *
6126  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6127  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6128  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6129  *
6130  * Return: The entry or %NULL.
6131  */
6132 void *mas_find_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6133 {
6134         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
6135                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
6136                         mas->node = MAS_NONE;
6137                         return NULL;
6138                 }
6139                 mas->node = MAS_START;
6140                 mas->last = --mas->index;
6141         }
6142
6143         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6144                 /* First run or continue */
6145                 void *entry;
6146
6147                 if (mas->index < min)
6148                         return NULL;
6149
6150                 entry = mas_walk(mas);
6151                 if (entry)
6152                         return entry;
6153         }
6154
6155         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6156                 return NULL;
6157
6158         if (mas->index < min)
6159                 return NULL;
6160
6161         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
6162         return mas_prev_entry(mas, min);
6163 }
6164 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_rev);
6165
6166 /**
6167  * mas_erase() - Find the range in which index resides and erase the entire
6168  * range.
6169  * @mas: The maple state
6170  *
6171  * Must hold the write lock.
6172  * Searches for @mas->index, sets @mas->index and @mas->last to the range and
6173  * erases that range.
6174  *
6175  * Return: the entry that was erased or %NULL, @mas->index and @mas->last are updated.
6176  */
6177 void *mas_erase(struct ma_state *mas)
6178 {
6179         void *entry;
6180         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, NULL);
6181
6182         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
6183                 mas->node = MAS_START;
6184
6185         /* Retry unnecessary when holding the write lock. */
6186         entry = mas_state_walk(mas);
6187         if (!entry)
6188                 return NULL;
6189
6190 write_retry:
6191         /* Must reset to ensure spanning writes of last slot are detected */
6192         mas_reset(mas);
6193         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
6194         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6195         if (mas_nomem(mas, GFP_KERNEL))
6196                 goto write_retry;
6197
6198         return entry;
6199 }
6200 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_erase);
6201
6202 /**
6203  * mas_nomem() - Check if there was an error allocating and do the allocation
6204  * if necessary If there are allocations, then free them.
6205  * @mas: The maple state
6206  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6207  * Return: true on allocation, false otherwise.
6208  */
6209 bool mas_nomem(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
6210         __must_hold(mas->tree->lock)
6211 {
6212         if (likely(mas->node != MA_ERROR(-ENOMEM))) {
6213                 mas_destroy(mas);
6214                 return false;
6215         }
6216
6217         if (gfpflags_allow_blocking(gfp) && !mt_external_lock(mas->tree)) {
6218                 mtree_unlock(mas->tree);
6219                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6220                 mtree_lock(mas->tree);
6221         } else {
6222                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6223         }
6224
6225         if (!mas_allocated(mas))
6226                 return false;
6227
6228         mas->node = MAS_START;
6229         return true;
6230 }
6231
6232 void __init maple_tree_init(void)
6233 {
6234         maple_node_cache = kmem_cache_create("maple_node",
6235                         sizeof(struct maple_node), sizeof(struct maple_node),
6236                         SLAB_PANIC, NULL);
6237 }
6238
6239 /**
6240  * mtree_load() - Load a value stored in a maple tree
6241  * @mt: The maple tree
6242  * @index: The index to load
6243  *
6244  * Return: the entry or %NULL
6245  */
6246 void *mtree_load(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6247 {
6248         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6249         void *entry;
6250
6251         trace_ma_read(__func__, &mas);
6252         rcu_read_lock();
6253 retry:
6254         entry = mas_start(&mas);
6255         if (unlikely(mas_is_none(&mas)))
6256                 goto unlock;
6257
6258         if (unlikely(mas_is_ptr(&mas))) {
6259                 if (index)
6260                         entry = NULL;
6261
6262                 goto unlock;
6263         }
6264
6265         entry = mtree_lookup_walk(&mas);
6266         if (!entry && unlikely(mas_is_start(&mas)))
6267                 goto retry;
6268 unlock:
6269         rcu_read_unlock();
6270         if (xa_is_zero(entry))
6271                 return NULL;
6272
6273         return entry;
6274 }
6275 EXPORT_SYMBOL(mtree_load);
6276
6277 /**
6278  * mtree_store_range() - Store an entry at a given range.
6279  * @mt: The maple tree
6280  * @index: The start of the range
6281  * @last: The end of the range
6282  * @entry: The entry to store
6283  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6284  *
6285  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6286  * be allocated.
