Merge tag 'drm-misc-next-2023-01-19' of git://anongit.freedesktop.org/drm/drm-misc...
[linux-block.git] / include / linux / rhashtable.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 /*
3  * Resizable, Scalable, Concurrent Hash Table
4  *
5  * Copyright (c) 2015-2016 Herbert Xu <herbert@gondor.apana.org.au>
6  * Copyright (c) 2014-2015 Thomas Graf <tgraf@suug.ch>
7  * Copyright (c) 2008-2014 Patrick McHardy <kaber@trash.net>
8  *
9  * Code partially derived from nft_hash
10  * Rewritten with rehash code from br_multicast plus single list
11  * pointer as suggested by Josh Triplett
12  *
13  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
14  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
15  * published by the Free Software Foundation.
16  */
17
18 #ifndef _LINUX_RHASHTABLE_H
19 #define _LINUX_RHASHTABLE_H
20
21 #include <linux/err.h>
22 #include <linux/errno.h>
23 #include <linux/jhash.h>
24 #include <linux/list_nulls.h>
25 #include <linux/workqueue.h>
26 #include <linux/rculist.h>
27 #include <linux/bit_spinlock.h>
28
29 #include <linux/rhashtable-types.h>
30 /*
31  * Objects in an rhashtable have an embedded struct rhash_head
32  * which is linked into as hash chain from the hash table - or one
33  * of two or more hash tables when the rhashtable is being resized.
34  * The end of the chain is marked with a special nulls marks which has
35  * the least significant bit set but otherwise stores the address of
36  * the hash bucket.  This allows us to be sure we've found the end
37  * of the right list.
38  * The value stored in the hash bucket has BIT(0) used as a lock bit.
39  * This bit must be atomically set before any changes are made to
40  * the chain.  To avoid dereferencing this pointer without clearing
41  * the bit first, we use an opaque 'struct rhash_lock_head *' for the
42  * pointer stored in the bucket.  This struct needs to be defined so
43  * that rcu_dereference() works on it, but it has no content so a
44  * cast is needed for it to be useful.  This ensures it isn't
45  * used by mistake with clearing the lock bit first.
46  */
47 struct rhash_lock_head {};
48
49 /* Maximum chain length before rehash
50  *
51  * The maximum (not average) chain length grows with the size of the hash
52  * table, at a rate of (log N)/(log log N).
53  *
54  * The value of 16 is selected so that even if the hash table grew to
55  * 2^32 you would not expect the maximum chain length to exceed it
56  * unless we are under attack (or extremely unlucky).
57  *
58  * As this limit is only to detect attacks, we don't need to set it to a
59  * lower value as you'd need the chain length to vastly exceed 16 to have
60  * any real effect on the system.
61  */
62 #define RHT_ELASTICITY  16u
63
64 /**
65  * struct bucket_table - Table of hash buckets
66  * @size: Number of hash buckets
67  * @nest: Number of bits of first-level nested table.
68  * @rehash: Current bucket being rehashed
69  * @hash_rnd: Random seed to fold into hash
70  * @walkers: List of active walkers
71  * @rcu: RCU structure for freeing the table
72  * @future_tbl: Table under construction during rehashing
73  * @ntbl: Nested table used when out of memory.
74  * @buckets: size * hash buckets
75  */
76 struct bucket_table {
77         unsigned int            size;
78         unsigned int            nest;
79         u32                     hash_rnd;
80         struct list_head        walkers;
81         struct rcu_head         rcu;
82
83         struct bucket_table __rcu *future_tbl;
84
85         struct lockdep_map      dep_map;
86
87         struct rhash_lock_head __rcu *buckets[] ____cacheline_aligned_in_smp;
88 };
89
90 /*
91  * NULLS_MARKER() expects a hash value with the low
92  * bits mostly likely to be significant, and it discards
93  * the msb.
94  * We give it an address, in which the bottom bit is
95  * always 0, and the msb might be significant.
96  * So we shift the address down one bit to align with
97  * expectations and avoid losing a significant bit.
98  *
99  * We never store the NULLS_MARKER in the hash table
100  * itself as we need the lsb for locking.
101  * Instead we store a NULL
102  */
103 #define RHT_NULLS_MARKER(ptr)   \
104         ((void *)NULLS_MARKER(((unsigned long) (ptr)) >> 1))
105 #define INIT_RHT_NULLS_HEAD(ptr)        \
106         ((ptr) = NULL)
107
108 static inline bool rht_is_a_nulls(const struct rhash_head *ptr)
109 {
110         return ((unsigned long) ptr & 1);
111 }
112
113 static inline void *rht_obj(const struct rhashtable *ht,
114                             const struct rhash_head *he)
115 {
116         return (char *)he - ht->p.head_offset;
117 }
118
119 static inline unsigned int rht_bucket_index(const struct bucket_table *tbl,
120                                             unsigned int hash)
121 {
122         return hash & (tbl->size - 1);
123 }
124
125 static inline unsigned int rht_key_get_hash(struct rhashtable *ht,
126         const void *key, const struct rhashtable_params params,
127         unsigned int hash_rnd)
128 {
129         unsigned int hash;
130
131         /* params must be equal to ht->p if it isn't constant. */
132         if (!__builtin_constant_p(params.key_len))
133                 hash = ht->p.hashfn(key, ht->key_len, hash_rnd);
134         else if (params.key_len) {
135                 unsigned int key_len = params.key_len;
136
137                 if (params.hashfn)
138                         hash = params.hashfn(key, key_len, hash_rnd);
139                 else if (key_len & (sizeof(u32) - 1))
140                         hash = jhash(key, key_len, hash_rnd);
141                 else
142                         hash = jhash2(key, key_len / sizeof(u32), hash_rnd);
143         } else {
144                 unsigned int key_len = ht->p.key_len;
145
146                 if (params.hashfn)
147                         hash = params.hashfn(key, key_len, hash_rnd);
148                 else
149                         hash = jhash(key, key_len, hash_rnd);
150         }
151
152         return hash;
153 }
154
155 static inline unsigned int rht_key_hashfn(
156         struct rhashtable *ht, const struct bucket_table *tbl,
157         const void *key, const struct rhashtable_params params)
158 {
159         unsigned int hash = rht_key_get_hash(ht, key, params, tbl->hash_rnd);
160
161         return rht_bucket_index(tbl, hash);
162 }
163
164 static inline unsigned int rht_head_hashfn(
165         struct rhashtable *ht, const struct bucket_table *tbl,
166         const struct rhash_head *he, const struct rhashtable_params params)
167 {
168         const char *ptr = rht_obj(ht, he);
169
170         return likely(params.obj_hashfn) ?