6287  */
6288 int mtree_store_range(struct maple_tree *mt, unsigned long index,
6289                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6290 {
6291         MA_STATE(mas, mt, index, last);
6292         MA_WR_STATE(wr_mas, &mas, entry);
6293
6294         trace_ma_write(__func__, &mas, 0, entry);
6295         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6296                 return -EINVAL;
6297
6298         if (index > last)
6299                 return -EINVAL;
6300
6301         mtree_lock(mt);
6302 retry:
6303         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6304         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6305                 goto retry;
6306
6307         mtree_unlock(mt);
6308         if (mas_is_err(&mas))
6309                 return xa_err(mas.node);
6310
6311         return 0;
6312 }
6313 EXPORT_SYMBOL(mtree_store_range);
6314
6315 /**
6316  * mtree_store() - Store an entry at a given index.
6317  * @mt: The maple tree
6318  * @index: The index to store the value
6319  * @entry: The entry to store
6320  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6321  *
6322  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6323  * be allocated.
6324  */
6325 int mtree_store(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6326                  gfp_t gfp)
6327 {
6328         return mtree_store_range(mt, index, index, entry, gfp);
6329 }
6330 EXPORT_SYMBOL(mtree_store);
6331
6332 /**
6333  * mtree_insert_range() - Insert an entry at a give range if there is no value.
6334  * @mt: The maple tree
6335  * @first: The start of the range
6336  * @last: The end of the range
6337  * @entry: The entry to store
6338  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6339  *
6340  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6341  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6342  */
6343 int mtree_insert_range(struct maple_tree *mt, unsigned long first,
6344                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6345 {
6346         MA_STATE(ms, mt, first, last);
6347
6348         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6349                 return -EINVAL;
6350
6351         if (first > last)
6352                 return -EINVAL;
6353
6354         mtree_lock(mt);
6355 retry:
6356         mas_insert(&ms, entry);
6357         if (mas_nomem(&ms, gfp))
6358                 goto retry;
6359
6360         mtree_unlock(mt);
6361         if (mas_is_err(&ms))
6362                 return xa_err(ms.node);
6363
6364         return 0;
6365 }
6366 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert_range);
6367
6368 /**
6369  * mtree_insert() - Insert an entry at a give index if there is no value.
6370  * @mt: The maple tree
6371  * @index : The index to store the value
6372  * @entry: The entry to store
6373  * @gfp: The FGP_FLAGS to use for allocations.
6374  *
6375  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6376  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6377  */
6378 int mtree_insert(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6379                  gfp_t gfp)
6380 {
6381         return mtree_insert_range(mt, index, index, entry, gfp);
6382 }
6383 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert);
6384
6385 int mtree_alloc_range(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6386                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6387                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6388 {
6389         int ret = 0;
6390
6391         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6392         if (!mt_is_alloc(mt))
6393                 return -EINVAL;
6394
6395         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6396                 return -EINVAL;
6397
6398         if (min > max)
6399                 return -EINVAL;
6400
6401         if (max < size)
6402                 return -EINVAL;
6403
6404         if (!size)
6405                 return -EINVAL;
6406
6407         mtree_lock(mt);
6408 retry:
6409         mas.offset = 0;
6410         mas.index = min;
6411         mas.last = max - size;
6412         ret = mas_alloc(&mas, entry, size, startp);
6413         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6414                 goto retry;
6415
6416         mtree_unlock(mt);
6417         return ret;
6418 }
6419 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_range);
6420
6421 int mtree_alloc_rrange(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6422                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6423                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6424 {
6425         int ret = 0;
6426
6427         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6428         if (!mt_is_alloc(mt))
6429                 return -EINVAL;
6430
6431         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6432                 return -EINVAL;
6433
6434         if (min >= max)
6435                 return -EINVAL;
6436
6437         if (max < size - 1)
6438                 return -EINVAL;
6439
6440         if (!size)
6441                 return -EINVAL;
6442
6443         mtree_lock(mt);
6444 retry:
6445         ret = mas_rev_alloc(&mas, min, max, entry, size, startp);
6446         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6447                 goto retry;
6448
6449         mtree_unlock(mt);
6450         return ret;
6451 }
6452 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_rrange);
6453
6454 /**
6455  * mtree_erase() - Find an index and erase the entire range.
6456  * @mt: The maple tree
6457  * @index: The index to erase
6458  *
6459  * Erasing is the same as a walk to an entry then a store of a NULL to that
6460  * ENTIRE range.  In fact, it is implemented as such using the advanced API.
6461  *
6462  * Return: The entry stored at the @index or %NULL
6463  */
6464 void *mtree_erase(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6465 {
6466         void *entry = NULL;
6467
6468         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6469         trace_ma_op(__func__, &mas);
6470
6471         mtree_lock(mt);
6472         entry = mas_erase(&mas);
6473         mtree_unlock(mt);
6474
6475         return entry;
6476 }
6477 EXPORT_SYMBOL(mtree_erase);
6478
6479 /**
6480  * __mt_destroy() - Walk and free all nodes of a locked maple tree.
6481  * @mt: The maple tree
6482  *
6483  * Note: Does not handle locking.
6484  */
6485 void __mt_destroy(struct maple_tree *mt)
6486 {
6487         void *root = mt_root_locked(mt);
6488
6489         rcu_assign_pointer(mt->ma_root, NULL);
6490         if (xa_is_node(root))
6491                 mte_destroy_walk(root, mt);
6492
6493         mt->ma_flags = 0;
6494 }
6495 EXPORT_SYMBOL_GPL(__mt_destroy);
6496
6497 /**
6498  * mtree_destroy() - Destroy a maple tree
6499  * @mt: The maple tree
6500  *
6501  * Frees all resources used by the tree.  Handles locking.
6502  */
6503 void mtree_destroy(struct maple_tree *mt)
6504 {
6505         mtree_lock(mt);
6506         __mt_destroy(mt);
6507         mtree_unlock(mt);
6508 }
6509 EXPORT_SYMBOL(mtree_destroy);
6510
6511 /**
6512  * mt_find() - Search from the start up until an entry is found.
6513  * @mt: The maple tree
6514  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6515  * @max: The maximum value to check
6516  *
6517  * Handles locking.  @index will be incremented to one beyond the range.
6518  *
6519  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6520  */
6521 void *mt_find(struct maple_tree *mt, unsigned long *index, unsigned long max)
6522 {
6523         MA_STATE(mas, mt, *index, *index);
6524         void *entry;
6525 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6526         unsigned long copy = *index;
6527 #endif
6528
6529         trace_ma_read(__func__, &mas);
6530
6531         if ((*index) > max)
6532                 return NULL;
6533
6534         rcu_read_lock();
6535 retry:
6536         entry = mas_state_walk(&mas);
6537         if (mas_is_start(&mas))
6538                 goto retry;
6539
6540         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6541                 entry = NULL;
6542
6543         if (entry)
6544                 goto unlock;
6545
6546         while (mas_searchable(&mas) && (mas.index < max)) {
6547                 entry = mas_next_entry(&mas, max);
6548                 if (likely(entry && !xa_is_zero(entry)))
6549                         break;
6550         }
6551
6552         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6553                 entry = NULL;
6554 unlock:
6555         rcu_read_unlock();
6556         if (likely(entry)) {
6557                 *index = mas.last + 1;
6558 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6559                 if ((*index) && (*index) <= copy)
6560                         pr_err("index not increased! %lx <= %lx\n",
6561                                *index, copy);
6562                 MT_BUG_ON(mt, (*index) && ((*index) <= copy));
6563 #endif
6564         }
6565
6566         return entry;
6567 }
6568 EXPORT_SYMBOL(mt_find);
6569
6570 /**
6571  * mt_find_after() - Search from the start up until an entry is found.