171                rht_bucket_index(tbl, params.obj_hashfn(ptr, params.key_len ?:
172                                                             ht->p.key_len,
173                                                        tbl->hash_rnd)) :
174                rht_key_hashfn(ht, tbl, ptr + params.key_offset, params);
175 }
176
177 /**
178  * rht_grow_above_75 - returns true if nelems > 0.75 * table-size
179  * @ht:         hash table
180  * @tbl:        current table
181  */
182 static inline bool rht_grow_above_75(const struct rhashtable *ht,
183                                      const struct bucket_table *tbl)
184 {
185         /* Expand table when exceeding 75% load */
186         return atomic_read(&ht->nelems) > (tbl->size / 4 * 3) &&
187                (!ht->p.max_size || tbl->size < ht->p.max_size);
188 }
189
190 /**
191  * rht_shrink_below_30 - returns true if nelems < 0.3 * table-size
192  * @ht:         hash table
193  * @tbl:        current table
194  */
195 static inline bool rht_shrink_below_30(const struct rhashtable *ht,
196                                        const struct bucket_table *tbl)
197 {
198         /* Shrink table beneath 30% load */
199         return atomic_read(&ht->nelems) < (tbl->size * 3 / 10) &&
200                tbl->size > ht->p.min_size;
201 }
202
203 /**
204  * rht_grow_above_100 - returns true if nelems > table-size
205  * @ht:         hash table
206  * @tbl:        current table
207  */
208 static inline bool rht_grow_above_100(const struct rhashtable *ht,
209                                       const struct bucket_table *tbl)
210 {
211         return atomic_read(&ht->nelems) > tbl->size &&
212                 (!ht->p.max_size || tbl->size < ht->p.max_size);
213 }
214
215 /**
216  * rht_grow_above_max - returns true if table is above maximum
217  * @ht:         hash table
218  * @tbl:        current table
219  */
220 static inline bool rht_grow_above_max(const struct rhashtable *ht,
221                                       const struct bucket_table *tbl)
222 {
223         return atomic_read(&ht->nelems) >= ht->max_elems;
224 }
225
226 #ifdef CONFIG_PROVE_LOCKING
227 int lockdep_rht_mutex_is_held(struct rhashtable *ht);
228 int lockdep_rht_bucket_is_held(const struct bucket_table *tbl, u32 hash);
229 #else
230 static inline int lockdep_rht_mutex_is_held(struct rhashtable *ht)
231 {
232         return 1;
233 }
234
235 static inline int lockdep_rht_bucket_is_held(const struct bucket_table *tbl,
236                                              u32 hash)
237 {
238         return 1;
239 }
240 #endif /* CONFIG_PROVE_LOCKING */
241
242 void *rhashtable_insert_slow(struct rhashtable *ht, const void *key,
243                              struct rhash_head *obj);
244
245 void rhashtable_walk_enter(struct rhashtable *ht,
246                            struct rhashtable_iter *iter);
247 void rhashtable_walk_exit(struct rhashtable_iter *iter);
248 int rhashtable_walk_start_check(struct rhashtable_iter *iter) __acquires(RCU);
249
250 static inline void rhashtable_walk_start(struct rhashtable_iter *iter)
251 {
252         (void)rhashtable_walk_start_check(iter);
253 }
254
255 void *rhashtable_walk_next(struct rhashtable_iter *iter);
256 void *rhashtable_walk_peek(struct rhashtable_iter *iter);
257 void rhashtable_walk_stop(struct rhashtable_iter *iter) __releases(RCU);
258
259 void rhashtable_free_and_destroy(struct rhashtable *ht,
260                                  void (*free_fn)(void *ptr, void *arg),
261                                  void *arg);
262 void rhashtable_destroy(struct rhashtable *ht);
263
264 struct rhash_lock_head __rcu **rht_bucket_nested(
265         const struct bucket_table *tbl, unsigned int hash);
266 struct rhash_lock_head __rcu **__rht_bucket_nested(
267         const struct bucket_table *tbl, unsigned int hash);
268 struct rhash_lock_head __rcu **rht_bucket_nested_insert(
269         struct rhashtable *ht, struct bucket_table *tbl, unsigned int hash);
270
271 #define rht_dereference(p, ht) \
272         rcu_dereference_protected(p, lockdep_rht_mutex_is_held(ht))
273
274 #define rht_dereference_rcu(p, ht) \
275         rcu_dereference_check(p, lockdep_rht_mutex_is_held(ht))
276
277 #define rht_dereference_bucket(p, tbl, hash) \
278         rcu_dereference_protected(p, lockdep_rht_bucket_is_held(tbl, hash))
279
280 #define rht_dereference_bucket_rcu(p, tbl, hash) \
281         rcu_dereference_check(p, lockdep_rht_bucket_is_held(tbl, hash))
282
283 #define rht_entry(tpos, pos, member) \
284         ({ tpos = container_of(pos, typeof(*tpos), member); 1; })
285
286 static inline struct rhash_lock_head __rcu *const *rht_bucket(
287         const struct bucket_table *tbl, unsigned int hash)
288 {
289         return unlikely(tbl->nest) ? rht_bucket_nested(tbl, hash) :
290                                      &tbl->buckets[hash];
291 }
292
293 static inline struct rhash_lock_head __rcu **rht_bucket_var(
294         struct bucket_table *tbl, unsigned int hash)
295 {
296         return unlikely(tbl->nest) ? __rht_bucket_nested(tbl, hash) :
297                                      &tbl->buckets[hash];
298 }
299
300 static inline struct rhash_lock_head __rcu **rht_bucket_insert(
301         struct rhashtable *ht, struct bucket_table *tbl, unsigned int hash)
302 {
303         return unlikely(tbl->nest) ? rht_bucket_nested_insert(ht, tbl, hash) :
304                                      &tbl->buckets[hash];
305 }
306
307 /*
308  * We lock a bucket by setting BIT(0) in the pointer - this is always
309  * zero in real pointers.  The NULLS mark is never stored in the bucket,
310  * rather we store NULL if the bucket is empty.