6572  * @mt: The maple tree
6573  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6574  * @max: The maximum value to check
6575  *
6576  * Handles locking, detects wrapping on index == 0
6577  *
6578  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6579  */
6580 void *mt_find_after(struct maple_tree *mt, unsigned long *index,
6581                     unsigned long max)
6582 {
6583         if (!(*index))
6584                 return NULL;
6585
6586         return mt_find(mt, index, max);
6587 }
6588 EXPORT_SYMBOL(mt_find_after);
6589
6590 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6591 atomic_t maple_tree_tests_run;
6592 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_run);
6593 atomic_t maple_tree_tests_passed;
6594 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_passed);
6595
6596 #ifndef __KERNEL__
6597 extern void kmem_cache_set_non_kernel(struct kmem_cache *, unsigned int);
6598 void mt_set_non_kernel(unsigned int val)
6599 {
6600         kmem_cache_set_non_kernel(maple_node_cache, val);
6601 }
6602
6603 extern unsigned long kmem_cache_get_alloc(struct kmem_cache *);
6604 unsigned long mt_get_alloc_size(void)
6605 {
6606         return kmem_cache_get_alloc(maple_node_cache);
6607 }
6608
6609 extern void kmem_cache_zero_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6610 void mt_zero_nr_tallocated(void)
6611 {
6612         kmem_cache_zero_nr_tallocated(maple_node_cache);
6613 }
6614
6615 extern unsigned int kmem_cache_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6616 unsigned int mt_nr_tallocated(void)
6617 {
6618         return kmem_cache_nr_tallocated(maple_node_cache);
6619 }
6620
6621 extern unsigned int kmem_cache_nr_allocated(struct kmem_cache *);
6622 unsigned int mt_nr_allocated(void)
6623 {
6624         return kmem_cache_nr_allocated(maple_node_cache);
6625 }
6626
6627 /*
6628  * mas_dead_node() - Check if the maple state is pointing to a dead node.
6629  * @mas: The maple state
6630  * @index: The index to restore in @mas.
6631  *
6632  * Used in test code.
6633  * Return: 1 if @mas has been reset to MAS_START, 0 otherwise.
6634  */
6635 static inline int mas_dead_node(struct ma_state *mas, unsigned long index)
6636 {
6637         if (unlikely(!mas_searchable(mas) || mas_is_start(mas)))
6638                 return 0;
6639
6640         if (likely(!mte_dead_node(mas->node)))
6641                 return 0;
6642
6643         mas_rewalk(mas, index);
6644         return 1;
6645 }
6646
6647 void mt_cache_shrink(void)
6648 {
6649 }
6650 #else
6651 /*
6652  * mt_cache_shrink() - For testing, don't use this.
6653  *
6654  * Certain testcases can trigger an OOM when combined with other memory
6655  * debugging configuration options.  This function is used to reduce the
6656  * possibility of an out of memory even due to kmem_cache objects remaining
6657  * around for longer than usual.
6658  */
6659 void mt_cache_shrink(void)
6660 {
6661         kmem_cache_shrink(maple_node_cache);
6662
6663 }
6664 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_cache_shrink);
6665
6666 #endif /* not defined __KERNEL__ */
6667 /*
6668  * mas_get_slot() - Get the entry in the maple state node stored at @offset.
6669  * @mas: The maple state
6670  * @offset: The offset into the slot array to fetch.
6671  *
6672  * Return: The entry stored at @offset.
6673  */
6674 static inline struct maple_enode *mas_get_slot(struct ma_state *mas,
6675                 unsigned char offset)
6676 {
6677         return mas_slot(mas, ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node)),
6678                         offset);
6679 }
6680
6681
6682 /*
6683  * mas_first_entry() - Go the first leaf and find the first entry.
6684  * @mas: the maple state.
6685  * @limit: the maximum index to check.
6686  * @*r_start: Pointer to set to the range start.
6687  *
6688  * Sets mas->offset to the offset of the entry, r_start to the range minimum.
6689  *
6690  * Return: The first entry or MAS_NONE.