311  * bit_spin_locks do not handle contention well, but the whole point
312  * of the hashtable design is to achieve minimum per-bucket contention.
313  * A nested hash table might not have a bucket pointer.  In that case
314  * we cannot get a lock.  For remove and replace the bucket cannot be
315  * interesting and doesn't need locking.
316  * For insert we allocate the bucket if this is the last bucket_table,
317  * and then take the lock.
318  * Sometimes we unlock a bucket by writing a new pointer there.  In that
319  * case we don't need to unlock, but we do need to reset state such as
320  * local_bh. For that we have rht_assign_unlock().  As rcu_assign_pointer()
321  * provides the same release semantics that bit_spin_unlock() provides,
322  * this is safe.
323  * When we write to a bucket without unlocking, we use rht_assign_locked().
324  */
325
326 static inline unsigned long rht_lock(struct bucket_table *tbl,
327                                      struct rhash_lock_head __rcu **bkt)
328 {
329         unsigned long flags;
330
331         local_irq_save(flags);
332         bit_spin_lock(0, (unsigned long *)bkt);
333         lock_map_acquire(&tbl->dep_map);
334         return flags;
335 }
336
337 static inline unsigned long rht_lock_nested(struct bucket_table *tbl,
338                                         struct rhash_lock_head __rcu **bucket,
339                                         unsigned int subclass)
340 {
341         unsigned long flags;
342
343         local_irq_save(flags);
344         bit_spin_lock(0, (unsigned long *)bucket);
345         lock_acquire_exclusive(&tbl->dep_map, subclass, 0, NULL, _THIS_IP_);
346         return flags;
347 }
348
349 static inline void rht_unlock(struct bucket_table *tbl,
350                               struct rhash_lock_head __rcu **bkt,
351                               unsigned long flags)
352 {
353         lock_map_release(&tbl->dep_map);
354         bit_spin_unlock(0, (unsigned long *)bkt);
355         local_irq_restore(flags);
356 }
357
358 static inline struct rhash_head *__rht_ptr(
359         struct rhash_lock_head *p, struct rhash_lock_head __rcu *const *bkt)
360 {
361         return (struct rhash_head *)
362                 ((unsigned long)p & ~BIT(0) ?:
363                  (unsigned long)RHT_NULLS_MARKER(bkt));
364 }
365
366 /*
367  * Where 'bkt' is a bucket and might be locked:
368  *   rht_ptr_rcu() dereferences that pointer and clears the lock bit.
369  *   rht_ptr() dereferences in a context where the bucket is locked.
370  *   rht_ptr_exclusive() dereferences in a context where exclusive
371  *            access is guaranteed, such as when destroying the table.
372  */
373 static inline struct rhash_head *rht_ptr_rcu(
374         struct rhash_lock_head __rcu *const *bkt)
375 {
376         return __rht_ptr(rcu_dereference(*bkt), bkt);
377 }
378
379 static inline struct rhash_head *rht_ptr(
380         struct rhash_lock_head __rcu *const *bkt,
381         struct bucket_table *tbl,
382         unsigned int hash)
383 {
384         return __rht_ptr(rht_dereference_bucket(*bkt, tbl, hash), bkt);
385 }
386
387 static inline struct rhash_head *rht_ptr_exclusive(
388         struct rhash_lock_head __rcu *const *bkt)
389 {
390         return __rht_ptr(rcu_dereference_protected(*bkt, 1), bkt);
391 }
392
393 static inline void rht_assign_locked(struct rhash_lock_head __rcu **bkt,
394                                      struct rhash_head *obj)
395 {
396         if (rht_is_a_nulls(obj))
397                 obj = NULL;
398         rcu_assign_pointer(*bkt, (void *)((unsigned long)obj | BIT(0)));
399 }
400
401 static inline void rht_assign_unlock(struct bucket_table *tbl,
402                                      struct rhash_lock_head __rcu **bkt,
403                                      struct rhash_head *obj,
404                                      unsigned long flags)
405 {
406         if (rht_is_a_nulls(obj))
407                 obj = NULL;
408         lock_map_release(&tbl->dep_map);
409         rcu_assign_pointer(*bkt, (void *)obj);
410         preempt_enable();
411         __release(bitlock);
412         local_irq_restore(flags);
413 }
414
415 /**
416  * rht_for_each_from - iterate over hash chain from given head
417  * @pos:        the &struct rhash_head to use as a loop cursor.
418  * @head:       the &struct rhash_head to start from
419  * @tbl:        the &struct bucket_table
420  * @hash:       the hash value / bucket index
421  */
422 #define rht_for_each_from(pos, head, tbl, hash) \
423         for (pos = head;                        \
424              !rht_is_a_nulls(pos);              \
425              pos = rht_dereference_bucket((pos)->next, tbl, hash))
426
427 /**
428  * rht_for_each - iterate over hash chain
429  * @pos:        the &struct rhash_head to use as a loop cursor.
430  * @tbl:        the &struct bucket_table
431  * @hash:       the hash value / bucket index
432  */
433 #define rht_for_each(pos, tbl, hash) \
434         rht_for_each_from(pos, rht_ptr(rht_bucket(tbl, hash), tbl, hash),  \
435                           tbl, hash)
436
437 /**
438  * rht_for_each_entry_from - iterate over hash chain from given head
439  * @tpos:       the type * to use as a loop cursor.
440  * @pos:        the &struct rhash_head to use as a loop cursor.
441  * @head:       the &struct rhash_head to start from
442  * @tbl:        the &struct bucket_table
443  * @hash:       the hash value / bucket index
444  * @member:     name of the &struct rhash_head within the hashable struct.
445  */
446 #define rht_for_each_entry_from(tpos, pos, head, tbl, hash, member)     \
447         for (pos = head;                                                \
448              (!rht_is_a_nulls(pos)) && rht_entry(tpos, pos, member);    \
449              pos = rht_dereference_bucket((pos)->next, tbl, hash))
450
451 /**
452  * rht_for_each_entry - iterate over hash chain of given type
453  * @tpos:       the type * to use as a loop cursor.
454  * @pos:        the &struct rhash_head to use as a loop cursor.
455  * @tbl:        the &struct bucket_table
456  * @hash:       the hash value / bucket index
457  * @member:     name of the &struct rhash_head within the hashable struct.
458  */
459 #define rht_for_each_entry(tpos, pos, tbl, hash, member)                \
460         rht_for_each_entry_from(tpos, pos,                              \
461                                 rht_ptr(rht_bucket(tbl, hash), tbl, hash), \
462                                 tbl, hash, member)
463
464 /**
465  * rht_for_each_entry_safe - safely iterate over hash chain of given type
466  * @tpos:       the type * to use as a loop cursor.
467  * @pos:        the &struct rhash_head to use as a loop cursor.
468  * @next:       the &struct rhash_head to use as next in loop cursor.
469  * @tbl:        the &struct bucket_table
470  * @hash:       the hash value / bucket index
471  * @member:     name of the &struct rhash_head within the hashable struct.
472  *
473  * This hash chain list-traversal primitive allows for the looped code to
474  * remove the loop cursor from the list.
475  */
476 #define rht_for_each_entry_safe(tpos, pos, next, tbl, hash, member)           \
477         for (pos = rht_ptr(rht_bucket(tbl, hash), tbl, hash),                 \
478              next = !rht_is_a_nulls(pos) ?                                    \
479                        rht_dereference_bucket(pos->next, tbl, hash) : NULL;   \
480              (!rht_is_a_nulls(pos)) && rht_entry(tpos, pos, member);          \
481              pos = next,                                                      \
482              next = !rht_is_a_nulls(pos) ?                                    \
483                        rht_dereference_bucket(pos->next, tbl, hash) : NULL)
484
485 /**
486  * rht_for_each_rcu_from - iterate over rcu hash chain from given head
487  * @pos:        the &struct rhash_head to use as a loop cursor.
488  * @head:       the &struct rhash_head to start from
489  * @tbl:        the &struct bucket_table
490  * @hash:       the hash value / bucket index
491  *
492  * This hash chain list-traversal primitive may safely run concurrently with
493  * the _rcu mutation primitives such as rhashtable_insert() as long as the
494  * traversal is guarded by rcu_read_lock().
495  */
496 #define rht_for_each_rcu_from(pos, head, tbl, hash)                     \
497         for (({barrier(); }),                                           \
498              pos = head;                                                \
499              !rht_is_a_nulls(pos);                                      \
500              pos = rcu_dereference_raw(pos->next))
501
502 /**
503  * rht_for_each_rcu - iterate over rcu hash chain
504  * @pos:        the &struct rhash_head to use as a loop cursor.
505  * @tbl:        the &struct bucket_table
506  * @hash:       the hash value / bucket index
507  *
508  * This hash chain list-traversal primitive may safely run concurrently with
509  * the _rcu mutation primitives such as rhashtable_insert() as long as the
510  * traversal is guarded by rcu_read_lock().
511  */
512 #define rht_for_each_rcu(pos, tbl, hash)                        \
513         for (({barrier(); }),                                   \
514              pos = rht_ptr_rcu(rht_bucket(tbl, hash));          \
515              !rht_is_a_nulls(pos);                              \
516              pos = rcu_dereference_raw(pos->next))
517
518 /**
519  * rht_for_each_entry_rcu_from - iterated over rcu hash chain from given head
520  * @tpos:       the type * to use as a loop cursor.
521  * @pos:        the &struct rhash_head to use as a loop cursor.
522  * @head:       the &struct rhash_head to start from
523  * @tbl:        the &struct bucket_table
524  * @hash:       the hash value / bucket index
525  * @member:     name of the &struct rhash_head within the hashable struct.
526  *
527  * This hash chain list-traversal primitive may safely run concurrently with
528  * the _rcu mutation primitives such as rhashtable_insert() as long as the
529  * traversal is guarded by rcu_read_lock().
530  */
531 #define rht_for_each_entry_rcu_from(tpos, pos, head, tbl, hash, member) \
532         for (({barrier(); }),                                               \
533              pos = head;                                                    \
534              (!rht_is_a_nulls(pos)) && rht_entry(tpos, pos, member);        \
535              pos = rht_dereference_bucket_rcu(pos->next, tbl, hash))
536
537 /**
538  * rht_for_each_entry_rcu - iterate over rcu hash chain of given type
539  * @tpos:       the type * to use as a loop cursor.
540  * @pos:        the &struct rhash_head to use as a loop cursor.
541  * @tbl:        the &struct bucket_table
542  * @hash:       the hash value / bucket index
543  * @member:     name of the &struct rhash_head within the hashable struct.
544  *
545  * This hash chain list-traversal primitive may safely run concurrently with
546  * the _rcu mutation primitives such as rhashtable_insert() as long as the
547  * traversal is guarded by rcu_read_lock().
548  */
549 #define rht_for_each_entry_rcu(tpos, pos, tbl, hash, member)               \
550         rht_for_each_entry_rcu_from(tpos, pos,                             \
551                                     rht_ptr_rcu(rht_bucket(tbl, hash)),    \
552                                     tbl, hash, member)
553
554 /**
555  * rhl_for_each_rcu - iterate over rcu hash table list
556  * @pos:        the &struct rlist_head to use as a loop cursor.
557  * @list:       the head of the list
558  *
559  * This hash chain list-traversal primitive should be used on the
560  * list returned by rhltable_lookup.
561  */
562 #define rhl_for_each_rcu(pos, list)                                     \
563         for (pos = list; pos; pos = rcu_dereference_raw(pos->next))
564
565 /**
566  * rhl_for_each_entry_rcu - iterate over rcu hash table list of given type
567  * @tpos:       the type * to use as a loop cursor.
568  * @pos:        the &struct rlist_head to use as a loop cursor.
569  * @list:       the head of the list
570  * @member:     name of the &struct rlist_head within the hashable struct.
571  *
572  * This hash chain list-traversal primitive should be used on the
573  * list returned by rhltable_lookup.