6691  */
6692 static inline void *mas_first_entry(struct ma_state *mas, struct maple_node *mn,
6693                 unsigned long limit, enum maple_type mt)
6694
6695 {
6696         unsigned long max;
6697         unsigned long *pivots;
6698         void __rcu **slots;
6699         void *entry = NULL;
6700
6701         mas->index = mas->min;
6702         if (mas->index > limit)
6703                 goto none;
6704
6705         max = mas->max;
6706         mas->offset = 0;
6707         while (likely(!ma_is_leaf(mt))) {
6708                 MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6709                 slots = ma_slots(mn, mt);
6710                 entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6711                 pivots = ma_pivots(mn, mt);
6712                 if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6713                         return NULL;
6714                 max = pivots[0];
6715                 mas->node = entry;
6716                 mn = mas_mn(mas);
6717                 mt = mte_node_type(mas->node);
6718         }
6719         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6720
6721         mas->max = max;
6722         slots = ma_slots(mn, mt);
6723         entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6724         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6725                 return NULL;
6726
6727         /* Slot 0 or 1 must be set */
6728         if (mas->index > limit)
6729                 goto none;
6730
6731         if (likely(entry))
6732                 return entry;
6733
6734         mas->offset = 1;
6735         entry = mas_slot(mas, slots, 1);
6736         pivots = ma_pivots(mn, mt);
6737         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6738                 return NULL;
6739
6740         mas->index = pivots[0] + 1;
6741         if (mas->index > limit)
6742                 goto none;
6743
6744         if (likely(entry))
6745                 return entry;
6746
6747 none:
6748         if (likely(!ma_dead_node(mn)))
6749                 mas->node = MAS_NONE;
6750         return NULL;
6751 }
6752
6753 /* Depth first search, post-order */
6754 static void mas_dfs_postorder(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6755 {
6756
6757         struct maple_enode *p = MAS_NONE, *mn = mas->node;
6758         unsigned long p_min, p_max;
6759
6760         mas_next_node(mas, mas_mn(mas), max);
6761         if (!mas_is_none(mas))
6762                 return;
6763
6764         if (mte_is_root(mn))
6765                 return;
6766
6767         mas->node = mn;
6768         mas_ascend(mas);
6769         while (mas->node != MAS_NONE) {
6770                 p = mas->node;
6771                 p_min = mas->min;
6772                 p_max = mas->max;
6773                 mas_prev_node(mas, 0);
6774         }
6775
6776         if (p == MAS_NONE)
6777                 return;
6778
6779         mas->node = p;
6780         mas->max = p_max;
6781         mas->min = p_min;
6782 }
6783
6784 /* Tree validations */
6785 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6786                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth);
6787 static void mt_dump_range(unsigned long min, unsigned long max,
6788                           unsigned int depth)
6789 {
6790         static const char spaces[] = "                                ";
6791
6792         if (min == max)
6793                 pr_info("%.*s%lu: ", depth * 2, spaces, min);
6794         else
6795                 pr_info("%.*s%lu-%lu: ", depth * 2, spaces, min, max);
6796 }
6797
6798 static void mt_dump_entry(void *entry, unsigned long min, unsigned long max,
6799                           unsigned int depth)
6800 {
6801         mt_dump_range(min, max, depth);
6802
6803         if (xa_is_value(entry))
6804                 pr_cont("value %ld (0x%lx) [%p]\n", xa_to_value(entry),
6805                                 xa_to_value(entry), entry);
6806         else if (xa_is_zero(entry))
6807                 pr_cont("zero (%ld)\n", xa_to_internal(entry));
6808         else if (mt_is_reserved(entry))
6809                 pr_cont("UNKNOWN ENTRY (%p)\n", entry);
6810         else
6811                 pr_cont("%p\n", entry);
6812 }
6813
6814 static void mt_dump_range64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6815                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6816 {
6817         struct maple_range_64 *node = &mte_to_node(entry)->mr64;
6818         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6819         unsigned long first = min;
6820         int i;
6821
6822         pr_cont(" contents: ");
6823         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1; i++)
6824                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6825         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6826         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS; i++) {
6827                 unsigned long last = max;
6828
6829                 if (i < (MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1))
6830                         last = node->pivot[i];
6831                 else if (!node->slot[i] && max != mt_max[mte_node_type(entry)])
6832                         break;
6833                 if (last == 0 && i > 0)
6834                         break;
6835                 if (leaf)
6836                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6837                                         first, last, depth + 1);
6838                 else if (node->slot[i])