574  */
575 #define rhl_for_each_entry_rcu(tpos, pos, list, member)                 \
576         for (pos = list; pos && rht_entry(tpos, pos, member);           \
577              pos = rcu_dereference_raw(pos->next))
578
579 static inline int rhashtable_compare(struct rhashtable_compare_arg *arg,
580                                      const void *obj)
581 {
582         struct rhashtable *ht = arg->ht;
583         const char *ptr = obj;
584
585         return memcmp(ptr + ht->p.key_offset, arg->key, ht->p.key_len);
586 }
587
588 /* Internal function, do not use. */
589 static inline struct rhash_head *__rhashtable_lookup(
590         struct rhashtable *ht, const void *key,
591         const struct rhashtable_params params)
592 {
593         struct rhashtable_compare_arg arg = {
594                 .ht = ht,
595                 .key = key,
596         };
597         struct rhash_lock_head __rcu *const *bkt;
598         struct bucket_table *tbl;
599         struct rhash_head *he;
600         unsigned int hash;
601
602         tbl = rht_dereference_rcu(ht->tbl, ht);
603 restart:
604         hash = rht_key_hashfn(ht, tbl, key, params);
605         bkt = rht_bucket(tbl, hash);
606         do {
607                 rht_for_each_rcu_from(he, rht_ptr_rcu(bkt), tbl, hash) {
608                         if (params.obj_cmpfn ?
609                             params.obj_cmpfn(&arg, rht_obj(ht, he)) :
610                             rhashtable_compare(&arg, rht_obj(ht, he)))
611                                 continue;
612                         return he;
613                 }
614                 /* An object might have been moved to a different hash chain,
615                  * while we walk along it - better check and retry.
616                  */
617         } while (he != RHT_NULLS_MARKER(bkt));
618
619         /* Ensure we see any new tables. */
620         smp_rmb();
621
622         tbl = rht_dereference_rcu(tbl->future_tbl, ht);
623         if (unlikely(tbl))
624                 goto restart;
625
626         return NULL;
627 }
628
629 /**
630  * rhashtable_lookup - search hash table
631  * @ht:         hash table
632  * @key:        the pointer to the key
633  * @params:     hash table parameters
634  *
635  * Computes the hash value for the key and traverses the bucket chain looking
636  * for a entry with an identical key. The first matching entry is returned.
637  *
638  * This must only be called under the RCU read lock.
639  *
640  * Returns the first entry on which the compare function returned true.
641  */
642 static inline void *rhashtable_lookup(
643         struct rhashtable *ht, const void *key,
644         const struct rhashtable_params params)
645 {
646         struct rhash_head *he = __rhashtable_lookup(ht, key, params);
647
648         return he ? rht_obj(ht, he) : NULL;
649 }
650
651 /**
652  * rhashtable_lookup_fast - search hash table, without RCU read lock
653  * @ht:         hash table
654  * @key:        the pointer to the key
655  * @params:     hash table parameters
656  *
657  * Computes the hash value for the key and traverses the bucket chain looking
658  * for a entry with an identical key. The first matching entry is returned.
659  *
660  * Only use this function when you have other mechanisms guaranteeing
661  * that the object won't go away after the RCU read lock is released.
662  *
663  * Returns the first entry on which the compare function returned true.
664  */
665 static inline void *rhashtable_lookup_fast(
666         struct rhashtable *ht, const void *key,
667         const struct rhashtable_params params)
668 {
669         void *obj;
670
671         rcu_read_lock();
672         obj = rhashtable_lookup(ht, key, params);
673         rcu_read_unlock();
674
675         return obj;
676 }
677
678 /**
679  * rhltable_lookup - search hash list table
680  * @hlt:        hash table
681  * @key:        the pointer to the key
682  * @params:     hash table parameters
683  *
684  * Computes the hash value for the key and traverses the bucket chain looking
685  * for a entry with an identical key.  All matching entries are returned
686  * in a list.
687  *
688  * This must only be called under the RCU read lock.
689  *
690  * Returns the list of entries that match the given key.
691  */
692 static inline struct rhlist_head *rhltable_lookup(
693         struct rhltable *hlt, const void *key,
694         const struct rhashtable_params params)
695 {
696         struct rhash_head *he = __rhashtable_lookup(&hlt->ht, key, params);
697
698         return he ? container_of(he, struct rhlist_head, rhead) : NULL;
699 }
700
701 /* Internal function, please use rhashtable_insert_fast() instead. This
702  * function returns the existing element already in hashes in there is a clash,
703  * otherwise it returns an error via ERR_PTR().
704  */
705 static inline void *__rhashtable_insert_fast(
706         struct rhashtable *ht, const void *key, struct rhash_head *obj,
707         const struct rhashtable_params params, bool rhlist)
708 {
709         struct rhashtable_compare_arg arg = {
710                 .ht = ht,
711                 .key = key,
712         };
713         struct rhash_lock_head __rcu **bkt;
714         struct rhash_head __rcu **pprev;
715         struct bucket_table *tbl;
716         struct rhash_head *head;
717         unsigned long flags;
718         unsigned int hash;
719         int elasticity;
720         void *data;
721
722         rcu_read_lock();
723
724         tbl = rht_dereference_rcu(ht->tbl, ht);
725         hash = rht_head_hashfn(ht, tbl, obj, params);
726         elasticity = RHT_ELASTICITY;
727         bkt = rht_bucket_insert(ht, tbl, hash);
728         data = ERR_PTR(-ENOMEM);
729         if (!bkt)
730                 goto out;
731         pprev = NULL;
732         flags = rht_lock(tbl, bkt);
733
734         if (unlikely(rcu_access_pointer(tbl->future_tbl))) {
735 slow_path:
736                 rht_unlock(tbl, bkt, flags);
737                 rcu_read_unlock();
738                 return rhashtable_insert_slow(ht, key, obj);
739         }
740
741         rht_for_each_from(head, rht_ptr(bkt, tbl, hash), tbl, hash) {
742                 struct rhlist_head *plist;
743                 struct rhlist_head *list;
744
745                 elasticity--;
746                 if (!key ||
747                     (params.obj_cmpfn ?
748                      params.obj_cmpfn(&arg, rht_obj(ht, head)) :
749                      rhashtable_compare(&arg, rht_obj(ht, head)))) {
750                         pprev = &head->next;
751                         continue;
752                 }
753
754                 data = rht_obj(ht, head);
755
756                 if (!rhlist)
757                         goto out_unlock;
758
759
760                 list = container_of(obj, struct rhlist_head, rhead);
761                 plist = container_of(head, struct rhlist_head, rhead);
762
763                 RCU_INIT_POINTER(list->next, plist);
764                 head = rht_dereference_bucket(head->next, tbl, hash);
765                 RCU_INIT_POINTER(list->rhead.next, head);
766                 if (pprev) {
767                         rcu_assign_pointer(*pprev, obj);
768                         rht_unlock(tbl, bkt, flags);
769                 } else
770                         rht_assign_unlock(tbl, bkt, obj, flags);
771                 data = NULL;
772                 goto out;
773         }
774
775         if (elasticity <= 0)
776                 goto slow_path;
777
778         data = ERR_PTR(-E2BIG);
779         if (unlikely(rht_grow_above_max(ht, tbl)))
780                 goto out_unlock;
781
782         if (unlikely(rht_grow_above_100(ht, tbl)))
783                 goto slow_path;
784
785         /* Inserting at head of list makes unlocking free. */
786         head = rht_ptr(bkt, tbl, hash);
787
788         RCU_INIT_POINTER(obj->next, head);
789         if (rhlist) {
790                 struct rhlist_head *list;
791
792                 list = container_of(obj, struct rhlist_head, rhead);
793                 RCU_INIT_POINTER(list->next, NULL);
794         }
795
796         atomic_inc(&ht->nelems);
797         rht_assign_unlock(tbl, bkt, obj, flags);
798
799         if (rht_grow_above_75(ht, tbl))
800                 schedule_work(&ht->run_work);
801
802         data = NULL;
803 out:
804         rcu_read_unlock();
805
806         return data;
807
808 out_unlock:
809         rht_unlock(tbl, bkt, flags);
810         goto out;
811 }
812
813 /**
814  * rhashtable_insert_fast - insert object into hash table
815  * @ht:         hash table
816  * @obj:        pointer to hash head inside object
817  * @params:     hash table parameters
818  *
819  * Will take the per bucket bitlock to protect against mutual mutations
820  * on the same bucket. Multiple insertions may occur in parallel unless
821  * they map to the same bucket.
822  *
823  * It is safe to call this function from atomic context.
824  *
825  * Will trigger an automatic deferred table resizing if residency in the
826  * table grows beyond 70%.
827  */
828 static inline int rhashtable_insert_fast(
829         struct rhashtable *ht, struct rhash_head *obj,
830         const struct rhashtable_params params)
831 {
832         void *ret;
833
834         ret = __rhashtable_insert_fast(ht, NULL, obj, params, false);
835         if (IS_ERR(ret))
836                 return PTR_ERR(ret);
837
838         return ret == NULL ? 0 : -EEXIST;
839 }
840
841 /**
842  * rhltable_insert_key - insert object into hash list table
843  * @hlt:        hash list table
844  * @key:        the pointer to the key
845  * @list:       pointer to hash list head inside object
846  * @params:     hash table parameters
847  *
848  * Will take the per bucket bitlock to protect against mutual mutations
849  * on the same bucket. Multiple insertions may occur in parallel unless
850  * they map to the same bucket.
851  *
852  * It is safe to call this function from atomic context.
853  *
854  * Will trigger an automatic deferred table resizing if residency in the
855  * table grows beyond 70%.
856  */
857 static inline int rhltable_insert_key(
858         struct rhltable *hlt, const void *key, struct rhlist_head *list,
859         const struct rhashtable_params params)
860 {
861         return PTR_ERR(__rhashtable_insert_fast(&hlt->ht, key, &list->rhead,
862                                                 params, true));
863 }
864
865 /**
866  * rhltable_insert - insert object into hash list table
867  * @hlt:        hash list table
868  * @list:       pointer to hash list head inside object
869  * @params:     hash table parameters
870  *
871  * Will take the per bucket bitlock to protect against mutual mutations
872  * on the same bucket. Multiple insertions may occur in parallel unless
873  * they map to the same bucket.
874  *
875  * It is safe to call this function from atomic context.
876  *
877  * Will trigger an automatic deferred table resizing if residency in the
878  * table grows beyond 70%.
879  */
880 static inline int rhltable_insert(
881         struct rhltable *hlt, struct rhlist_head *list,
882         const struct rhashtable_params params)
883 {
884         const char *key = rht_obj(&hlt->ht, &list->rhead);
885
886         key += params.key_offset;
887
888         return rhltable_insert_key(hlt, key, list, params);
889 }
890
891 /**
892  * rhashtable_lookup_insert_fast - lookup and insert object into hash table
893  * @ht:         hash table
894  * @obj:        pointer to hash head inside object
895  * @params:     hash table parameters
896  *
897  * This lookup function may only be used for fixed key hash table (key_len
898  * parameter set). It will BUG() if used inappropriately.
899  *
900  * It is safe to call this function from atomic context.
901  *
902  * Will trigger an automatic deferred table resizing if residency in the
903  * table grows beyond 70%.
904  */
905 static inline int rhashtable_lookup_insert_fast(
906         struct rhashtable *ht, struct rhash_head *obj,
907         const struct rhashtable_params params)
908 {
909         const char *key = rht_obj(ht, obj);
910         void *ret;
911
912         BUG_ON(ht->p.obj_hashfn);
913
914         ret = __rhashtable_insert_fast(ht, key + ht->p.key_offset, obj, params,
915                                        false);
916         if (IS_ERR(ret))
917                 return PTR_ERR(ret);
918
919         return ret == NULL ? 0 : -EEXIST;
920 }
921
922 /**
923  * rhashtable_lookup_get_insert_fast - lookup and insert object into hash table
924  * @ht:         hash table
925  * @obj:        pointer to hash head inside object
926  * @params:     hash table parameters
927  *
928  * Just like rhashtable_lookup_insert_fast(), but this function returns the
929  * object if it exists, NULL if it did not and the insertion was successful,
930  * and an ERR_PTR otherwise.
931  */
932 static inline void *rhashtable_lookup_get_insert_fast(
933         struct rhashtable *ht, struct rhash_head *obj,
934         const struct rhashtable_params params)
935 {
936         const char *key = rht_obj(ht, obj);
937
938         BUG_ON(ht->p.obj_hashfn);
939
940         return __rhashtable_insert_fast(ht, key + ht->p.key_offset, obj, params,
941                                         false);
942 }
943
944 /**
945  * rhashtable_lookup_insert_key - search and insert object to hash table
946  *                                with explicit key
947  * @ht:         hash table
948  * @key:        key
949  * @obj:        pointer to hash head inside object
950  * @params:     hash table parameters
951  *
952  * Lookups may occur in parallel with hashtable mutations and resizing.