6839                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6840                                         first, last, depth + 1);
6841
6842                 if (last == max)
6843                         break;
6844                 if (last > max) {
6845                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6846                                         node, last, max, i);
6847                         break;
6848                 }
6849                 first = last + 1;
6850         }
6851 }
6852
6853 static void mt_dump_arange64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6854                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6855 {
6856         struct maple_arange_64 *node = &mte_to_node(entry)->ma64;
6857         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6858         unsigned long first = min;
6859         int i;
6860
6861         pr_cont(" contents: ");
6862         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++)
6863                 pr_cont("%lu ", node->gap[i]);
6864         pr_cont("| %02X %02X| ", node->meta.end, node->meta.gap);
6865         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1; i++)
6866                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6867         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6868         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++) {
6869                 unsigned long last = max;
6870
6871                 if (i < (MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1))
6872                         last = node->pivot[i];
6873                 else if (!node->slot[i])
6874                         break;
6875                 if (last == 0 && i > 0)
6876                         break;
6877                 if (leaf)
6878                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6879                                         first, last, depth + 1);
6880                 else if (node->slot[i])
6881                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6882                                         first, last, depth + 1);
6883
6884                 if (last == max)
6885                         break;
6886                 if (last > max) {
6887                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6888                                         node, last, max, i);
6889                         break;
6890                 }
6891                 first = last + 1;
6892         }
6893 }
6894
6895 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6896                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6897 {
6898         struct maple_node *node = mte_to_node(entry);
6899         unsigned int type = mte_node_type(entry);
6900         unsigned int i;
6901
6902         mt_dump_range(min, max, depth);
6903
6904         pr_cont("node %p depth %d type %d parent %p", node, depth, type,
6905                         node ? node->parent : NULL);
6906         switch (type) {
6907         case maple_dense:
6908                 pr_cont("\n");
6909                 for (i = 0; i < MAPLE_NODE_SLOTS; i++) {
6910                         if (min + i > max)
6911                                 pr_cont("OUT OF RANGE: ");
6912                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6913                                         min + i, min + i, depth);
6914                 }
6915                 break;
6916         case maple_leaf_64:
6917         case maple_range_64:
6918                 mt_dump_range64(mt, entry, min, max, depth);
6919                 break;
6920         case maple_arange_64:
6921                 mt_dump_arange64(mt, entry, min, max, depth);
6922                 break;
6923
6924         default:
6925                 pr_cont(" UNKNOWN TYPE\n");
6926         }
6927 }
6928
6929 void mt_dump(const struct maple_tree *mt)
6930 {
6931         void *entry = rcu_dereference_check(mt->ma_root, mt_locked(mt));
6932
6933         pr_info("maple_tree(%p) flags %X, height %u root %p\n",
6934                  mt, mt->ma_flags, mt_height(mt), entry);
6935         if (!xa_is_node(entry))
6936                 mt_dump_entry(entry, 0, 0, 0);
6937         else if (entry)
6938                 mt_dump_node(mt, entry, 0, mt_max[mte_node_type(entry)], 0);
6939 }
6940 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_dump);
6941
6942 /*
6943  * Calculate the maximum gap in a node and check if that's what is reported in
6944  * the parent (unless root).
6945  */
6946 static void mas_validate_gaps(struct ma_state *mas)
6947 {
6948         struct maple_enode *mte = mas->node;
6949         struct maple_node *p_mn;
6950         unsigned long gap = 0, max_gap = 0;
6951         unsigned long p_end, p_start = mas->min;
6952         unsigned char p_slot;
6953         unsigned long *gaps = NULL;
6954         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6955         int i;
6956
6957         if (ma_is_dense(mte_node_type(mte))) {
6958                 for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6959                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6960                                 if (gap > max_gap)
6961                                         max_gap = gap;
6962                                 gap = 0;
6963                                 continue;
6964                         }
6965                         gap++;
6966                 }
6967                 goto counted;
6968         }
6969
6970         gaps = ma_gaps(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6971         for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6972                 p_end = mas_logical_pivot(mas, pivots, i, mte_node_type(mte));