953  *
954  * Will trigger an automatic deferred table resizing if residency in the
955  * table grows beyond 70%.
956  *
957  * Returns zero on success.
958  */
959 static inline int rhashtable_lookup_insert_key(
960         struct rhashtable *ht, const void *key, struct rhash_head *obj,
961         const struct rhashtable_params params)
962 {
963         void *ret;
964
965         BUG_ON(!ht->p.obj_hashfn || !key);
966
967         ret = __rhashtable_insert_fast(ht, key, obj, params, false);
968         if (IS_ERR(ret))
969                 return PTR_ERR(ret);
970
971         return ret == NULL ? 0 : -EEXIST;
972 }
973
974 /**
975  * rhashtable_lookup_get_insert_key - lookup and insert object into hash table
976  * @ht:         hash table
977  * @key:        key
978  * @obj:        pointer to hash head inside object
979  * @params:     hash table parameters
980  *
981  * Just like rhashtable_lookup_insert_key(), but this function returns the
982  * object if it exists, NULL if it does not and the insertion was successful,
983  * and an ERR_PTR otherwise.
984  */
985 static inline void *rhashtable_lookup_get_insert_key(
986         struct rhashtable *ht, const void *key, struct rhash_head *obj,
987         const struct rhashtable_params params)
988 {
989         BUG_ON(!ht->p.obj_hashfn || !key);
990
991         return __rhashtable_insert_fast(ht, key, obj, params, false);
992 }
993
994 /* Internal function, please use rhashtable_remove_fast() instead */
995 static inline int __rhashtable_remove_fast_one(
996         struct rhashtable *ht, struct bucket_table *tbl,
997         struct rhash_head *obj, const struct rhashtable_params params,
998         bool rhlist)
999 {
1000         struct rhash_lock_head __rcu **bkt;
1001         struct rhash_head __rcu **pprev;
1002         struct rhash_head *he;
1003         unsigned long flags;
1004         unsigned int hash;
1005         int err = -ENOENT;
1006
1007         hash = rht_head_hashfn(ht, tbl, obj, params);
1008         bkt = rht_bucket_var(tbl, hash);
1009         if (!bkt)
1010                 return -ENOENT;
1011         pprev = NULL;
1012         flags = rht_lock(tbl, bkt);
1013
1014         rht_for_each_from(he, rht_ptr(bkt, tbl, hash), tbl, hash) {
1015                 struct rhlist_head *list;
1016
1017                 list = container_of(he, struct rhlist_head, rhead);
1018
1019                 if (he != obj) {
1020                         struct rhlist_head __rcu **lpprev;
1021
1022                         pprev = &he->next;
1023
1024                         if (!rhlist)
1025                                 continue;
1026
1027                         do {
1028                                 lpprev = &list->next;
1029                                 list = rht_dereference_bucket(list->next,
1030                                                               tbl, hash);
1031                         } while (list && obj != &list->rhead);
1032
1033                         if (!list)
1034                                 continue;
1035
1036                         list = rht_dereference_bucket(list->next, tbl, hash);
1037                         RCU_INIT_POINTER(*lpprev, list);
1038                         err = 0;
1039                         break;
1040                 }
1041
1042                 obj = rht_dereference_bucket(obj->next, tbl, hash);
1043                 err = 1;
1044
1045                 if (rhlist) {
1046                         list = rht_dereference_bucket(list->next, tbl, hash);
1047                         if (list) {
1048                                 RCU_INIT_POINTER(list->rhead.next, obj);
1049                                 obj = &list->rhead;
1050                                 err = 0;
1051                         }
1052                 }
1053
1054                 if (pprev) {
1055                         rcu_assign_pointer(*pprev, obj);
1056                         rht_unlock(tbl, bkt, flags);
1057                 } else {
1058                         rht_assign_unlock(tbl, bkt, obj, flags);
1059                 }
1060                 goto unlocked;
1061         }
1062
1063         rht_unlock(tbl, bkt, flags);
1064 unlocked:
1065         if (err > 0) {
1066                 atomic_dec(&ht->nelems);
1067                 if (unlikely(ht->p.automatic_shrinking &&
1068                              rht_shrink_below_30(ht, tbl)))
1069                         schedule_work(&ht->run_work);
1070                 err = 0;
1071         }
1072
1073         return err;
1074 }
1075
1076 /* Internal function, please use rhashtable_remove_fast() instead */
1077 static inline int __rhashtable_remove_fast(
1078         struct rhashtable *ht, struct rhash_head *obj,
1079         const struct rhashtable_params params, bool rhlist)
1080 {
1081         struct bucket_table *tbl;
1082         int err;
1083
1084         rcu_read_lock();
1085
1086         tbl = rht_dereference_rcu(ht->tbl, ht);
1087
1088         /* Because we have already taken (and released) the bucket
1089          * lock in old_tbl, if we find that future_tbl is not yet
1090          * visible then that guarantees the entry to still be in
1091          * the old tbl if it exists.
1092          */
1093         while ((err = __rhashtable_remove_fast_one(ht, tbl, obj, params,
1094                                                    rhlist)) &&
1095                (tbl = rht_dereference_rcu(tbl->future_tbl, ht)))
1096                 ;
1097
1098         rcu_read_unlock();
1099
1100         return err;
1101 }
1102
1103 /**
1104  * rhashtable_remove_fast - remove object from hash table
1105  * @ht:         hash table
1106  * @obj:        pointer to hash head inside object
1107  * @params:     hash table parameters
1108  *
1109  * Since the hash chain is single linked, the removal operation needs to
1110  * walk the bucket chain upon removal. The removal operation is thus
1111  * considerable slow if the hash table is not correctly sized.
1112  *
1113  * Will automatically shrink the table if permitted when residency drops
1114  * below 30%.
1115  *
1116  * Returns zero on success, -ENOENT if the entry could not be found.
1117  */
1118 static inline int rhashtable_remove_fast(
1119         struct rhashtable *ht, struct rhash_head *obj,
1120         const struct rhashtable_params params)
1121 {
1122         return __rhashtable_remove_fast(ht, obj, params, false);
1123 }
1124
1125 /**
1126  * rhltable_remove - remove object from hash list table
1127  * @hlt:        hash list table
1128  * @list:       pointer to hash list head inside object
1129  * @params:     hash table parameters
1130  *
1131  * Since the hash chain is single linked, the removal operation needs to
1132  * walk the bucket chain upon removal. The removal operation is thus
1133  * considerable slow if the hash table is not correctly sized.
1134  *
1135  * Will automatically shrink the table if permitted when residency drops
1136  * below 30%
1137  *
1138  * Returns zero on success, -ENOENT if the entry could not be found.
1139  */
1140 static inline int rhltable_remove(
1141         struct rhltable *hlt, struct rhlist_head *list,
1142         const struct rhashtable_params params)
1143 {
1144         return __rhashtable_remove_fast(&hlt->ht, &list->rhead, params, true);
1145 }
1146
1147 /* Internal function, please use rhashtable_replace_fast() instead */
1148 static inline int __rhashtable_replace_fast(
1149         struct rhashtable *ht, struct bucket_table *tbl,
1150         struct rhash_head *obj_old, struct rhash_head *obj_new,
1151         const struct rhashtable_params params)
1152 {
1153         struct rhash_lock_head __rcu **bkt;
1154         struct rhash_head __rcu **pprev;
1155         struct rhash_head *he;
1156         unsigned long flags;
1157         unsigned int hash;
1158         int err = -ENOENT;
1159
1160         /* Minimally, the old and new objects must have same hash
1161          * (which should mean identifiers are the same).
1162          */
1163         hash = rht_head_hashfn(ht, tbl, obj_old, params);
1164         if (hash != rht_head_hashfn(ht, tbl, obj_new, params))
1165                 return -EINVAL;
1166
1167         bkt = rht_bucket_var(tbl, hash);
1168         if (!bkt)
1169                 return -ENOENT;
1170
1171         pprev = NULL;
1172         flags = rht_lock(tbl, bkt);
1173
1174         rht_for_each_from(he, rht_ptr(bkt, tbl, hash), tbl, hash) {
1175                 if (he != obj_old) {
1176                         pprev = &he->next;
1177                         continue;
1178                 }
1179
1180                 rcu_assign_pointer(obj_new->next, obj_old->next);
1181                 if (pprev) {
1182                         rcu_assign_pointer(*pprev, obj_new);
1183                         rht_unlock(tbl, bkt, flags);
1184                 } else {
1185                         rht_assign_unlock(tbl, bkt, obj_new, flags);
1186                 }
1187                 err = 0;
1188                 goto unlocked;
1189         }
1190
1191         rht_unlock(tbl, bkt, flags);
1192
1193 unlocked:
1194         return err;
1195 }
1196
1197 /**
1198  * rhashtable_replace_fast - replace an object in hash table
1199  * @ht:         hash table
1200  * @obj_old:    pointer to hash head inside object being replaced
1201  * @obj_new:    pointer to hash head inside object which is new
1202  * @params:     hash table parameters
1203  *
1204  * Replacing an object doesn't affect the number of elements in the hash table
1205  * or bucket, so we don't need to worry about shrinking or expanding the
1206  * table here.
1207  *
1208  * Returns zero on success, -ENOENT if the entry could not be found,
1209  * -EINVAL if hash is not the same for the old and new objects.
1210  */
1211 static inline int rhashtable_replace_fast(
1212         struct rhashtable *ht, struct rhash_head *obj_old,
1213         struct rhash_head *obj_new,
1214         const struct rhashtable_params params)
1215 {
1216         struct bucket_table *tbl;
1217         int err;
1218
1219         rcu_read_lock();
1220
1221         tbl = rht_dereference_rcu(ht->tbl, ht);
1222
1223         /* Because we have already taken (and released) the bucket
1224          * lock in old_tbl, if we find that future_tbl is not yet
1225          * visible then that guarantees the entry to still be in
1226          * the old tbl if it exists.
1227          */
1228         while ((err = __rhashtable_replace_fast(ht, tbl, obj_old,
1229                                                 obj_new, params)) &&
1230                (tbl = rht_dereference_rcu(tbl->future_tbl, ht)))
1231                 ;
1232
1233         rcu_read_unlock();
1234
1235         return err;
1236 }
1237
1238 /**
1239  * rhltable_walk_enter - Initialise an iterator
1240  * @hlt:        Table to walk over
1241  * @iter:       Hash table Iterator
1242  *
1243  * This function prepares a hash table walk.
1244  *
1245  * Note that if you restart a walk after rhashtable_walk_stop you
1246  * may see the same object twice.  Also, you may miss objects if
1247  * there are removals in between rhashtable_walk_stop and the next
1248  * call to rhashtable_walk_start.
1249  *
1250  * For a completely stable walk you should construct your own data
1251  * structure outside the hash table.
1252  *
1253  * This function may be called from any process context, including
1254  * non-preemptable context, but cannot be called from softirq or
1255  * hardirq context.
1256  *
1257  * You must call rhashtable_walk_exit after this function returns.
1258  */
1259 static inline void rhltable_walk_enter(struct rhltable *hlt,
1260                                        struct rhashtable_iter *iter)
1261 {
1262         return rhashtable_walk_enter(&hlt->ht, iter);
1263 }
1264
1265 /**
1266  * rhltable_free_and_destroy - free elements and destroy hash list table
1267  * @hlt:        the hash list table to destroy
1268  * @free_fn:    callback to release resources of element
1269  * @arg:        pointer passed to free_fn
1270  *
1271  * See documentation for rhashtable_free_and_destroy.
1272  */
1273 static inline void rhltable_free_and_destroy(struct rhltable *hlt,
1274                                              void (*free_fn)(void *ptr,
1275                                                              void *arg),
1276                                              void *arg)
1277 {
1278         return rhashtable_free_and_destroy(&hlt->ht, free_fn, arg);
1279 }
1280
1281 static inline void rhltable_destroy(struct rhltable *hlt)
1282 {
1283         return rhltable_free_and_destroy(hlt, NULL, NULL);
1284 }
1285
1286 #endif /* _LINUX_RHASHTABLE_H */