6973
6974                 if (!gaps) {
6975                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6976                                 gap = 0;
6977                                 goto not_empty;
6978                         }
6979
6980                         gap += p_end - p_start + 1;
6981                 } else {
6982                         void *entry = mas_get_slot(mas, i);
6983
6984                         gap = gaps[i];
6985                         if (!entry) {
6986                                 if (gap != p_end - p_start + 1) {
6987                                         pr_err("%p[%u] -> %p %lu != %lu - %lu + 1\n",
6988                                                 mas_mn(mas), i,
6989                                                 mas_get_slot(mas, i), gap,
6990                                                 p_end, p_start);
6991                                         mt_dump(mas->tree);
6992
6993                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
6994                                                 gap != p_end - p_start + 1);
6995                                 }
6996                         } else {
6997                                 if (gap > p_end - p_start + 1) {
6998                                         pr_err("%p[%u] %lu >= %lu - %lu + 1 (%lu)\n",
6999                                         mas_mn(mas), i, gap, p_end, p_start,
7000                                         p_end - p_start + 1);
7001                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
7002                                                 gap > p_end - p_start + 1);
7003                                 }
7004                         }
7005                 }
7006
7007                 if (gap > max_gap)
7008                         max_gap = gap;
7009 not_empty:
7010                 p_start = p_end + 1;
7011                 if (p_end >= mas->max)
7012                         break;
7013         }
7014
7015 counted:
7016         if (mte_is_root(mte))
7017                 return;
7018
7019         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
7020         p_mn = mte_parent(mte);
7021         MT_BUG_ON(mas->tree, max_gap > mas->max);
7022         if (ma_gaps(p_mn, mas_parent_enum(mas, mte))[p_slot] != max_gap) {
7023                 pr_err("gap %p[%u] != %lu\n", p_mn, p_slot, max_gap);
7024                 mt_dump(mas->tree);
7025         }
7026
7027         MT_BUG_ON(mas->tree,
7028                   ma_gaps(p_mn, mas_parent_enum(mas, mte))[p_slot] != max_gap);
7029 }
7030
7031 static void mas_validate_parent_slot(struct ma_state *mas)
7032 {
7033         struct maple_node *parent;
7034         struct maple_enode *node;
7035         enum maple_type p_type = mas_parent_enum(mas, mas->node);
7036         unsigned char p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
7037         void __rcu **slots;
7038         int i;
7039
7040         if (mte_is_root(mas->node))
7041                 return;
7042
7043         parent = mte_parent(mas->node);
7044         slots = ma_slots(parent, p_type);
7045         MT_BUG_ON(mas->tree, mas_mn(mas) == parent);
7046
7047         /* Check prev/next parent slot for duplicate node entry */
7048
7049         for (i = 0; i < mt_slots[p_type]; i++) {
7050                 node = mas_slot(mas, slots, i);
7051                 if (i == p_slot) {
7052                         if (node != mas->node)
7053                                 pr_err("parent %p[%u] does not have %p\n",
7054                                         parent, i, mas_mn(mas));
7055                         MT_BUG_ON(mas->tree, node != mas->node);
7056                 } else if (node == mas->node) {
7057                         pr_err("Invalid child %p at parent %p[%u] p_slot %u\n",
7058                                mas_mn(mas), parent, i, p_slot);
7059                         MT_BUG_ON(mas->tree, node == mas->node);
7060                 }
7061         }
7062 }
7063
7064 static void mas_validate_child_slot(struct ma_state *mas)
7065 {
7066         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7067         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7068         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mas->node), type);
7069         struct maple_enode *child;
7070         unsigned char i;
7071
7072         if (mte_is_leaf(mas->node))
7073                 return;
7074
7075         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7076                 child = mas_slot(mas, slots, i);
7077                 if (!pivots[i] || pivots[i] == mas->max)
7078                         break;
7079
7080                 if (!child)
7081                         break;
7082
7083                 if (mte_parent_slot(child) != i) {
7084                         pr_err("Slot error at %p[%u]: child %p has pslot %u\n",
7085                                mas_mn(mas), i, mte_to_node(child),
7086                                mte_parent_slot(child));
7087                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7088                 }
7089
7090                 if (mte_parent(child) != mte_to_node(mas->node)) {
7091                         pr_err("child %p has parent %p not %p\n",
7092                                mte_to_node(child), mte_parent(child),
7093                                mte_to_node(mas->node));
7094                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7095                 }
7096         }
7097 }
7098
7099 /*
7100  * Validate all pivots are within mas->min and mas->max.
7101  */
7102 static void mas_validate_limits(struct ma_state *mas)
7103 {
7104         int i;
7105         unsigned long prev_piv = 0;
7106         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7107         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7108         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
7109
7110         /* all limits are fine here. */
7111         if (mte_is_root(mas->node))
7112                 return;
7113
7114         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7115                 unsigned long piv;
7116
7117                 piv = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, type);
7118
7119                 if (!piv && (i != 0))
7120                         break;
7121
7122                 if (!mte_is_leaf(mas->node)) {
7123                         void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7124
7125                         if (!entry)
7126                                 pr_err("%p[%u] cannot be null\n",
7127                                        mas_mn(mas), i);
7128
7129                         MT_BUG_ON(mas->tree, !entry);
7130                 }
7131
7132                 if (prev_piv > piv) {
7133                         pr_err("%p[%u] piv %lu < prev_piv %lu\n",
7134                                 mas_mn(mas), i, piv, prev_piv);
7135                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < prev_piv);
7136                 }
7137
7138                 if (piv < mas->min) {
7139                         pr_err("%p[%u] %lu < %lu\n", mas_mn(mas), i,
7140                                 piv, mas->min);
7141                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < mas->min);
7142                 }
7143                 if (piv > mas->max) {
7144                         pr_err("%p[%u] %lu > %lu\n", mas_mn(mas), i,
7145                                 piv, mas->max);
7146                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv > mas->max);
7147                 }
7148                 prev_piv = piv;
7149                 if (piv == mas->max)
7150                         break;
7151         }
7152         for (i += 1; i < mt_slots[type]; i++) {
7153                 void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7154
7155                 if (entry && (i != mt_slots[type] - 1)) {
7156                         pr_err("%p[%u] should not have entry %p\n", mas_mn(mas),
7157                                i, entry);
7158                         MT_BUG_ON(mas->tree, entry != NULL);
7159                 }
7160
7161                 if (i < mt_pivots[type]) {
7162                         unsigned long piv = pivots[i];
7163
7164                         if (!piv)
7165                                 continue;
7166
7167                         pr_err("%p[%u] should not have piv %lu\n",
7168                                mas_mn(mas), i, piv);
7169                         MT_BUG_ON(mas->tree, i < mt_pivots[type] - 1);
7170                 }
7171         }
7172 }
7173
7174 static void mt_validate_nulls(struct maple_tree *mt)
7175 {
7176         void *entry, *last = (void *)1;
7177         unsigned char offset = 0;
7178         void __rcu **slots;
7179         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7180
7181         mas_start(&mas);
7182         if (mas_is_none(&mas) || (mas.node == MAS_ROOT))
7183                 return;
7184
7185         while (!mte_is_leaf(mas.node))
7186                 mas_descend(&mas);
7187
7188         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), mte_node_type(mas.node));
7189         do {
7190                 entry = mas_slot(&mas, slots, offset);
7191                 if (!last && !entry) {
7192                         pr_err("Sequential nulls end at %p[%u]\n",
7193                                 mas_mn(&mas), offset);
7194                 }
7195                 MT_BUG_ON(mt, !last && !entry);
7196                 last = entry;
7197                 if (offset == mas_data_end(&mas)) {
7198                         mas_next_node(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX);
7199                         if (mas_is_none(&mas))
7200                                 return;
7201                         offset = 0;
7202                         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node),
7203                                          mte_node_type(mas.node));
7204                 } else {
7205                         offset++;
7206                 }
7207
7208         } while (!mas_is_none(&mas));
7209 }
7210
7211 /*
7212  * validate a maple tree by checking:
7213  * 1. The limits (pivots are within mas->min to mas->max)
7214  * 2. The gap is correctly set in the parents
7215  */
7216 void mt_validate(struct maple_tree *mt)
7217 {
7218         unsigned char end;
7219
7220         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7221         rcu_read_lock();
7222         mas_start(&mas);
7223         if (!mas_searchable(&mas))
7224                 goto done;
7225
7226         mas_first_entry(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX, mte_node_type(mas.node));
7227         while (!mas_is_none(&mas)) {
7228                 MT_BUG_ON(mas.tree, mte_dead_node(mas.node));
7229                 if (!mte_is_root(mas.node)) {
7230                         end = mas_data_end(&mas);
7231                         if ((end < mt_min_slot_count(mas.node)) &&
7232                             (mas.max != ULONG_MAX)) {
7233                                 pr_err("Invalid size %u of %p\n", end,
7234                                 mas_mn(&mas));
7235                                 MT_BUG_ON(mas.tree, 1);
7236                         }
7237
7238                 }
7239                 mas_validate_parent_slot(&mas);
7240                 mas_validate_child_slot(&mas);
7241                 mas_validate_limits(&mas);
7242                 if (mt_is_alloc(mt))
7243                         mas_validate_gaps(&mas);
7244                 mas_dfs_postorder(&mas, ULONG_MAX);
7245         }
7246         mt_validate_nulls(mt);
7247 done:
7248         rcu_read_unlock();
7249
7250 }
7251 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_validate);
7252
7253 #endif /* CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE */