Merge tag 'fbdev-for-6.4-rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/deller...
[linux-block.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 #ifdef CONFIG_KASAN_STACK
150 /* Prevent mas_wr_bnode() from exceeding the stack frame limit */
151 #define noinline_for_kasan noinline_for_stack
152 #else
153 #define noinline_for_kasan inline
154 #endif
155
156 /* Functions */
157 static inline struct maple_node *mt_alloc_one(gfp_t gfp)
158 {
159         return kmem_cache_alloc(maple_node_cache, gfp);
160 }
161
162 static inline int mt_alloc_bulk(gfp_t gfp, size_t size, void **nodes)
163 {
164         return kmem_cache_alloc_bulk(maple_node_cache, gfp, size, nodes);
165 }
166
167 static inline void mt_free_bulk(size_t size, void __rcu **nodes)
168 {
169         kmem_cache_free_bulk(maple_node_cache, size, (void **)nodes);
170 }
171
172 static void mt_free_rcu(struct rcu_head *head)
173 {
174         struct maple_node *node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
175
176         kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
177 }
178
179 /*
180  * ma_free_rcu() - Use rcu callback to free a maple node
181  * @node: The node to free
182  *
183  * The maple tree uses the parent pointer to indicate this node is no longer in
184  * use and will be freed.
185  */
186 static void ma_free_rcu(struct maple_node *node)
187 {
188         WARN_ON(node->parent != ma_parent_ptr(node));
189         call_rcu(&node->rcu, mt_free_rcu);
190 }
191
192 static void mas_set_height(struct ma_state *mas)
193 {
194         unsigned int new_flags = mas->tree->ma_flags;
195
196         new_flags &= ~MT_FLAGS_HEIGHT_MASK;
197         BUG_ON(mas->depth > MAPLE_HEIGHT_MAX);
198         new_flags |= mas->depth << MT_FLAGS_HEIGHT_OFFSET;
199         mas->tree->ma_flags = new_flags;
200 }
201
202 static unsigned int mas_mt_height(struct ma_state *mas)
203 {
204         return mt_height(mas->tree);
205 }
206
207 static inline enum maple_type mte_node_type(const struct maple_enode *entry)
208 {
209         return ((unsigned long)entry >> MAPLE_NODE_TYPE_SHIFT) &
210                 MAPLE_NODE_TYPE_MASK;
211 }
212
213 static inline bool ma_is_dense(const enum maple_type type)
214 {
215         return type < maple_leaf_64;
216 }
217
218 static inline bool ma_is_leaf(const enum maple_type type)
219 {
220         return type < maple_range_64;
221 }
222
223 static inline bool mte_is_leaf(const struct maple_enode *entry)
224 {
225         return ma_is_leaf(mte_node_type(entry));
226 }
227
228 /*
229  * We also reserve values with the bottom two bits set to '10' which are
230  * below 4096
231  */
232 static inline bool mt_is_reserved(const void *entry)
233 {
234         return ((unsigned long)entry < MAPLE_RESERVED_RANGE) &&
235                 xa_is_internal(entry);
236 }
237
238 static inline void mas_set_err(struct ma_state *mas, long err)
239 {
240         mas->node = MA_ERROR(err);
241 }
242
243 static inline bool mas_is_ptr(struct ma_state *mas)
244 {
245         return mas->node == MAS_ROOT;
246 }
247
248 static inline bool mas_is_start(struct ma_state *mas)
249 {
250         return mas->node == MAS_START;
251 }
252
253 bool mas_is_err(struct ma_state *mas)
254 {
255         return xa_is_err(mas->node);
256 }
257
258 static inline bool mas_searchable(struct ma_state *mas)
259 {
260         if (mas_is_none(mas))
261                 return false;
262
263         if (mas_is_ptr(mas))
264                 return false;
265
266         return true;
267 }
268
269 static inline struct maple_node *mte_to_node(const struct maple_enode *entry)
270 {
271         return (struct maple_node *)((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
272 }
273
274 /*
275  * mte_to_mat() - Convert a maple encoded node to a maple topiary node.
276  * @entry: The maple encoded node
277  *
278  * Return: a maple topiary pointer
279  */
280 static inline struct maple_topiary *mte_to_mat(const struct maple_enode *entry)
281 {
282         return (struct maple_topiary *)
283                 ((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
284 }
285
286 /*
287  * mas_mn() - Get the maple state node.
288  * @mas: The maple state
289  *
290  * Return: the maple node (not encoded - bare pointer).
291  */
292 static inline struct maple_node *mas_mn(const struct ma_state *mas)
293 {
294         return mte_to_node(mas->node);
295 }
296
297 /*
298  * mte_set_node_dead() - Set a maple encoded node as dead.
299  * @mn: The maple encoded node.
300  */
301 static inline void mte_set_node_dead(struct maple_enode *mn)
302 {
303         mte_to_node(mn)->parent = ma_parent_ptr(mte_to_node(mn));
304         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
305 }
306
307 /* Bit 1 indicates the root is a node */
308 #define MAPLE_ROOT_NODE                 0x02
309 /* maple_type stored bit 3-6 */
310 #define MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT          0x03
311 /* Bit 2 means a NULL somewhere below */
312 #define MAPLE_ENODE_NULL                0x04
313
314 static inline struct maple_enode *mt_mk_node(const struct maple_node *node,
315                                              enum maple_type type)
316 {
317         return (void *)((unsigned long)node |
318                         (type << MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT) | MAPLE_ENODE_NULL);
319 }
320
321 static inline void *mte_mk_root(const struct maple_enode *node)
322 {
323         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ROOT_NODE);
324 }
325
326 static inline void *mte_safe_root(const struct maple_enode *node)
327 {
328         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ROOT_NODE);
329 }
330
331 static inline void *mte_set_full(const struct maple_enode *node)
332 {
333         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ENODE_NULL);
334 }
335
336 static inline void *mte_clear_full(const struct maple_enode *node)
337 {
338         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ENODE_NULL);
339 }
340
341 static inline bool mte_has_null(const struct maple_enode *node)
342 {
343         return (unsigned long)node & MAPLE_ENODE_NULL;
344 }
345
346 static inline bool ma_is_root(struct maple_node *node)
347 {
348         return ((unsigned long)node->parent & MA_ROOT_PARENT);
349 }
350
351 static inline bool mte_is_root(const struct maple_enode *node)
352 {
353         return ma_is_root(mte_to_node(node));
354 }
355
356 static inline bool mas_is_root_limits(const struct ma_state *mas)
357 {
358         return !mas->min && mas->max == ULONG_MAX;
359 }
360
361 static inline bool mt_is_alloc(struct maple_tree *mt)
362 {
363         return (mt->ma_flags & MT_FLAGS_ALLOC_RANGE);
364 }
365
366 /*
367  * The Parent Pointer
368  * Excluding root, the parent pointer is 256B aligned like all other tree nodes.
369  * When storing a 32 or 64 bit values, the offset can fit into 5 bits.  The 16
370  * bit values need an extra bit to store the offset.  This extra bit comes from
371  * a reuse of the last bit in the node type.  This is possible by using bit 1 to
372  * indicate if bit 2 is part of the type or the slot.
373  *
374  * Note types:
375  *  0x??1 = Root
376  *  0x?00 = 16 bit nodes
377  *  0x010 = 32 bit nodes
378  *  0x110 = 64 bit nodes
379  *
380  * Slot size and alignment
381  *  0b??1 : Root
382  *  0b?00 : 16 bit values, type in 0-1, slot in 2-7
383  *  0b010 : 32 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
384  *  0b110 : 64 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
385  */
386
387 #define MAPLE_PARENT_ROOT               0x01
388
389 #define MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT         0x03
390 #define MAPLE_PARENT_SLOT_MASK          0xF8
391
392 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT     0x02
393 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK      0xFC
394
395 #define MAPLE_PARENT_RANGE64            0x06
396 #define MAPLE_PARENT_RANGE32            0x04
397 #define MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16        0x02
398
399 /*
400  * mte_parent_shift() - Get the parent shift for the slot storage.
401  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long
402  * Return: The shift into that pointer to the star to of the slot
403  */
404 static inline unsigned long mte_parent_shift(unsigned long parent)
405 {
406         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
407         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
408                 return MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
409
410         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT;
411 }
412
413 /*
414  * mte_parent_slot_mask() - Get the slot mask for the parent.
415  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long.
416  * Return: The slot mask for that parent.
417  */
418 static inline unsigned long mte_parent_slot_mask(unsigned long parent)
419 {
420         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
421         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
422                 return MAPLE_PARENT_SLOT_MASK;
423
424         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK;
425 }
426
427 /*
428  * mas_parent_enum() - Return the maple_type of the parent from the stored
429  * parent type.
430  * @mas: The maple state
431  * @node: The maple_enode to extract the parent's enum
432  * Return: The node->parent maple_type
433  */
434 static inline
435 enum maple_type mte_parent_enum(struct maple_enode *p_enode,
436                                 struct maple_tree *mt)
437 {
438         unsigned long p_type;
439
440         p_type = (unsigned long)p_enode;
441         if (p_type & MAPLE_PARENT_ROOT)
442                 return 0; /* Validated in the caller. */
443
444         p_type &= MAPLE_NODE_MASK;
445         p_type = p_type & ~(MAPLE_PARENT_ROOT | mte_parent_slot_mask(p_type));
446
447         switch (p_type) {
448         case MAPLE_PARENT_RANGE64: /* or MAPLE_PARENT_ARANGE64 */
449                 if (mt_is_alloc(mt))
450                         return maple_arange_64;
451                 return maple_range_64;
452         }
453
454         return 0;
455 }
456
457 static inline
458 enum maple_type mas_parent_enum(struct ma_state *mas, struct maple_enode *enode)
459 {
460         return mte_parent_enum(ma_enode_ptr(mte_to_node(enode)->parent), mas->tree);
461 }
462
463 /*
464  * mte_set_parent() - Set the parent node and encode the slot
465  * @enode: The encoded maple node.
466  * @parent: The encoded maple node that is the parent of @enode.
467  * @slot: The slot that @enode resides in @parent.
468  *
469  * Slot number is encoded in the enode->parent bit 3-6 or 2-6, depending on the
470  * parent type.
471  */
472 static inline
473 void mte_set_parent(struct maple_enode *enode, const struct maple_enode *parent,
474                     unsigned char slot)
475 {
476         unsigned long val = (unsigned long)parent;
477         unsigned long shift;
478         unsigned long type;
479         enum maple_type p_type = mte_node_type(parent);
480
481         BUG_ON(p_type == maple_dense);
482         BUG_ON(p_type == maple_leaf_64);
483
484         switch (p_type) {
485         case maple_range_64:
486         case maple_arange_64:
487                 shift = MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
488                 type = MAPLE_PARENT_RANGE64;
489                 break;
490         default:
491         case maple_dense:
492         case maple_leaf_64:
493                 shift = type = 0;
494                 break;
495         }
496
497         val &= ~MAPLE_NODE_MASK; /* Clear all node metadata in parent */
498         val |= (slot << shift) | type;
499         mte_to_node(enode)->parent = ma_parent_ptr(val);
500 }
501
502 /*
503  * mte_parent_slot() - get the parent slot of @enode.
504  * @enode: The encoded maple node.
505  *
506  * Return: The slot in the parent node where @enode resides.
507  */
508 static inline unsigned int mte_parent_slot(const struct maple_enode *enode)
509 {
510         unsigned long val = (unsigned long)mte_to_node(enode)->parent;
511
512         if (val & MA_ROOT_PARENT)
513                 return 0;
514
515         /*
516          * Okay to use MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK as the last bit will be lost
517          * by shift if the parent shift is MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT
518          */
519         return (val & MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK) >> mte_parent_shift(val);
520 }
521
522 /*
523  * mte_parent() - Get the parent of @node.
524  * @node: The encoded maple node.
525  *
526  * Return: The parent maple node.
527  */
528 static inline struct maple_node *mte_parent(const struct maple_enode *enode)
529 {
530         return (void *)((unsigned long)
531                         (mte_to_node(enode)->parent) & ~MAPLE_NODE_MASK);
532 }
533
534 /*
535  * ma_dead_node() - check if the @enode is dead.
536  * @enode: The encoded maple node
537  *
538  * Return: true if dead, false otherwise.
539  */
540 static inline bool ma_dead_node(const struct maple_node *node)
541 {
542         struct maple_node *parent;
543
544         /* Do not reorder reads from the node prior to the parent check */
545         smp_rmb();
546         parent = (void *)((unsigned long) node->parent & ~MAPLE_NODE_MASK);
547         return (parent == node);
548 }
549
550 /*
551  * mte_dead_node() - check if the @enode is dead.
552  * @enode: The encoded maple node
553  *
554  * Return: true if dead, false otherwise.
555  */
556 static inline bool mte_dead_node(const struct maple_enode *enode)
557 {
558         struct maple_node *parent, *node;
559
560         node = mte_to_node(enode);
561         /* Do not reorder reads from the node prior to the parent check */
562         smp_rmb();
563         parent = mte_parent(enode);
564         return (parent == node);
565 }
566
567 /*
568  * mas_allocated() - Get the number of nodes allocated in a maple state.
569  * @mas: The maple state
570  *
571  * The ma_state alloc member is overloaded to hold a pointer to the first
572  * allocated node or to the number of requested nodes to allocate.  If bit 0 is
573  * set, then the alloc contains the number of requested nodes.  If there is an
574  * allocated node, then the total allocated nodes is in that node.
575  *
576  * Return: The total number of nodes allocated
577  */
578 static inline unsigned long mas_allocated(const struct ma_state *mas)
579 {
580         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1))
581                 return 0;
582
583         return mas->alloc->total;
584 }
585
586 /*
587  * mas_set_alloc_req() - Set the requested number of allocations.
588  * @mas: the maple state
589  * @count: the number of allocations.
590  *
591  * The requested number of allocations is either in the first allocated node,
592  * located in @mas->alloc->request_count, or directly in @mas->alloc if there is
593  * no allocated node.  Set the request either in the node or do the necessary
594  * encoding to store in @mas->alloc directly.
595  */
596 static inline void mas_set_alloc_req(struct ma_state *mas, unsigned long count)
597 {
598         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)) {
599                 if (!count)
600                         mas->alloc = NULL;
601                 else
602                         mas->alloc = (struct maple_alloc *)(((count) << 1U) | 1U);
603                 return;
604         }
605
606         mas->alloc->request_count = count;
607 }
608
609 /*
610  * mas_alloc_req() - get the requested number of allocations.
611  * @mas: The maple state
612  *
613  * The alloc count is either stored directly in @mas, or in
614  * @mas->alloc->request_count if there is at least one node allocated.  Decode
615  * the request count if it's stored directly in @mas->alloc.
616  *
617  * Return: The allocation request count.
618  */
619 static inline unsigned int mas_alloc_req(const struct ma_state *mas)
620 {
621         if ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)
622                 return (unsigned long)(mas->alloc) >> 1;
623         else if (mas->alloc)
624                 return mas->alloc->request_count;
625         return 0;
626 }
627
628 /*
629  * ma_pivots() - Get a pointer to the maple node pivots.
630  * @node - the maple node
631  * @type - the node type
632  *
633  * In the event of a dead node, this array may be %NULL
634  *
635  * Return: A pointer to the maple node pivots
636  */
637 static inline unsigned long *ma_pivots(struct maple_node *node,
638                                            enum maple_type type)
639 {
640         switch (type) {
641         case maple_arange_64:
642                 return node->ma64.pivot;
643         case maple_range_64:
644         case maple_leaf_64:
645                 return node->mr64.pivot;
646         case maple_dense:
647                 return NULL;
648         }
649         return NULL;
650 }
651
652 /*
653  * ma_gaps() - Get a pointer to the maple node gaps.
654  * @node - the maple node
655  * @type - the node type
656  *
657  * Return: A pointer to the maple node gaps
658  */
659 static inline unsigned long *ma_gaps(struct maple_node *node,
660                                      enum maple_type type)
661 {
662         switch (type) {
663         case maple_arange_64:
664                 return node->ma64.gap;
665         case maple_range_64:
666         case maple_leaf_64:
667         case maple_dense:
668                 return NULL;
669         }
670         return NULL;
671 }
672
673 /*
674  * mte_pivot() - Get the pivot at @piv of the maple encoded node.
675  * @mn: The maple encoded node.
676  * @piv: The pivot.
677  *
678  * Return: the pivot at @piv of @mn.
679  */
680 static inline unsigned long mte_pivot(const struct maple_enode *mn,
681                                  unsigned char piv)
682 {
683         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
684         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
685
686         if (piv >= mt_pivots[type]) {
687                 WARN_ON(1);
688                 return 0;
689         }
690         switch (type) {
691         case maple_arange_64:
692                 return node->ma64.pivot[piv];
693         case maple_range_64:
694         case maple_leaf_64:
695                 return node->mr64.pivot[piv];
696         case maple_dense:
697                 return 0;
698         }
699         return 0;
700 }
701
702 /*
703  * mas_safe_pivot() - get the pivot at @piv or mas->max.
704  * @mas: The maple state
705  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
706  * @piv: The pivot to fetch
707  * @type: The maple node type
708  *
709  * Return: The pivot at @piv within the limit of the @pivots array, @mas->max
710  * otherwise.
711  */
712 static inline unsigned long
713 mas_safe_pivot(const struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
714                unsigned char piv, enum maple_type type)
715 {
716         if (piv >= mt_pivots[type])
717                 return mas->max;
718
719         return pivots[piv];
720 }
721
722 /*
723  * mas_safe_min() - Return the minimum for a given offset.
724  * @mas: The maple state
725  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
726  * @offset: The offset into the pivot array
727  *
728  * Return: The minimum range value that is contained in @offset.
729  */
730 static inline unsigned long
731 mas_safe_min(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots, unsigned char offset)
732 {
733         if (likely(offset))
734                 return pivots[offset - 1] + 1;
735
736         return mas->min;
737 }
738
739 /*
740  * mas_logical_pivot() - Get the logical pivot of a given offset.
741  * @mas: The maple state
742  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
743  * @offset: The offset into the pivot array
744  * @type: The maple node type
745  *
746  * When there is no value at a pivot (beyond the end of the data), then the
747  * pivot is actually @mas->max.
748  *
749  * Return: the logical pivot of a given @offset.
750  */
751 static inline unsigned long
752 mas_logical_pivot(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
753                   unsigned char offset, enum maple_type type)
754 {
755         unsigned long lpiv = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
756
757         if (likely(lpiv))
758                 return lpiv;
759
760         if (likely(offset))
761                 return mas->max;
762
763         return lpiv;
764 }
765
766 /*
767  * mte_set_pivot() - Set a pivot to a value in an encoded maple node.
768  * @mn: The encoded maple node
769  * @piv: The pivot offset
770  * @val: The value of the pivot
771  */
772 static inline void mte_set_pivot(struct maple_enode *mn, unsigned char piv,
773                                 unsigned long val)
774 {
775         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
776         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
777
778         BUG_ON(piv >= mt_pivots[type]);
779         switch (type) {
780         default:
781         case maple_range_64:
782         case maple_leaf_64:
783                 node->mr64.pivot[piv] = val;
784                 break;
785         case maple_arange_64:
786                 node->ma64.pivot[piv] = val;
787                 break;
788         case maple_dense:
789                 break;
790         }
791
792 }
793
794 /*
795  * ma_slots() - Get a pointer to the maple node slots.
796  * @mn: The maple node
797  * @mt: The maple node type
798  *
799  * Return: A pointer to the maple node slots
800  */
801 static inline void __rcu **ma_slots(struct maple_node *mn, enum maple_type mt)
802 {
803         switch (mt) {
804         default:
805         case maple_arange_64:
806                 return mn->ma64.slot;
807         case maple_range_64:
808         case maple_leaf_64:
809                 return mn->mr64.slot;
810         case maple_dense:
811                 return mn->slot;
812         }
813 }
814
815 static inline bool mt_locked(const struct maple_tree *mt)
816 {
817         return mt_external_lock(mt) ? mt_lock_is_held(mt) :
818                 lockdep_is_held(&mt->ma_lock);
819 }
820
821 static inline void *mt_slot(const struct maple_tree *mt,
822                 void __rcu **slots, unsigned char offset)
823 {
824         return rcu_dereference_check(slots[offset], mt_locked(mt));
825 }
826
827 static inline void *mt_slot_locked(struct maple_tree *mt, void __rcu **slots,
828                                    unsigned char offset)
829 {
830         return rcu_dereference_protected(slots[offset], mt_locked(mt));
831 }
832 /*
833  * mas_slot_locked() - Get the slot value when holding the maple tree lock.
834  * @mas: The maple state
835  * @slots: The pointer to the slots
836  * @offset: The offset into the slots array to fetch
837  *
838  * Return: The entry stored in @slots at the @offset.
839  */
840 static inline void *mas_slot_locked(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
841                                        unsigned char offset)
842 {
843         return mt_slot_locked(mas->tree, slots, offset);
844 }
845
846 /*
847  * mas_slot() - Get the slot value when not holding the maple tree lock.
848  * @mas: The maple state
849  * @slots: The pointer to the slots
850  * @offset: The offset into the slots array to fetch
851  *
852  * Return: The entry stored in @slots at the @offset
853  */
854 static inline void *mas_slot(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
855                              unsigned char offset)
856 {
857         return mt_slot(mas->tree, slots, offset);
858 }
859
860 /*
861  * mas_root() - Get the maple tree root.
862  * @mas: The maple state.
863  *
864  * Return: The pointer to the root of the tree
865  */
866 static inline void *mas_root(struct ma_state *mas)
867 {
868         return rcu_dereference_check(mas->tree->ma_root, mt_locked(mas->tree));
869 }
870
871 static inline void *mt_root_locked(struct maple_tree *mt)
872 {
873         return rcu_dereference_protected(mt->ma_root, mt_locked(mt));
874 }
875
876 /*
877  * mas_root_locked() - Get the maple tree root when holding the maple tree lock.
878  * @mas: The maple state.
879  *
880  * Return: The pointer to the root of the tree
881  */
882 static inline void *mas_root_locked(struct ma_state *mas)
883 {
884         return mt_root_locked(mas->tree);
885 }
886
887 static inline struct maple_metadata *ma_meta(struct maple_node *mn,
888                                              enum maple_type mt)
889 {
890         switch (mt) {
891         case maple_arange_64:
892                 return &mn->ma64.meta;
893         default:
894                 return &mn->mr64.meta;
895         }
896 }
897
898 /*
899  * ma_set_meta() - Set the metadata information of a node.
900  * @mn: The maple node
901  * @mt: The maple node type
902  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
903  * @end: The end of the data in this node.
904  */
905 static inline void ma_set_meta(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
906                                unsigned char offset, unsigned char end)
907 {
908         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
909
910         meta->gap = offset;
911         meta->end = end;
912 }
913
914 /*
915  * mt_clear_meta() - clear the metadata information of a node, if it exists
916  * @mt: The maple tree
917  * @mn: The maple node
918  * @type: The maple node type
919  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
920  * @end: The end of the data in this node.
921  */
922 static inline void mt_clear_meta(struct maple_tree *mt, struct maple_node *mn,
923                                   enum maple_type type)
924 {
925         struct maple_metadata *meta;
926         unsigned long *pivots;
927         void __rcu **slots;
928         void *next;
929
930         switch (type) {
931         case maple_range_64:
932                 pivots = mn->mr64.pivot;
933                 if (unlikely(pivots[MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2])) {
934                         slots = mn->mr64.slot;
935                         next = mt_slot_locked(mt, slots,
936                                               MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1);
937                         if (unlikely((mte_to_node(next) &&
938                                       mte_node_type(next))))
939                                 return; /* no metadata, could be node */
940                 }
941                 fallthrough;
942         case maple_arange_64:
943                 meta = ma_meta(mn, type);
944                 break;
945         default:
946                 return;
947         }
948
949         meta->gap = 0;
950         meta->end = 0;
951 }
952
953 /*
954  * ma_meta_end() - Get the data end of a node from the metadata
955  * @mn: The maple node
956  * @mt: The maple node type
957  */
958 static inline unsigned char ma_meta_end(struct maple_node *mn,
959                                         enum maple_type mt)
960 {
961         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
962
963         return meta->end;
964 }
965
966 /*
967  * ma_meta_gap() - Get the largest gap location of a node from the metadata
968  * @mn: The maple node
969  * @mt: The maple node type
970  */
971 static inline unsigned char ma_meta_gap(struct maple_node *mn,
972                                         enum maple_type mt)
973 {
974         BUG_ON(mt != maple_arange_64);
975
976         return mn->ma64.meta.gap;
977 }
978
979 /*
980  * ma_set_meta_gap() - Set the largest gap location in a nodes metadata
981  * @mn: The maple node
982  * @mn: The maple node type
983  * @offset: The location of the largest gap.
984  */
985 static inline void ma_set_meta_gap(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
986                                    unsigned char offset)
987 {
988
989         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
990
991         meta->gap = offset;
992 }
993
994 /*
995  * mat_add() - Add a @dead_enode to the ma_topiary of a list of dead nodes.
996  * @mat - the ma_topiary, a linked list of dead nodes.
997  * @dead_enode - the node to be marked as dead and added to the tail of the list
998  *
999  * Add the @dead_enode to the linked list in @mat.
1000  */
1001 static inline void mat_add(struct ma_topiary *mat,
1002                            struct maple_enode *dead_enode)
1003 {
1004         mte_set_node_dead(dead_enode);
1005         mte_to_mat(dead_enode)->next = NULL;
1006         if (!mat->tail) {
1007                 mat->tail = mat->head = dead_enode;
1008                 return;
1009         }
1010
1011         mte_to_mat(mat->tail)->next = dead_enode;
1012         mat->tail = dead_enode;
1013 }
1014
1015 static void mte_destroy_walk(struct maple_enode *, struct maple_tree *);
1016 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used);
1017
1018 /*
1019  * mas_mat_free() - Free all nodes in a dead list.
1020  * @mas - the maple state
1021  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
1022  *
1023  * Free walk a dead list.
1024  */
1025 static void mas_mat_free(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
1026 {
1027         struct maple_enode *next;
1028
1029         while (mat->head) {
1030                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
1031                 mas_free(mas, mat->head);
1032                 mat->head = next;
1033         }
1034 }
1035
1036 /*
1037  * mas_mat_destroy() - Free all nodes and subtrees in a dead list.
1038  * @mas - the maple state
1039  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
1040  *
1041  * Destroy walk a dead list.
1042  */
1043 static void mas_mat_destroy(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
1044 {
1045         struct maple_enode *next;
1046
1047         while (mat->head) {
1048                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
1049                 mte_destroy_walk(mat->head, mat->mtree);
1050                 mat->head = next;
1051         }
1052 }
1053 /*
1054  * mas_descend() - Descend into the slot stored in the ma_state.
1055  * @mas - the maple state.
1056  *
1057  * Note: Not RCU safe, only use in write side or debug code.
1058  */
1059 static inline void mas_descend(struct ma_state *mas)
1060 {
1061         enum maple_type type;
1062         unsigned long *pivots;
1063         struct maple_node *node;
1064         void __rcu **slots;
1065
1066         node = mas_mn(mas);
1067         type = mte_node_type(mas->node);
1068         pivots = ma_pivots(node, type);
1069         slots = ma_slots(node, type);
1070
1071         if (mas->offset)
1072                 mas->min = pivots[mas->offset - 1] + 1;
1073         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
1074         mas->node = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
1075 }
1076
1077 /*
1078  * mte_set_gap() - Set a maple node gap.
1079  * @mn: The encoded maple node
1080  * @gap: The offset of the gap to set
1081  * @val: The gap value
1082  */
1083 static inline void mte_set_gap(const struct maple_enode *mn,
1084                                  unsigned char gap, unsigned long val)
1085 {
1086         switch (mte_node_type(mn)) {
1087         default:
1088                 break;
1089         case maple_arange_64:
1090                 mte_to_node(mn)->ma64.gap[gap] = val;
1091                 break;
1092         }
1093 }
1094
1095 /*
1096  * mas_ascend() - Walk up a level of the tree.
1097  * @mas: The maple state
1098  *
1099  * Sets the @mas->max and @mas->min to the correct values when walking up.  This
1100  * may cause several levels of walking up to find the correct min and max.
1101  * May find a dead node which will cause a premature return.
1102  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise
1103  */
1104 static int mas_ascend(struct ma_state *mas)
1105 {
1106         struct maple_enode *p_enode; /* parent enode. */
1107         struct maple_enode *a_enode; /* ancestor enode. */
1108         struct maple_node *a_node; /* ancestor node. */
1109         struct maple_node *p_node; /* parent node. */
1110         unsigned char a_slot;
1111         enum maple_type a_type;
1112         unsigned long min, max;
1113         unsigned long *pivots;
1114         unsigned char offset;
1115         bool set_max = false, set_min = false;
1116
1117         a_node = mas_mn(mas);
1118         if (ma_is_root(a_node)) {
1119                 mas->offset = 0;
1120                 return 0;
1121         }
1122
1123         p_node = mte_parent(mas->node);
1124         if (unlikely(a_node == p_node))
1125                 return 1;
1126         a_type = mas_parent_enum(mas, mas->node);
1127         offset = mte_parent_slot(mas->node);
1128         a_enode = mt_mk_node(p_node, a_type);
1129
1130         /* Check to make sure all parent information is still accurate */
1131         if (p_node != mte_parent(mas->node))
1132                 return 1;
1133
1134         mas->node = a_enode;
1135         mas->offset = offset;
1136
1137         if (mte_is_root(a_enode)) {
1138                 mas->max = ULONG_MAX;
1139                 mas->min = 0;
1140                 return 0;
1141         }
1142
1143         min = 0;
1144         max = ULONG_MAX;
1145         do {
1146                 p_enode = a_enode;
1147                 a_type = mas_parent_enum(mas, p_enode);
1148                 a_node = mte_parent(p_enode);
1149                 a_slot = mte_parent_slot(p_enode);
1150                 a_enode = mt_mk_node(a_node, a_type);
1151                 pivots = ma_pivots(a_node, a_type);
1152
1153                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1154                         return 1;
1155
1156                 if (!set_min && a_slot) {
1157                         set_min = true;
1158                         min = pivots[a_slot - 1] + 1;
1159                 }
1160
1161                 if (!set_max && a_slot < mt_pivots[a_type]) {
1162                         set_max = true;
1163                         max = pivots[a_slot];
1164                 }
1165
1166                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1167                         return 1;
1168
1169                 if (unlikely(ma_is_root(a_node)))
1170                         break;
1171
1172         } while (!set_min || !set_max);
1173
1174         mas->max = max;
1175         mas->min = min;
1176         return 0;
1177 }
1178
1179 /*
1180  * mas_pop_node() - Get a previously allocated maple node from the maple state.
1181  * @mas: The maple state
1182  *
1183  * Return: A pointer to a maple node.
1184  */
1185 static inline struct maple_node *mas_pop_node(struct ma_state *mas)
1186 {
1187         struct maple_alloc *ret, *node = mas->alloc;
1188         unsigned long total = mas_allocated(mas);
1189         unsigned int req = mas_alloc_req(mas);
1190
1191         /* nothing or a request pending. */
1192         if (WARN_ON(!total))
1193                 return NULL;
1194
1195         if (total == 1) {
1196                 /* single allocation in this ma_state */
1197                 mas->alloc = NULL;
1198                 ret = node;
1199                 goto single_node;
1200         }
1201
1202         if (node->node_count == 1) {
1203                 /* Single allocation in this node. */
1204                 mas->alloc = node->slot[0];
1205                 mas->alloc->total = node->total - 1;
1206                 ret = node;
1207                 goto new_head;
1208         }
1209         node->total--;
1210         ret = node->slot[--node->node_count];
1211         node->slot[node->node_count] = NULL;
1212
1213 single_node:
1214 new_head:
1215         if (req) {
1216                 req++;
1217                 mas_set_alloc_req(mas, req);
1218         }
1219
1220         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
1221         return (struct maple_node *)ret;
1222 }
1223
1224 /*
1225  * mas_push_node() - Push a node back on the maple state allocation.
1226  * @mas: The maple state
1227  * @used: The used maple node
1228  *
1229  * Stores the maple node back into @mas->alloc for reuse.  Updates allocated and
1230  * requested node count as necessary.
1231  */
1232 static inline void mas_push_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *used)
1233 {
1234         struct maple_alloc *reuse = (struct maple_alloc *)used;
1235         struct maple_alloc *head = mas->alloc;
1236         unsigned long count;
1237         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1238
1239         count = mas_allocated(mas);
1240
1241         reuse->request_count = 0;
1242         reuse->node_count = 0;
1243         if (count && (head->node_count < MAPLE_ALLOC_SLOTS)) {
1244                 head->slot[head->node_count++] = reuse;
1245                 head->total++;
1246                 goto done;
1247         }
1248
1249         reuse->total = 1;
1250         if ((head) && !((unsigned long)head & 0x1)) {
1251                 reuse->slot[0] = head;
1252                 reuse->node_count = 1;
1253                 reuse->total += head->total;
1254         }
1255
1256         mas->alloc = reuse;
1257 done:
1258         if (requested > 1)
1259                 mas_set_alloc_req(mas, requested - 1);
1260 }
1261
1262 /*
1263  * mas_alloc_nodes() - Allocate nodes into a maple state
1264  * @mas: The maple state
1265  * @gfp: The GFP Flags
1266  */
1267 static inline void mas_alloc_nodes(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
1268 {
1269         struct maple_alloc *node;
1270         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1271         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1272         unsigned int count;
1273         void **slots = NULL;
1274         unsigned int max_req = 0;
1275
1276         if (!requested)
1277                 return;
1278
1279         mas_set_alloc_req(mas, 0);
1280         if (mas->mas_flags & MA_STATE_PREALLOC) {
1281                 if (allocated)
1282                         return;
1283                 WARN_ON(!allocated);
1284         }
1285
1286         if (!allocated || mas->alloc->node_count == MAPLE_ALLOC_SLOTS) {
1287                 node = (struct maple_alloc *)mt_alloc_one(gfp);
1288                 if (!node)
1289                         goto nomem_one;
1290
1291                 if (allocated) {
1292                         node->slot[0] = mas->alloc;
1293                         node->node_count = 1;
1294                 } else {
1295                         node->node_count = 0;
1296                 }
1297
1298                 mas->alloc = node;
1299                 node->total = ++allocated;
1300                 requested--;
1301         }
1302
1303         node = mas->alloc;
1304         node->request_count = 0;
1305         while (requested) {
1306                 max_req = MAPLE_ALLOC_SLOTS - node->node_count;
1307                 slots = (void **)&node->slot[node->node_count];
1308                 max_req = min(requested, max_req);
1309                 count = mt_alloc_bulk(gfp, max_req, slots);
1310                 if (!count)
1311                         goto nomem_bulk;
1312
1313                 if (node->node_count == 0) {
1314                         node->slot[0]->node_count = 0;
1315                         node->slot[0]->request_count = 0;
1316                 }
1317
1318                 node->node_count += count;
1319                 allocated += count;
1320                 node = node->slot[0];
1321                 requested -= count;
1322         }
1323         mas->alloc->total = allocated;
1324         return;
1325
1326 nomem_bulk:
1327         /* Clean up potential freed allocations on bulk failure */
1328         memset(slots, 0, max_req * sizeof(unsigned long));
1329 nomem_one:
1330         mas_set_alloc_req(mas, requested);
1331         if (mas->alloc && !(((unsigned long)mas->alloc & 0x1)))
1332                 mas->alloc->total = allocated;
1333         mas_set_err(mas, -ENOMEM);
1334 }
1335
1336 /*
1337  * mas_free() - Free an encoded maple node
1338  * @mas: The maple state
1339  * @used: The encoded maple node to free.
1340  *
1341  * Uses rcu free if necessary, pushes @used back on the maple state allocations
1342  * otherwise.
1343  */
1344 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used)
1345 {
1346         struct maple_node *tmp = mte_to_node(used);
1347
1348         if (mt_in_rcu(mas->tree))
1349                 ma_free_rcu(tmp);
1350         else
1351                 mas_push_node(mas, tmp);
1352 }
1353
1354 /*
1355  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1356  * there is not enough nodes.
1357  * @mas: The maple state
1358  * @count: The number of nodes needed
1359  * @gfp: the gfp flags
1360  */
1361 static void mas_node_count_gfp(struct ma_state *mas, int count, gfp_t gfp)
1362 {
1363         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1364
1365         if (allocated < count) {
1366                 mas_set_alloc_req(mas, count - allocated);
1367                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
1368         }
1369 }
1370
1371 /*
1372  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1373  * there is not enough nodes.
1374  * @mas: The maple state
1375  * @count: The number of nodes needed
1376  *
1377  * Note: Uses GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN for gfp flags.
1378  */
1379 static void mas_node_count(struct ma_state *mas, int count)
1380 {
1381         return mas_node_count_gfp(mas, count, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1382 }
1383
1384 /*
1385  * mas_start() - Sets up maple state for operations.
1386  * @mas: The maple state.
1387  *
1388  * If mas->node == MAS_START, then set the min, max and depth to
1389  * defaults.
1390  *
1391  * Return:
1392  * - If mas->node is an error or not MAS_START, return NULL.
1393  * - If it's an empty tree:     NULL & mas->node == MAS_NONE
1394  * - If it's a single entry:    The entry & mas->node == MAS_ROOT
1395  * - If it's a tree:            NULL & mas->node == safe root node.
1396  */
1397 static inline struct maple_enode *mas_start(struct ma_state *mas)
1398 {
1399         if (likely(mas_is_start(mas))) {
1400                 struct maple_enode *root;
1401
1402                 mas->min = 0;
1403                 mas->max = ULONG_MAX;
1404                 mas->depth = 0;
1405
1406 retry:
1407                 root = mas_root(mas);
1408                 /* Tree with nodes */
1409                 if (likely(xa_is_node(root))) {
1410                         mas->depth = 1;
1411                         mas->node = mte_safe_root(root);
1412                         mas->offset = 0;
1413                         if (mte_dead_node(mas->node))
1414                                 goto retry;
1415
1416                         return NULL;
1417                 }
1418
1419                 /* empty tree */
1420                 if (unlikely(!root)) {
1421                         mas->node = MAS_NONE;
1422                         mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1423                         return NULL;
1424                 }
1425
1426                 /* Single entry tree */
1427                 mas->node = MAS_ROOT;
1428                 mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1429
1430                 /* Single entry tree. */
1431                 if (mas->index > 0)
1432                         return NULL;
1433
1434                 return root;
1435         }
1436
1437         return NULL;
1438 }
1439
1440 /*
1441  * ma_data_end() - Find the end of the data in a node.
1442  * @node: The maple node
1443  * @type: The maple node type
1444  * @pivots: The array of pivots in the node
1445  * @max: The maximum value in the node
1446  *
1447  * Uses metadata to find the end of the data when possible.
1448  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1449  */
1450 static inline unsigned char ma_data_end(struct maple_node *node,
1451                                         enum maple_type type,
1452                                         unsigned long *pivots,
1453                                         unsigned long max)
1454 {
1455         unsigned char offset;
1456
1457         if (!pivots)
1458                 return 0;
1459
1460         if (type == maple_arange_64)
1461                 return ma_meta_end(node, type);
1462
1463         offset = mt_pivots[type] - 1;
1464         if (likely(!pivots[offset]))
1465                 return ma_meta_end(node, type);
1466
1467         if (likely(pivots[offset] == max))
1468                 return offset;
1469
1470         return mt_pivots[type];
1471 }
1472
1473 /*
1474  * mas_data_end() - Find the end of the data (slot).
1475  * @mas: the maple state
1476  *
1477  * This method is optimized to check the metadata of a node if the node type
1478  * supports data end metadata.
1479  *
1480  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1481  */
1482 static inline unsigned char mas_data_end(struct ma_state *mas)
1483 {
1484         enum maple_type type;
1485         struct maple_node *node;
1486         unsigned char offset;
1487         unsigned long *pivots;
1488
1489         type = mte_node_type(mas->node);
1490         node = mas_mn(mas);
1491         if (type == maple_arange_64)
1492                 return ma_meta_end(node, type);
1493
1494         pivots = ma_pivots(node, type);
1495         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
1496                 return 0;
1497
1498         offset = mt_pivots[type] - 1;
1499         if (likely(!pivots[offset]))
1500                 return ma_meta_end(node, type);
1501
1502         if (likely(pivots[offset] == mas->max))
1503                 return offset;
1504
1505         return mt_pivots[type];
1506 }
1507
1508 /*
1509  * mas_leaf_max_gap() - Returns the largest gap in a leaf node
1510  * @mas - the maple state
1511  *
1512  * Return: The maximum gap in the leaf.
1513  */
1514 static unsigned long mas_leaf_max_gap(struct ma_state *mas)
1515 {
1516         enum maple_type mt;
1517         unsigned long pstart, gap, max_gap;
1518         struct maple_node *mn;
1519         unsigned long *pivots;
1520         void __rcu **slots;
1521         unsigned char i;
1522         unsigned char max_piv;
1523
1524         mt = mte_node_type(mas->node);
1525         mn = mas_mn(mas);
1526         slots = ma_slots(mn, mt);
1527         max_gap = 0;
1528         if (unlikely(ma_is_dense(mt))) {
1529                 gap = 0;
1530                 for (i = 0; i < mt_slots[mt]; i++) {
1531                         if (slots[i]) {
1532                                 if (gap > max_gap)
1533                                         max_gap = gap;
1534                                 gap = 0;
1535                         } else {
1536                                 gap++;
1537                         }
1538                 }
1539                 if (gap > max_gap)
1540                         max_gap = gap;
1541                 return max_gap;
1542         }
1543
1544         /*
1545          * Check the first implied pivot optimizes the loop below and slot 1 may
1546          * be skipped if there is a gap in slot 0.
1547          */
1548         pivots = ma_pivots(mn, mt);
1549         if (likely(!slots[0])) {
1550                 max_gap = pivots[0] - mas->min + 1;
1551                 i = 2;
1552         } else {
1553                 i = 1;
1554         }
1555
1556         /* reduce max_piv as the special case is checked before the loop */
1557         max_piv = ma_data_end(mn, mt, pivots, mas->max) - 1;
1558         /*
1559          * Check end implied pivot which can only be a gap on the right most
1560          * node.
1561          */
1562         if (unlikely(mas->max == ULONG_MAX) && !slots[max_piv + 1]) {
1563                 gap = ULONG_MAX - pivots[max_piv];
1564                 if (gap > max_gap)
1565                         max_gap = gap;
1566         }
1567
1568         for (; i <= max_piv; i++) {
1569                 /* data == no gap. */
1570                 if (likely(slots[i]))
1571                         continue;
1572
1573                 pstart = pivots[i - 1];
1574                 gap = pivots[i] - pstart;
1575                 if (gap > max_gap)
1576                         max_gap = gap;
1577
1578                 /* There cannot be two gaps in a row. */
1579                 i++;
1580         }
1581         return max_gap;
1582 }
1583
1584 /*
1585  * ma_max_gap() - Get the maximum gap in a maple node (non-leaf)
1586  * @node: The maple node
1587  * @gaps: The pointer to the gaps
1588  * @mt: The maple node type
1589  * @*off: Pointer to store the offset location of the gap.
1590  *
1591  * Uses the metadata data end to scan backwards across set gaps.
1592  *
1593  * Return: The maximum gap value
1594  */
1595 static inline unsigned long
1596 ma_max_gap(struct maple_node *node, unsigned long *gaps, enum maple_type mt,
1597             unsigned char *off)
1598 {
1599         unsigned char offset, i;
1600         unsigned long max_gap = 0;
1601
1602         i = offset = ma_meta_end(node, mt);
1603         do {
1604                 if (gaps[i] > max_gap) {
1605                         max_gap = gaps[i];
1606                         offset = i;
1607                 }
1608         } while (i--);
1609
1610         *off = offset;
1611         return max_gap;
1612 }
1613
1614 /*
1615  * mas_max_gap() - find the largest gap in a non-leaf node and set the slot.
1616  * @mas: The maple state.
1617  *
1618  * If the metadata gap is set to MAPLE_ARANGE64_META_MAX, there is no gap.
1619  *
1620  * Return: The gap value.
1621  */
1622 static inline unsigned long mas_max_gap(struct ma_state *mas)
1623 {
1624         unsigned long *gaps;
1625         unsigned char offset;
1626         enum maple_type mt;
1627         struct maple_node *node;
1628
1629         mt = mte_node_type(mas->node);
1630         if (ma_is_leaf(mt))
1631                 return mas_leaf_max_gap(mas);
1632
1633         node = mas_mn(mas);
1634         offset = ma_meta_gap(node, mt);
1635         if (offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1636                 return 0;
1637
1638         gaps = ma_gaps(node, mt);
1639         return gaps[offset];
1640 }
1641
1642 /*
1643  * mas_parent_gap() - Set the parent gap and any gaps above, as needed
1644  * @mas: The maple state
1645  * @offset: The gap offset in the parent to set
1646  * @new: The new gap value.
1647  *
1648  * Set the parent gap then continue to set the gap upwards, using the metadata
1649  * of the parent to see if it is necessary to check the node above.
1650  */
1651 static inline void mas_parent_gap(struct ma_state *mas, unsigned char offset,
1652                 unsigned long new)
1653 {
1654         unsigned long meta_gap = 0;
1655         struct maple_node *pnode;
1656         struct maple_enode *penode;
1657         unsigned long *pgaps;
1658         unsigned char meta_offset;
1659         enum maple_type pmt;
1660
1661         pnode = mte_parent(mas->node);
1662         pmt = mas_parent_enum(mas, mas->node);
1663         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1664         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1665
1666 ascend:
1667         meta_offset = ma_meta_gap(pnode, pmt);
1668         if (meta_offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1669                 meta_gap = 0;
1670         else
1671                 meta_gap = pgaps[meta_offset];
1672
1673         pgaps[offset] = new;
1674
1675         if (meta_gap == new)
1676                 return;
1677
1678         if (offset != meta_offset) {
1679                 if (meta_gap > new)
1680                         return;
1681
1682                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, offset);
1683         } else if (new < meta_gap) {
1684                 meta_offset = 15;
1685                 new = ma_max_gap(pnode, pgaps, pmt, &meta_offset);
1686                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, meta_offset);
1687         }
1688
1689         if (ma_is_root(pnode))
1690                 return;
1691
1692         /* Go to the parent node. */
1693         pnode = mte_parent(penode);
1694         pmt = mas_parent_enum(mas, penode);
1695         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1696         offset = mte_parent_slot(penode);
1697         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1698         goto ascend;
1699 }
1700
1701 /*
1702  * mas_update_gap() - Update a nodes gaps and propagate up if necessary.
1703  * @mas - the maple state.
1704  */
1705 static inline void mas_update_gap(struct ma_state *mas)
1706 {
1707         unsigned char pslot;
1708         unsigned long p_gap;
1709         unsigned long max_gap;
1710
1711         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
1712                 return;
1713
1714         if (mte_is_root(mas->node))
1715                 return;
1716
1717         max_gap = mas_max_gap(mas);
1718
1719         pslot = mte_parent_slot(mas->node);
1720         p_gap = ma_gaps(mte_parent(mas->node),
1721                         mas_parent_enum(mas, mas->node))[pslot];
1722
1723         if (p_gap != max_gap)
1724                 mas_parent_gap(mas, pslot, max_gap);
1725 }
1726
1727 /*
1728  * mas_adopt_children() - Set the parent pointer of all nodes in @parent to
1729  * @parent with the slot encoded.
1730  * @mas - the maple state (for the tree)
1731  * @parent - the maple encoded node containing the children.
1732  */
1733 static inline void mas_adopt_children(struct ma_state *mas,
1734                 struct maple_enode *parent)
1735 {
1736         enum maple_type type = mte_node_type(parent);
1737         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
1738         void __rcu **slots = ma_slots(node, type);
1739         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, type);
1740         struct maple_enode *child;
1741         unsigned char offset;
1742
1743         offset = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
1744         do {
1745                 child = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1746                 mte_set_parent(child, parent, offset);
1747         } while (offset--);
1748 }
1749
1750 /*
1751  * mas_replace() - Replace a maple node in the tree with mas->node.  Uses the
1752  * parent encoding to locate the maple node in the tree.
1753  * @mas - the ma_state to use for operations.
1754  * @advanced - boolean to adopt the child nodes and free the old node (false) or
1755  * leave the node (true) and handle the adoption and free elsewhere.
1756  */
1757 static inline void mas_replace(struct ma_state *mas, bool advanced)
1758         __must_hold(mas->tree->lock)
1759 {
1760         struct maple_node *mn = mas_mn(mas);
1761         struct maple_enode *old_enode;
1762         unsigned char offset = 0;
1763         void __rcu **slots = NULL;
1764
1765         if (ma_is_root(mn)) {
1766                 old_enode = mas_root_locked(mas);
1767         } else {
1768                 offset = mte_parent_slot(mas->node);
1769                 slots = ma_slots(mte_parent(mas->node),
1770                                  mas_parent_enum(mas, mas->node));
1771                 old_enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1772         }
1773
1774         if (!advanced && !mte_is_leaf(mas->node))
1775                 mas_adopt_children(mas, mas->node);
1776
1777         if (mte_is_root(mas->node)) {
1778                 mn->parent = ma_parent_ptr(
1779                               ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
1780                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
1781                 mas_set_height(mas);
1782         } else {
1783                 rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
1784         }
1785
1786         if (!advanced) {
1787                 mte_set_node_dead(old_enode);
1788                 mas_free(mas, old_enode);
1789         }
1790 }
1791
1792 /*
1793  * mas_new_child() - Find the new child of a node.
1794  * @mas: the maple state
1795  * @child: the maple state to store the child.
1796  */
1797 static inline bool mas_new_child(struct ma_state *mas, struct ma_state *child)
1798         __must_hold(mas->tree->lock)
1799 {
1800         enum maple_type mt;
1801         unsigned char offset;
1802         unsigned char end;
1803         unsigned long *pivots;
1804         struct maple_enode *entry;
1805         struct maple_node *node;
1806         void __rcu **slots;
1807
1808         mt = mte_node_type(mas->node);
1809         node = mas_mn(mas);
1810         slots = ma_slots(node, mt);
1811         pivots = ma_pivots(node, mt);
1812         end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
1813         for (offset = mas->offset; offset <= end; offset++) {
1814                 entry = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1815                 if (mte_parent(entry) == node) {
1816                         *child = *mas;
1817                         mas->offset = offset + 1;
1818                         child->offset = offset;
1819                         mas_descend(child);
1820                         child->offset = 0;
1821                         return true;
1822                 }
1823         }
1824         return false;
1825 }
1826
1827 /*
1828  * mab_shift_right() - Shift the data in mab right. Note, does not clean out the
1829  * old data or set b_node->b_end.
1830  * @b_node: the maple_big_node
1831  * @shift: the shift count
1832  */
1833 static inline void mab_shift_right(struct maple_big_node *b_node,
1834                                  unsigned char shift)
1835 {
1836         unsigned long size = b_node->b_end * sizeof(unsigned long);
1837
1838         memmove(b_node->pivot + shift, b_node->pivot, size);
1839         memmove(b_node->slot + shift, b_node->slot, size);
1840         if (b_node->type == maple_arange_64)
1841                 memmove(b_node->gap + shift, b_node->gap, size);
1842 }
1843
1844 /*
1845  * mab_middle_node() - Check if a middle node is needed (unlikely)
1846  * @b_node: the maple_big_node that contains the data.
1847  * @size: the amount of data in the b_node
1848  * @split: the potential split location
1849  * @slot_count: the size that can be stored in a single node being considered.
1850  *
1851  * Return: true if a middle node is required.
1852  */
1853 static inline bool mab_middle_node(struct maple_big_node *b_node, int split,
1854                                    unsigned char slot_count)
1855 {
1856         unsigned char size = b_node->b_end;
1857
1858         if (size >= 2 * slot_count)
1859                 return true;
1860
1861         if (!b_node->slot[split] && (size >= 2 * slot_count - 1))
1862                 return true;
1863
1864         return false;
1865 }
1866
1867 /*
1868  * mab_no_null_split() - ensure the split doesn't fall on a NULL
1869  * @b_node: the maple_big_node with the data
1870  * @split: the suggested split location
1871  * @slot_count: the number of slots in the node being considered.
1872  *
1873  * Return: the split location.
1874  */
1875 static inline int mab_no_null_split(struct maple_big_node *b_node,
1876                                     unsigned char split, unsigned char slot_count)
1877 {
1878         if (!b_node->slot[split]) {
1879                 /*
1880                  * If the split is less than the max slot && the right side will
1881                  * still be sufficient, then increment the split on NULL.
1882                  */
1883                 if ((split < slot_count - 1) &&
1884                     (b_node->b_end - split) > (mt_min_slots[b_node->type]))
1885                         split++;
1886                 else
1887                         split--;
1888         }
1889         return split;
1890 }
1891
1892 /*
1893  * mab_calc_split() - Calculate the split location and if there needs to be two
1894  * splits.
1895  * @bn: The maple_big_node with the data
1896  * @mid_split: The second split, if required.  0 otherwise.
1897  *
1898  * Return: The first split location.  The middle split is set in @mid_split.
1899  */
1900 static inline int mab_calc_split(struct ma_state *mas,
1901          struct maple_big_node *bn, unsigned char *mid_split, unsigned long min)
1902 {
1903         unsigned char b_end = bn->b_end;
1904         int split = b_end / 2; /* Assume equal split. */
1905         unsigned char slot_min, slot_count = mt_slots[bn->type];
1906
1907         /*
1908          * To support gap tracking, all NULL entries are kept together and a node cannot
1909          * end on a NULL entry, with the exception of the left-most leaf.  The
1910          * limitation means that the split of a node must be checked for this condition
1911          * and be able to put more data in one direction or the other.
1912          */
1913         if (unlikely((mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))) {
1914                 *mid_split = 0;
1915                 split = b_end - mt_min_slots[bn->type];
1916
1917                 if (!ma_is_leaf(bn->type))
1918                         return split;
1919
1920                 mas->mas_flags |= MA_STATE_REBALANCE;
1921                 if (!bn->slot[split])
1922                         split--;
1923                 return split;
1924         }
1925
1926         /*
1927          * Although extremely rare, it is possible to enter what is known as the 3-way
1928          * split scenario.  The 3-way split comes about by means of a store of a range
1929          * that overwrites the end and beginning of two full nodes.  The result is a set
1930          * of entries that cannot be stored in 2 nodes.  Sometimes, these two nodes can
1931          * also be located in different parent nodes which are also full.  This can
1932          * carry upwards all the way to the root in the worst case.
1933          */
1934         if (unlikely(mab_middle_node(bn, split, slot_count))) {
1935                 split = b_end / 3;
1936                 *mid_split = split * 2;
1937         } else {
1938                 slot_min = mt_min_slots[bn->type];
1939
1940                 *mid_split = 0;
1941                 /*
1942                  * Avoid having a range less than the slot count unless it
1943                  * causes one node to be deficient.
1944                  * NOTE: mt_min_slots is 1 based, b_end and split are zero.
1945                  */
1946                 while (((bn->pivot[split] - min) < slot_count - 1) &&
1947                        (split < slot_count - 1) && (b_end - split > slot_min))
1948                         split++;
1949         }
1950
1951         /* Avoid ending a node on a NULL entry */
1952         split = mab_no_null_split(bn, split, slot_count);
1953
1954         if (unlikely(*mid_split))
1955                 *mid_split = mab_no_null_split(bn, *mid_split, slot_count);
1956
1957         return split;
1958 }
1959
1960 /*
1961  * mas_mab_cp() - Copy data from a maple state inclusively to a maple_big_node
1962  * and set @b_node->b_end to the next free slot.
1963  * @mas: The maple state
1964  * @mas_start: The starting slot to copy
1965  * @mas_end: The end slot to copy (inclusively)
1966  * @b_node: The maple_big_node to place the data
1967  * @mab_start: The starting location in maple_big_node to store the data.
1968  */
1969 static inline void mas_mab_cp(struct ma_state *mas, unsigned char mas_start,
1970                         unsigned char mas_end, struct maple_big_node *b_node,
1971                         unsigned char mab_start)
1972 {
1973         enum maple_type mt;
1974         struct maple_node *node;
1975         void __rcu **slots;
1976         unsigned long *pivots, *gaps;
1977         int i = mas_start, j = mab_start;
1978         unsigned char piv_end;
1979
1980         node = mas_mn(mas);
1981         mt = mte_node_type(mas->node);
1982         pivots = ma_pivots(node, mt);
1983         if (!i) {
1984                 b_node->pivot[j] = pivots[i++];
1985                 if (unlikely(i > mas_end))
1986                         goto complete;
1987                 j++;
1988         }
1989
1990         piv_end = min(mas_end, mt_pivots[mt]);
1991         for (; i < piv_end; i++, j++) {
1992                 b_node->pivot[j] = pivots[i];
1993                 if (unlikely(!b_node->pivot[j]))
1994                         break;
1995
1996                 if (unlikely(mas->max == b_node->pivot[j]))
1997                         goto complete;
1998         }
1999
2000         if (likely(i <= mas_end))
2001                 b_node->pivot[j] = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, mt);
2002
2003 complete:
2004         b_node->b_end = ++j;
2005         j -= mab_start;
2006         slots = ma_slots(node, mt);
2007         memcpy(b_node->slot + mab_start, slots + mas_start, sizeof(void *) * j);
2008         if (!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree)) {
2009                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2010                 memcpy(b_node->gap + mab_start, gaps + mas_start,
2011                        sizeof(unsigned long) * j);
2012         }
2013 }
2014
2015 /*
2016  * mas_leaf_set_meta() - Set the metadata of a leaf if possible.
2017  * @mas: The maple state
2018  * @node: The maple node
2019  * @pivots: pointer to the maple node pivots
2020  * @mt: The maple type
2021  * @end: The assumed end
2022  *
2023  * Note, end may be incremented within this function but not modified at the
2024  * source.  This is fine since the metadata is the last thing to be stored in a
2025  * node during a write.
2026  */
2027 static inline void mas_leaf_set_meta(struct ma_state *mas,
2028                 struct maple_node *node, unsigned long *pivots,
2029                 enum maple_type mt, unsigned char end)
2030 {
2031         /* There is no room for metadata already */
2032         if (mt_pivots[mt] <= end)
2033                 return;
2034
2035         if (pivots[end] && pivots[end] < mas->max)
2036                 end++;
2037
2038         if (end < mt_slots[mt] - 1)
2039                 ma_set_meta(node, mt, 0, end);
2040 }
2041
2042 /*
2043  * mab_mas_cp() - Copy data from maple_big_node to a maple encoded node.
2044  * @b_node: the maple_big_node that has the data
2045  * @mab_start: the start location in @b_node.
2046  * @mab_end: The end location in @b_node (inclusively)
2047  * @mas: The maple state with the maple encoded node.
2048  */
2049 static inline void mab_mas_cp(struct maple_big_node *b_node,
2050                               unsigned char mab_start, unsigned char mab_end,
2051                               struct ma_state *mas, bool new_max)
2052 {
2053         int i, j = 0;
2054         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
2055         struct maple_node *node = mte_to_node(mas->node);
2056         void __rcu **slots = ma_slots(node, mt);
2057         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, mt);
2058         unsigned long *gaps = NULL;
2059         unsigned char end;
2060
2061         if (mab_end - mab_start > mt_pivots[mt])
2062                 mab_end--;
2063
2064         if (!pivots[mt_pivots[mt] - 1])
2065                 slots[mt_pivots[mt]] = NULL;
2066
2067         i = mab_start;
2068         do {
2069                 pivots[j++] = b_node->pivot[i++];
2070         } while (i <= mab_end && likely(b_node->pivot[i]));
2071
2072         memcpy(slots, b_node->slot + mab_start,
2073                sizeof(void *) * (i - mab_start));
2074
2075         if (new_max)
2076                 mas->max = b_node->pivot[i - 1];
2077
2078         end = j - 1;
2079         if (likely(!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree))) {
2080                 unsigned long max_gap = 0;
2081                 unsigned char offset = 15;
2082
2083                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2084                 do {
2085                         gaps[--j] = b_node->gap[--i];
2086                         if (gaps[j] > max_gap) {
2087                                 offset = j;
2088                                 max_gap = gaps[j];
2089                         }
2090                 } while (j);
2091
2092                 ma_set_meta(node, mt, offset, end);
2093         } else {
2094                 mas_leaf_set_meta(mas, node, pivots, mt, end);
2095         }
2096 }
2097
2098 /*
2099  * mas_descend_adopt() - Descend through a sub-tree and adopt children.
2100  * @mas: the maple state with the maple encoded node of the sub-tree.
2101  *
2102  * Descend through a sub-tree and adopt children who do not have the correct
2103  * parents set.  Follow the parents which have the correct parents as they are
2104  * the new entries which need to be followed to find other incorrectly set
2105  * parents.
2106  */
2107 static inline void mas_descend_adopt(struct ma_state *mas)
2108 {
2109         struct ma_state list[3], next[3];
2110         int i, n;
2111
2112         /*
2113          * At each level there may be up to 3 correct parent pointers which indicates
2114          * the new nodes which need to be walked to find any new nodes at a lower level.
2115          */
2116
2117         for (i = 0; i < 3; i++) {
2118                 list[i] = *mas;
2119                 list[i].offset = 0;
2120                 next[i].offset = 0;
2121         }
2122         next[0] = *mas;
2123
2124         while (!mte_is_leaf(list[0].node)) {
2125                 n = 0;
2126                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2127                         if (mas_is_none(&list[i]))
2128                                 continue;
2129
2130                         if (i && list[i-1].node == list[i].node)
2131                                 continue;
2132
2133                         while ((n < 3) && (mas_new_child(&list[i], &next[n])))
2134                                 n++;
2135
2136                         mas_adopt_children(&list[i], list[i].node);
2137                 }
2138
2139                 while (n < 3)
2140                         next[n++].node = MAS_NONE;
2141
2142                 /* descend by setting the list to the children */
2143                 for (i = 0; i < 3; i++)
2144                         list[i] = next[i];
2145         }
2146 }
2147
2148 /*
2149  * mas_bulk_rebalance() - Rebalance the end of a tree after a bulk insert.
2150  * @mas: The maple state
2151  * @end: The maple node end
2152  * @mt: The maple node type
2153  */
2154 static inline void mas_bulk_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end,
2155                                       enum maple_type mt)
2156 {
2157         if (!(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
2158                 return;
2159
2160         if (mte_is_root(mas->node))
2161                 return;
2162
2163         if (end > mt_min_slots[mt]) {
2164                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
2165                 return;
2166         }
2167 }
2168
2169 /*
2170  * mas_store_b_node() - Store an @entry into the b_node while also copying the
2171  * data from a maple encoded node.
2172  * @wr_mas: the maple write state
2173  * @b_node: the maple_big_node to fill with data
2174  * @offset_end: the offset to end copying
2175  *
2176  * Return: The actual end of the data stored in @b_node
2177  */
2178 static noinline_for_kasan void mas_store_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
2179                 struct maple_big_node *b_node, unsigned char offset_end)
2180 {
2181         unsigned char slot;
2182         unsigned char b_end;
2183         /* Possible underflow of piv will wrap back to 0 before use. */
2184         unsigned long piv;
2185         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2186
2187         b_node->type = wr_mas->type;
2188         b_end = 0;
2189         slot = mas->offset;
2190         if (slot) {
2191                 /* Copy start data up to insert. */
2192                 mas_mab_cp(mas, 0, slot - 1, b_node, 0);
2193                 b_end = b_node->b_end;
2194                 piv = b_node->pivot[b_end - 1];
2195         } else
2196                 piv = mas->min - 1;
2197
2198         if (piv + 1 < mas->index) {
2199                 /* Handle range starting after old range */
2200                 b_node->slot[b_end] = wr_mas->content;
2201                 if (!wr_mas->content)
2202                         b_node->gap[b_end] = mas->index - 1 - piv;
2203                 b_node->pivot[b_end++] = mas->index - 1;
2204         }
2205
2206         /* Store the new entry. */
2207         mas->offset = b_end;
2208         b_node->slot[b_end] = wr_mas->entry;
2209         b_node->pivot[b_end] = mas->last;
2210
2211         /* Appended. */
2212         if (mas->last >= mas->max)
2213                 goto b_end;
2214
2215         /* Handle new range ending before old range ends */
2216         piv = mas_logical_pivot(mas, wr_mas->pivots, offset_end, wr_mas->type);
2217         if (piv > mas->last) {
2218                 if (piv == ULONG_MAX)
2219                         mas_bulk_rebalance(mas, b_node->b_end, wr_mas->type);
2220
2221                 if (offset_end != slot)
2222                         wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
2223                                                           offset_end);
2224
2225                 b_node->slot[++b_end] = wr_mas->content;
2226                 if (!wr_mas->content)
2227                         b_node->gap[b_end] = piv - mas->last + 1;
2228                 b_node->pivot[b_end] = piv;
2229         }
2230
2231         slot = offset_end + 1;
2232         if (slot > wr_mas->node_end)
2233                 goto b_end;
2234
2235         /* Copy end data to the end of the node. */
2236         mas_mab_cp(mas, slot, wr_mas->node_end + 1, b_node, ++b_end);
2237         b_node->b_end--;
2238         return;
2239
2240 b_end:
2241         b_node->b_end = b_end;
2242 }
2243
2244 /*
2245  * mas_prev_sibling() - Find the previous node with the same parent.
2246  * @mas: the maple state
2247  *
2248  * Return: True if there is a previous sibling, false otherwise.
2249  */
2250 static inline bool mas_prev_sibling(struct ma_state *mas)
2251 {
2252         unsigned int p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
2253
2254         if (mte_is_root(mas->node))
2255                 return false;
2256
2257         if (!p_slot)
2258                 return false;
2259
2260         mas_ascend(mas);
2261         mas->offset = p_slot - 1;
2262         mas_descend(mas);
2263         return true;
2264 }
2265
2266 /*
2267  * mas_next_sibling() - Find the next node with the same parent.
2268  * @mas: the maple state
2269  *
2270  * Return: true if there is a next sibling, false otherwise.
2271  */
2272 static inline bool mas_next_sibling(struct ma_state *mas)
2273 {
2274         MA_STATE(parent, mas->tree, mas->index, mas->last);
2275
2276         if (mte_is_root(mas->node))
2277                 return false;
2278
2279         parent = *mas;
2280         mas_ascend(&parent);
2281         parent.offset = mte_parent_slot(mas->node) + 1;
2282         if (parent.offset > mas_data_end(&parent))
2283                 return false;
2284
2285         *mas = parent;
2286         mas_descend(mas);
2287         return true;
2288 }
2289
2290 /*
2291  * mte_node_or_node() - Return the encoded node or MAS_NONE.
2292  * @enode: The encoded maple node.
2293  *
2294  * Shorthand to avoid setting %NULLs in the tree or maple_subtree_state.
2295  *
2296  * Return: @enode or MAS_NONE
2297  */
2298 static inline struct maple_enode *mte_node_or_none(struct maple_enode *enode)
2299 {
2300         if (enode)
2301                 return enode;
2302
2303         return ma_enode_ptr(MAS_NONE);
2304 }
2305
2306 /*
2307  * mas_wr_node_walk() - Find the correct offset for the index in the @mas.
2308  * @wr_mas: The maple write state
2309  *
2310  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
2311  */
2312 static inline void mas_wr_node_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
2313 {
2314         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2315         unsigned char count;
2316         unsigned char offset;
2317         unsigned long index, min, max;
2318
2319         if (unlikely(ma_is_dense(wr_mas->type))) {
2320                 wr_mas->r_max = wr_mas->r_min = mas->index;
2321                 mas->offset = mas->index = mas->min;
2322                 return;
2323         }
2324
2325         wr_mas->node = mas_mn(wr_mas->mas);
2326         wr_mas->pivots = ma_pivots(wr_mas->node, wr_mas->type);
2327         count = wr_mas->node_end = ma_data_end(wr_mas->node, wr_mas->type,
2328                                                wr_mas->pivots, mas->max);
2329         offset = mas->offset;
2330         min = mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, offset);
2331         if (unlikely(offset == count))
2332                 goto max;
2333
2334         max = wr_mas->pivots[offset];
2335         index = mas->index;
2336         if (unlikely(index <= max))
2337                 goto done;
2338
2339         if (unlikely(!max && offset))
2340                 goto max;
2341
2342         min = max + 1;
2343         while (++offset < count) {
2344                 max = wr_mas->pivots[offset];
2345                 if (index <= max)
2346                         goto done;
2347                 else if (unlikely(!max))
2348                         break;
2349
2350                 min = max + 1;
2351         }
2352
2353 max:
2354         max = mas->max;
2355 done:
2356         wr_mas->r_max = max;
2357         wr_mas->r_min = min;
2358         wr_mas->offset_end = mas->offset = offset;
2359 }
2360
2361 /*
2362  * mas_topiary_range() - Add a range of slots to the topiary.
2363  * @mas: The maple state
2364  * @destroy: The topiary to add the slots (usually destroy)
2365  * @start: The starting slot inclusively
2366  * @end: The end slot inclusively
2367  */
2368 static inline void mas_topiary_range(struct ma_state *mas,
2369         struct ma_topiary *destroy, unsigned char start, unsigned char end)
2370 {
2371         void __rcu **slots;
2372         unsigned char offset;
2373
2374         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_is_leaf(mas->node));
2375         slots = ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node));
2376         for (offset = start; offset <= end; offset++) {
2377                 struct maple_enode *enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
2378
2379                 if (mte_dead_node(enode))
2380                         continue;
2381
2382                 mat_add(destroy, enode);
2383         }
2384 }
2385
2386 /*
2387  * mast_topiary() - Add the portions of the tree to the removal list; either to
2388  * be freed or discarded (destroy walk).
2389  * @mast: The maple_subtree_state.
2390  */
2391 static inline void mast_topiary(struct maple_subtree_state *mast)
2392 {
2393         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_l, NULL);
2394         unsigned char r_start, r_end;
2395         unsigned char l_start, l_end;
2396         void __rcu **l_slots, **r_slots;
2397
2398         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2399         mast->orig_l->index = mast->orig_l->last;
2400         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2401         l_start = mast->orig_l->offset + 1;
2402         l_end = mas_data_end(mast->orig_l);
2403         r_start = 0;
2404         r_end = mast->orig_r->offset;
2405
2406         if (r_end)
2407                 r_end--;
2408
2409         l_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_l),
2410                            mte_node_type(mast->orig_l->node));
2411
2412         r_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_r),
2413                            mte_node_type(mast->orig_r->node));
2414
2415         if ((l_start < l_end) &&
2416             mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_start))) {
2417                 l_start++;
2418         }
2419
2420         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_end))) {
2421                 if (r_end)
2422                         r_end--;
2423         }
2424
2425         if ((l_start > r_end) && (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node))
2426                 return;
2427
2428         /* At the node where left and right sides meet, add the parts between */
2429         if (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node) {
2430                 return mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy,
2431                                              l_start, r_end);
2432         }
2433
2434         /* mast->orig_r is different and consumed. */
2435         if (mte_is_leaf(mast->orig_r->node))
2436                 return;
2437
2438         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_end)))
2439                 l_end--;
2440
2441
2442         if (l_start <= l_end)
2443                 mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy, l_start, l_end);
2444
2445         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_start)))
2446                 r_start++;
2447
2448         if (r_start <= r_end)
2449                 mas_topiary_range(mast->orig_r, mast->destroy, 0, r_end);
2450 }
2451
2452 /*
2453  * mast_rebalance_next() - Rebalance against the next node
2454  * @mast: The maple subtree state
2455  * @old_r: The encoded maple node to the right (next node).
2456  */
2457 static inline void mast_rebalance_next(struct maple_subtree_state *mast)
2458 {
2459         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2460
2461         mas_mab_cp(mast->orig_r, 0, mt_slot_count(mast->orig_r->node),
2462                    mast->bn, b_end);
2463         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2464 }
2465
2466 /*
2467  * mast_rebalance_prev() - Rebalance against the previous node
2468  * @mast: The maple subtree state
2469  * @old_l: The encoded maple node to the left (previous node)
2470  */
2471 static inline void mast_rebalance_prev(struct maple_subtree_state *mast)
2472 {
2473         unsigned char end = mas_data_end(mast->orig_l) + 1;
2474         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2475
2476         mab_shift_right(mast->bn, end);
2477         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, end - 1, mast->bn, 0);
2478         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2479         mast->orig_l->index = mast->orig_l->min;
2480         mast->bn->b_end = end + b_end;
2481         mast->l->offset += end;
2482 }
2483
2484 /*
2485  * mast_spanning_rebalance() - Rebalance nodes with nearest neighbour favouring
2486  * the node to the right.  Checking the nodes to the right then the left at each
2487  * level upwards until root is reached.  Free and destroy as needed.
2488  * Data is copied into the @mast->bn.
2489  * @mast: The maple_subtree_state.
2490  */
2491 static inline
2492 bool mast_spanning_rebalance(struct maple_subtree_state *mast)
2493 {
2494         struct ma_state r_tmp = *mast->orig_r;
2495         struct ma_state l_tmp = *mast->orig_l;
2496         struct maple_enode *ancestor = NULL;
2497         unsigned char start, end;
2498         unsigned char depth = 0;
2499
2500         r_tmp = *mast->orig_r;
2501         l_tmp = *mast->orig_l;
2502         do {
2503                 mas_ascend(mast->orig_r);
2504                 mas_ascend(mast->orig_l);
2505                 depth++;
2506                 if (!ancestor &&
2507                     (mast->orig_r->node == mast->orig_l->node)) {
2508                         ancestor = mast->orig_r->node;
2509                         end = mast->orig_r->offset - 1;
2510                         start = mast->orig_l->offset + 1;
2511                 }
2512
2513                 if (mast->orig_r->offset < mas_data_end(mast->orig_r)) {
2514                         if (!ancestor) {
2515                                 ancestor = mast->orig_r->node;
2516                                 start = 0;
2517                         }
2518
2519                         mast->orig_r->offset++;
2520                         do {
2521                                 mas_descend(mast->orig_r);
2522                                 mast->orig_r->offset = 0;
2523                                 depth--;
2524                         } while (depth);
2525
2526                         mast_rebalance_next(mast);
2527                         do {
2528                                 unsigned char l_off = 0;
2529                                 struct maple_enode *child = r_tmp.node;
2530
2531                                 mas_ascend(&r_tmp);
2532                                 if (ancestor == r_tmp.node)
2533                                         l_off = start;
2534
2535                                 if (r_tmp.offset)
2536                                         r_tmp.offset--;
2537
2538                                 if (l_off < r_tmp.offset)
2539                                         mas_topiary_range(&r_tmp, mast->destroy,
2540                                                           l_off, r_tmp.offset);
2541
2542                                 if (l_tmp.node != child)
2543                                         mat_add(mast->free, child);
2544
2545                         } while (r_tmp.node != ancestor);
2546
2547                         *mast->orig_l = l_tmp;
2548                         return true;
2549
2550                 } else if (mast->orig_l->offset != 0) {
2551                         if (!ancestor) {
2552                                 ancestor = mast->orig_l->node;
2553                                 end = mas_data_end(mast->orig_l);
2554                         }
2555
2556                         mast->orig_l->offset--;
2557                         do {
2558                                 mas_descend(mast->orig_l);
2559                                 mast->orig_l->offset =
2560                                         mas_data_end(mast->orig_l);
2561                                 depth--;
2562                         } while (depth);
2563
2564                         mast_rebalance_prev(mast);
2565                         do {
2566                                 unsigned char r_off;
2567                                 struct maple_enode *child = l_tmp.node;
2568
2569                                 mas_ascend(&l_tmp);
2570                                 if (ancestor == l_tmp.node)
2571                                         r_off = end;
2572                                 else
2573                                         r_off = mas_data_end(&l_tmp);
2574
2575                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2576                                         l_tmp.offset++;
2577
2578                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2579                                         mas_topiary_range(&l_tmp, mast->destroy,
2580                                                           l_tmp.offset, r_off);
2581
2582                                 if (r_tmp.node != child)
2583                                         mat_add(mast->free, child);
2584
2585                         } while (l_tmp.node != ancestor);
2586
2587                         *mast->orig_r = r_tmp;
2588                         return true;
2589                 }
2590         } while (!mte_is_root(mast->orig_r->node));
2591
2592         *mast->orig_r = r_tmp;
2593         *mast->orig_l = l_tmp;
2594         return false;
2595 }
2596
2597 /*
2598  * mast_ascend_free() - Add current original maple state nodes to the free list
2599  * and ascend.
2600  * @mast: the maple subtree state.
2601  *
2602  * Ascend the original left and right sides and add the previous nodes to the
2603  * free list.  Set the slots to point to the correct location in the new nodes.
2604  */
2605 static inline void
2606 mast_ascend_free(struct maple_subtree_state *mast)
2607 {
2608         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_r,  NULL);
2609         struct maple_enode *left = mast->orig_l->node;
2610         struct maple_enode *right = mast->orig_r->node;
2611
2612         mas_ascend(mast->orig_l);
2613         mas_ascend(mast->orig_r);
2614         mat_add(mast->free, left);
2615
2616         if (left != right)
2617                 mat_add(mast->free, right);
2618
2619         mast->orig_r->offset = 0;
2620         mast->orig_r->index = mast->r->max;
2621         /* last should be larger than or equal to index */
2622         if (mast->orig_r->last < mast->orig_r->index)
2623                 mast->orig_r->last = mast->orig_r->index;
2624         /*
2625          * The node may not contain the value so set slot to ensure all
2626          * of the nodes contents are freed or destroyed.
2627          */
2628         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_r->node);
2629         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2630         /* Set up the left side of things */
2631         mast->orig_l->offset = 0;
2632         mast->orig_l->index = mast->l->min;
2633         wr_mas.mas = mast->orig_l;
2634         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2635         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2636
2637         mast->bn->type = wr_mas.type;
2638 }
2639
2640 /*
2641  * mas_new_ma_node() - Create and return a new maple node.  Helper function.
2642  * @mas: the maple state with the allocations.
2643  * @b_node: the maple_big_node with the type encoding.
2644  *
2645  * Use the node type from the maple_big_node to allocate a new node from the
2646  * ma_state.  This function exists mainly for code readability.
2647  *
2648  * Return: A new maple encoded node
2649  */
2650 static inline struct maple_enode
2651 *mas_new_ma_node(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
2652 {
2653         return mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)), b_node->type);
2654 }
2655
2656 /*
2657  * mas_mab_to_node() - Set up right and middle nodes
2658  *
2659  * @mas: the maple state that contains the allocations.
2660  * @b_node: the node which contains the data.
2661  * @left: The pointer which will have the left node
2662  * @right: The pointer which may have the right node
2663  * @middle: the pointer which may have the middle node (rare)
2664  * @mid_split: the split location for the middle node
2665  *
2666  * Return: the split of left.
2667  */
2668 static inline unsigned char mas_mab_to_node(struct ma_state *mas,
2669         struct maple_big_node *b_node, struct maple_enode **left,
2670         struct maple_enode **right, struct maple_enode **middle,
2671         unsigned char *mid_split, unsigned long min)
2672 {
2673         unsigned char split = 0;
2674         unsigned char slot_count = mt_slots[b_node->type];
2675
2676         *left = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2677         *right = NULL;
2678         *middle = NULL;
2679         *mid_split = 0;
2680
2681         if (b_node->b_end < slot_count) {
2682                 split = b_node->b_end;
2683         } else {
2684                 split = mab_calc_split(mas, b_node, mid_split, min);
2685                 *right = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2686         }
2687
2688         if (*mid_split)
2689                 *middle = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2690
2691         return split;
2692
2693 }
2694
2695 /*
2696  * mab_set_b_end() - Add entry to b_node at b_node->b_end and increment the end
2697  * pointer.
2698  * @b_node - the big node to add the entry
2699  * @mas - the maple state to get the pivot (mas->max)
2700  * @entry - the entry to add, if NULL nothing happens.
2701  */
2702 static inline void mab_set_b_end(struct maple_big_node *b_node,
2703                                  struct ma_state *mas,
2704                                  void *entry)
2705 {
2706         if (!entry)
2707                 return;
2708
2709         b_node->slot[b_node->b_end] = entry;
2710         if (mt_is_alloc(mas->tree))
2711                 b_node->gap[b_node->b_end] = mas_max_gap(mas);
2712         b_node->pivot[b_node->b_end++] = mas->max;
2713 }
2714
2715 /*
2716  * mas_set_split_parent() - combine_then_separate helper function.  Sets the parent
2717  * of @mas->node to either @left or @right, depending on @slot and @split
2718  *
2719  * @mas - the maple state with the node that needs a parent
2720  * @left - possible parent 1
2721  * @right - possible parent 2
2722  * @slot - the slot the mas->node was placed
2723  * @split - the split location between @left and @right
2724  */
2725 static inline void mas_set_split_parent(struct ma_state *mas,
2726                                         struct maple_enode *left,
2727                                         struct maple_enode *right,
2728                                         unsigned char *slot, unsigned char split)
2729 {
2730         if (mas_is_none(mas))
2731                 return;
2732
2733         if ((*slot) <= split)
2734                 mte_set_parent(mas->node, left, *slot);
2735         else if (right)
2736                 mte_set_parent(mas->node, right, (*slot) - split - 1);
2737
2738         (*slot)++;
2739 }
2740
2741 /*
2742  * mte_mid_split_check() - Check if the next node passes the mid-split
2743  * @**l: Pointer to left encoded maple node.
2744  * @**m: Pointer to middle encoded maple node.
2745  * @**r: Pointer to right encoded maple node.
2746  * @slot: The offset
2747  * @*split: The split location.
2748  * @mid_split: The middle split.
2749  */
2750 static inline void mte_mid_split_check(struct maple_enode **l,
2751                                        struct maple_enode **r,
2752                                        struct maple_enode *right,
2753                                        unsigned char slot,
2754                                        unsigned char *split,
2755                                        unsigned char mid_split)
2756 {
2757         if (*r == right)
2758                 return;
2759
2760         if (slot < mid_split)
2761                 return;
2762
2763         *l = *r;
2764         *r = right;
2765         *split = mid_split;
2766 }
2767
2768 /*
2769  * mast_set_split_parents() - Helper function to set three nodes parents.  Slot
2770  * is taken from @mast->l.
2771  * @mast - the maple subtree state
2772  * @left - the left node
2773  * @right - the right node
2774  * @split - the split location.
2775  */
2776 static inline void mast_set_split_parents(struct maple_subtree_state *mast,
2777                                           struct maple_enode *left,
2778                                           struct maple_enode *middle,
2779                                           struct maple_enode *right,
2780                                           unsigned char split,
2781                                           unsigned char mid_split)
2782 {
2783         unsigned char slot;
2784         struct maple_enode *l = left;
2785         struct maple_enode *r = right;
2786
2787         if (mas_is_none(mast->l))
2788                 return;
2789
2790         if (middle)
2791                 r = middle;
2792
2793         slot = mast->l->offset;
2794
2795         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2796         mas_set_split_parent(mast->l, l, r, &slot, split);
2797
2798         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2799         mas_set_split_parent(mast->m, l, r, &slot, split);
2800
2801         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2802         mas_set_split_parent(mast->r, l, r, &slot, split);
2803 }
2804
2805 /*
2806  * mas_wmb_replace() - Write memory barrier and replace
2807  * @mas: The maple state
2808  * @free: the maple topiary list of nodes to free
2809  * @destroy: The maple topiary list of nodes to destroy (walk and free)
2810  *
2811  * Updates gap as necessary.
2812  */
2813 static inline void mas_wmb_replace(struct ma_state *mas,
2814                                    struct ma_topiary *free,
2815                                    struct ma_topiary *destroy)
2816 {
2817         /* All nodes must see old data as dead prior to replacing that data */
2818         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
2819
2820         /* Insert the new data in the tree */
2821         mas_replace(mas, true);
2822
2823         if (!mte_is_leaf(mas->node))
2824                 mas_descend_adopt(mas);
2825
2826         mas_mat_free(mas, free);
2827
2828         if (destroy)
2829                 mas_mat_destroy(mas, destroy);
2830
2831         if (mte_is_leaf(mas->node))
2832                 return;
2833
2834         mas_update_gap(mas);
2835 }
2836
2837 /*
2838  * mast_new_root() - Set a new tree root during subtree creation
2839  * @mast: The maple subtree state
2840  * @mas: The maple state
2841  */
2842 static inline void mast_new_root(struct maple_subtree_state *mast,
2843                                  struct ma_state *mas)
2844 {
2845         mas_mn(mast->l)->parent =
2846                 ma_parent_ptr(((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
2847         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node) &&
2848             !mte_is_root(mast->orig_l->node)) {
2849                 do {
2850                         mast_ascend_free(mast);
2851                         mast_topiary(mast);
2852                 } while (!mte_is_root(mast->orig_l->node));
2853         }
2854         if ((mast->orig_l->node != mas->node) &&
2855                    (mast->l->depth > mas_mt_height(mas))) {
2856                 mat_add(mast->free, mas->node);
2857         }
2858 }
2859
2860 /*
2861  * mast_cp_to_nodes() - Copy data out to nodes.
2862  * @mast: The maple subtree state
2863  * @left: The left encoded maple node
2864  * @middle: The middle encoded maple node
2865  * @right: The right encoded maple node
2866  * @split: The location to split between left and (middle ? middle : right)
2867  * @mid_split: The location to split between middle and right.
2868  */
2869 static inline void mast_cp_to_nodes(struct maple_subtree_state *mast,
2870         struct maple_enode *left, struct maple_enode *middle,
2871         struct maple_enode *right, unsigned char split, unsigned char mid_split)
2872 {
2873         bool new_lmax = true;
2874
2875         mast->l->node = mte_node_or_none(left);
2876         mast->m->node = mte_node_or_none(middle);
2877         mast->r->node = mte_node_or_none(right);
2878
2879         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2880         if (split == mast->bn->b_end) {
2881                 mast->l->max = mast->orig_r->max;
2882                 new_lmax = false;
2883         }
2884
2885         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, new_lmax);
2886
2887         if (middle) {
2888                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mid_split, mast->m, true);
2889                 mast->m->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2890                 split = mid_split;
2891         }
2892
2893         mast->r->max = mast->orig_r->max;
2894         if (right) {
2895                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mast->bn->b_end, mast->r, false);
2896                 mast->r->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2897         }
2898 }
2899
2900 /*
2901  * mast_combine_cp_left - Copy in the original left side of the tree into the
2902  * combined data set in the maple subtree state big node.
2903  * @mast: The maple subtree state
2904  */
2905 static inline void mast_combine_cp_left(struct maple_subtree_state *mast)
2906 {
2907         unsigned char l_slot = mast->orig_l->offset;
2908
2909         if (!l_slot)
2910                 return;
2911
2912         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, l_slot - 1, mast->bn, 0);
2913 }
2914
2915 /*
2916  * mast_combine_cp_right: Copy in the original right side of the tree into the
2917  * combined data set in the maple subtree state big node.
2918  * @mast: The maple subtree state
2919  */
2920 static inline void mast_combine_cp_right(struct maple_subtree_state *mast)
2921 {
2922         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] >= mast->orig_r->max)
2923                 return;
2924
2925         mas_mab_cp(mast->orig_r, mast->orig_r->offset + 1,
2926                    mt_slot_count(mast->orig_r->node), mast->bn,
2927                    mast->bn->b_end);
2928         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2929 }
2930
2931 /*
2932  * mast_sufficient: Check if the maple subtree state has enough data in the big
2933  * node to create at least one sufficient node
2934  * @mast: the maple subtree state
2935  */
2936 static inline bool mast_sufficient(struct maple_subtree_state *mast)
2937 {
2938         if (mast->bn->b_end > mt_min_slot_count(mast->orig_l->node))
2939                 return true;
2940
2941         return false;
2942 }
2943
2944 /*
2945  * mast_overflow: Check if there is too much data in the subtree state for a
2946  * single node.
2947  * @mast: The maple subtree state
2948  */
2949 static inline bool mast_overflow(struct maple_subtree_state *mast)
2950 {
2951         if (mast->bn->b_end >= mt_slot_count(mast->orig_l->node))
2952                 return true;
2953
2954         return false;
2955 }
2956
2957 static inline void *mtree_range_walk(struct ma_state *mas)
2958 {
2959         unsigned long *pivots;
2960         unsigned char offset;
2961         struct maple_node *node;
2962         struct maple_enode *next, *last;
2963         enum maple_type type;
2964         void __rcu **slots;
2965         unsigned char end;
2966         unsigned long max, min;
2967         unsigned long prev_max, prev_min;
2968
2969         next = mas->node;
2970         min = mas->min;
2971         max = mas->max;
2972         do {
2973                 offset = 0;
2974                 last = next;
2975                 node = mte_to_node(next);
2976                 type = mte_node_type(next);
2977                 pivots = ma_pivots(node, type);
2978                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
2979                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2980                         goto dead_node;
2981
2982                 if (pivots[offset] >= mas->index) {
2983                         prev_max = max;
2984                         prev_min = min;
2985                         max = pivots[offset];
2986                         goto next;
2987                 }
2988
2989                 do {
2990                         offset++;
2991                 } while ((offset < end) && (pivots[offset] < mas->index));
2992
2993                 prev_min = min;
2994                 min = pivots[offset - 1] + 1;
2995                 prev_max = max;
2996                 if (likely(offset < end && pivots[offset]))
2997                         max = pivots[offset];
2998
2999 next:
3000                 slots = ma_slots(node, type);
3001                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
3002                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3003                         goto dead_node;
3004         } while (!ma_is_leaf(type));
3005
3006         mas->offset = offset;
3007         mas->index = min;
3008         mas->last = max;
3009         mas->min = prev_min;
3010         mas->max = prev_max;
3011         mas->node = last;
3012         return (void *)next;
3013
3014 dead_node:
3015         mas_reset(mas);
3016         return NULL;
3017 }
3018
3019 /*
3020  * mas_spanning_rebalance() - Rebalance across two nodes which may not be peers.
3021  * @mas: The starting maple state
3022  * @mast: The maple_subtree_state, keeps track of 4 maple states.
3023  * @count: The estimated count of iterations needed.
3024  *
3025  * Follow the tree upwards from @l_mas and @r_mas for @count, or until the root
3026  * is hit.  First @b_node is split into two entries which are inserted into the
3027  * next iteration of the loop.  @b_node is returned populated with the final
3028  * iteration. @mas is used to obtain allocations.  orig_l_mas keeps track of the
3029  * nodes that will remain active by using orig_l_mas->index and orig_l_mas->last
3030  * to account of what has been copied into the new sub-tree.  The update of
3031  * orig_l_mas->last is used in mas_consume to find the slots that will need to
3032  * be either freed or destroyed.  orig_l_mas->depth keeps track of the height of
3033  * the new sub-tree in case the sub-tree becomes the full tree.
3034  *
3035  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3036  */
3037 static int mas_spanning_rebalance(struct ma_state *mas,
3038                 struct maple_subtree_state *mast, unsigned char count)
3039 {
3040         unsigned char split, mid_split;
3041         unsigned char slot = 0;
3042         struct maple_enode *left = NULL, *middle = NULL, *right = NULL;
3043
3044         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
3045         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3046         MA_STATE(m_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
3047         MA_TOPIARY(free, mas->tree);
3048         MA_TOPIARY(destroy, mas->tree);
3049
3050         /*
3051          * The tree needs to be rebalanced and leaves need to be kept at the same level.
3052          * Rebalancing is done by use of the ``struct maple_topiary``.
3053          */
3054         mast->l = &l_mas;
3055         mast->m = &m_mas;
3056         mast->r = &r_mas;
3057         mast->free = &free;
3058         mast->destroy = &destroy;
3059         l_mas.node = r_mas.node = m_mas.node = MAS_NONE;
3060
3061         /* Check if this is not root and has sufficient data.  */
3062         if (((mast->orig_l->min != 0) || (mast->orig_r->max != ULONG_MAX)) &&
3063             unlikely(mast->bn->b_end <= mt_min_slots[mast->bn->type]))
3064                 mast_spanning_rebalance(mast);
3065
3066         mast->orig_l->depth = 0;
3067
3068         /*
3069          * Each level of the tree is examined and balanced, pushing data to the left or
3070          * right, or rebalancing against left or right nodes is employed to avoid
3071          * rippling up the tree to limit the amount of churn.  Once a new sub-section of
3072          * the tree is created, there may be a mix of new and old nodes.  The old nodes
3073          * will have the incorrect parent pointers and currently be in two trees: the
3074          * original tree and the partially new tree.  To remedy the parent pointers in
3075          * the old tree, the new data is swapped into the active tree and a walk down
3076          * the tree is performed and the parent pointers are updated.
3077          * See mas_descend_adopt() for more information..
3078          */
3079         while (count--) {
3080                 mast->bn->b_end--;
3081                 mast->bn->type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
3082                 split = mas_mab_to_node(mas, mast->bn, &left, &right, &middle,
3083                                         &mid_split, mast->orig_l->min);
3084                 mast_set_split_parents(mast, left, middle, right, split,
3085                                        mid_split);
3086                 mast_cp_to_nodes(mast, left, middle, right, split, mid_split);
3087
3088                 /*
3089                  * Copy data from next level in the tree to mast->bn from next
3090                  * iteration
3091                  */
3092                 memset(mast->bn, 0, sizeof(struct maple_big_node));
3093                 mast->bn->type = mte_node_type(left);
3094                 mast->orig_l->depth++;
3095
3096                 /* Root already stored in l->node. */
3097                 if (mas_is_root_limits(mast->l))
3098                         goto new_root;
3099
3100                 mast_ascend_free(mast);
3101                 mast_combine_cp_left(mast);
3102                 l_mas.offset = mast->bn->b_end;
3103                 mab_set_b_end(mast->bn, &l_mas, left);
3104                 mab_set_b_end(mast->bn, &m_mas, middle);
3105                 mab_set_b_end(mast->bn, &r_mas, right);
3106
3107                 /* Copy anything necessary out of the right node. */
3108                 mast_combine_cp_right(mast);
3109                 mast_topiary(mast);
3110                 mast->orig_l->last = mast->orig_l->max;
3111
3112                 if (mast_sufficient(mast))
3113                         continue;
3114
3115                 if (mast_overflow(mast))
3116                         continue;
3117
3118                 /* May be a new root stored in mast->bn */
3119                 if (mas_is_root_limits(mast->orig_l))
3120                         break;
3121
3122                 mast_spanning_rebalance(mast);
3123
3124                 /* rebalancing from other nodes may require another loop. */
3125                 if (!count)
3126                         count++;
3127         }
3128
3129         l_mas.node = mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)),
3130                                 mte_node_type(mast->orig_l->node));
3131         mast->orig_l->depth++;
3132         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, &l_mas, true);
3133         mte_set_parent(left, l_mas.node, slot);
3134         if (middle)
3135                 mte_set_parent(middle, l_mas.node, ++slot);
3136
3137         if (right)
3138                 mte_set_parent(right, l_mas.node, ++slot);
3139
3140         if (mas_is_root_limits(mast->l)) {
3141 new_root:
3142                 mast_new_root(mast, mas);
3143         } else {
3144                 mas_mn(&l_mas)->parent = mas_mn(mast->orig_l)->parent;
3145         }
3146
3147         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node))
3148                 mat_add(&free, mast->orig_l->node);
3149
3150         mas->depth = mast->orig_l->depth;
3151         *mast->orig_l = l_mas;
3152         mte_set_node_dead(mas->node);
3153
3154         /* Set up mas for insertion. */
3155         mast->orig_l->depth = mas->depth;
3156         mast->orig_l->alloc = mas->alloc;
3157         *mas = *mast->orig_l;
3158         mas_wmb_replace(mas, &free, &destroy);
3159         mtree_range_walk(mas);
3160         return mast->bn->b_end;
3161 }
3162
3163 /*
3164  * mas_rebalance() - Rebalance a given node.
3165  * @mas: The maple state
3166  * @b_node: The big maple node.
3167  *
3168  * Rebalance two nodes into a single node or two new nodes that are sufficient.
3169  * Continue upwards until tree is sufficient.
3170  *
3171  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3172  */
3173 static inline int mas_rebalance(struct ma_state *mas,
3174                                 struct maple_big_node *b_node)
3175 {
3176         char empty_count = mas_mt_height(mas);
3177         struct maple_subtree_state mast;
3178         unsigned char shift, b_end = ++b_node->b_end;
3179
3180         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3181         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3182
3183         trace_ma_op(__func__, mas);
3184
3185         /*
3186          * Rebalancing occurs if a node is insufficient.  Data is rebalanced
3187          * against the node to the right if it exists, otherwise the node to the
3188          * left of this node is rebalanced against this node.  If rebalancing
3189          * causes just one node to be produced instead of two, then the parent
3190          * is also examined and rebalanced if it is insufficient.  Every level
3191          * tries to combine the data in the same way.  If one node contains the
3192          * entire range of the tree, then that node is used as a new root node.
3193          */
3194         mas_node_count(mas, 1 + empty_count * 3);
3195         if (mas_is_err(mas))
3196                 return 0;
3197
3198         mast.orig_l = &l_mas;
3199         mast.orig_r = &r_mas;
3200         mast.bn = b_node;
3201         mast.bn->type = mte_node_type(mas->node);
3202
3203         l_mas = r_mas = *mas;
3204
3205         if (mas_next_sibling(&r_mas)) {
3206                 mas_mab_cp(&r_mas, 0, mt_slot_count(r_mas.node), b_node, b_end);
3207                 r_mas.last = r_mas.index = r_mas.max;
3208         } else {
3209                 mas_prev_sibling(&l_mas);
3210                 shift = mas_data_end(&l_mas) + 1;
3211                 mab_shift_right(b_node, shift);
3212                 mas->offset += shift;
3213                 mas_mab_cp(&l_mas, 0, shift - 1, b_node, 0);
3214                 b_node->b_end = shift + b_end;
3215                 l_mas.index = l_mas.last = l_mas.min;
3216         }
3217
3218         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, empty_count);
3219 }
3220
3221 /*
3222  * mas_destroy_rebalance() - Rebalance left-most node while destroying the maple
3223  * state.
3224  * @mas: The maple state
3225  * @end: The end of the left-most node.
3226  *
3227  * During a mass-insert event (such as forking), it may be necessary to
3228  * rebalance the left-most node when it is not sufficient.
3229  */
3230 static inline void mas_destroy_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end)
3231 {
3232         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
3233         struct maple_node reuse, *newnode, *parent, *new_left, *left, *node;
3234         struct maple_enode *eparent;
3235         unsigned char offset, tmp, split = mt_slots[mt] / 2;
3236         void __rcu **l_slots, **slots;
3237         unsigned long *l_pivs, *pivs, gap;
3238         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
3239
3240         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3241
3242         l_mas = *mas;
3243         mas_prev_sibling(&l_mas);
3244
3245         /* set up node. */
3246         if (in_rcu) {
3247                 /* Allocate for both left and right as well as parent. */
3248                 mas_node_count(mas, 3);
3249                 if (mas_is_err(mas))
3250                         return;
3251
3252                 newnode = mas_pop_node(mas);
3253         } else {
3254                 newnode = &reuse;
3255         }
3256
3257         node = mas_mn(mas);
3258         newnode->parent = node->parent;
3259         slots = ma_slots(newnode, mt);
3260         pivs = ma_pivots(newnode, mt);
3261         left = mas_mn(&l_mas);
3262         l_slots = ma_slots(left, mt);
3263         l_pivs = ma_pivots(left, mt);
3264         if (!l_slots[split])
3265                 split++;
3266         tmp = mas_data_end(&l_mas) - split;
3267
3268         memcpy(slots, l_slots + split + 1, sizeof(void *) * tmp);
3269         memcpy(pivs, l_pivs + split + 1, sizeof(unsigned long) * tmp);
3270         pivs[tmp] = l_mas.max;
3271         memcpy(slots + tmp, ma_slots(node, mt), sizeof(void *) * end);
3272         memcpy(pivs + tmp, ma_pivots(node, mt), sizeof(unsigned long) * end);
3273
3274         l_mas.max = l_pivs[split];
3275         mas->min = l_mas.max + 1;
3276         eparent = mt_mk_node(mte_parent(l_mas.node),
3277                              mas_parent_enum(&l_mas, l_mas.node));
3278         tmp += end;
3279         if (!in_rcu) {
3280                 unsigned char max_p = mt_pivots[mt];
3281                 unsigned char max_s = mt_slots[mt];
3282
3283                 if (tmp < max_p)
3284                         memset(pivs + tmp, 0,
3285                                sizeof(unsigned long *) * (max_p - tmp));
3286
3287                 if (tmp < mt_slots[mt])
3288                         memset(slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3289
3290                 memcpy(node, newnode, sizeof(struct maple_node));
3291                 ma_set_meta(node, mt, 0, tmp - 1);
3292                 mte_set_pivot(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node),
3293                               l_pivs[split]);
3294
3295                 /* Remove data from l_pivs. */
3296                 tmp = split + 1;
3297                 memset(l_pivs + tmp, 0, sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3298                 memset(l_slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3299                 ma_set_meta(left, mt, 0, split);
3300
3301                 goto done;
3302         }
3303
3304         /* RCU requires replacing both l_mas, mas, and parent. */
3305         mas->node = mt_mk_node(newnode, mt);
3306         ma_set_meta(newnode, mt, 0, tmp);
3307
3308         new_left = mas_pop_node(mas);
3309         new_left->parent = left->parent;
3310         mt = mte_node_type(l_mas.node);
3311         slots = ma_slots(new_left, mt);
3312         pivs = ma_pivots(new_left, mt);
3313         memcpy(slots, l_slots, sizeof(void *) * split);
3314         memcpy(pivs, l_pivs, sizeof(unsigned long) * split);
3315         ma_set_meta(new_left, mt, 0, split);
3316         l_mas.node = mt_mk_node(new_left, mt);
3317
3318         /* replace parent. */
3319         offset = mte_parent_slot(mas->node);
3320         mt = mas_parent_enum(&l_mas, l_mas.node);
3321         parent = mas_pop_node(mas);
3322         slots = ma_slots(parent, mt);
3323         pivs = ma_pivots(parent, mt);
3324         memcpy(parent, mte_to_node(eparent), sizeof(struct maple_node));
3325         rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
3326         rcu_assign_pointer(slots[offset - 1], l_mas.node);
3327         pivs[offset - 1] = l_mas.max;
3328         eparent = mt_mk_node(parent, mt);
3329 done:
3330         gap = mas_leaf_max_gap(mas);
3331         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(mas->node), gap);
3332         gap = mas_leaf_max_gap(&l_mas);
3333         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node), gap);
3334         mas_ascend(mas);
3335
3336         if (in_rcu)
3337                 mas_replace(mas, false);
3338
3339         mas_update_gap(mas);
3340 }
3341
3342 /*
3343  * mas_split_final_node() - Split the final node in a subtree operation.
3344  * @mast: the maple subtree state
3345  * @mas: The maple state
3346  * @height: The height of the tree in case it's a new root.
3347  */
3348 static inline bool mas_split_final_node(struct maple_subtree_state *mast,
3349                                         struct ma_state *mas, int height)
3350 {
3351         struct maple_enode *ancestor;
3352
3353         if (mte_is_root(mas->node)) {
3354                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
3355                         mast->bn->type = maple_arange_64;
3356                 else
3357                         mast->bn->type = maple_range_64;
3358                 mas->depth = height;
3359         }
3360         /*
3361          * Only a single node is used here, could be root.
3362          * The Big_node data should just fit in a single node.
3363          */
3364         ancestor = mas_new_ma_node(mas, mast->bn);
3365         mte_set_parent(mast->l->node, ancestor, mast->l->offset);
3366         mte_set_parent(mast->r->node, ancestor, mast->r->offset);
3367         mte_to_node(ancestor)->parent = mas_mn(mas)->parent;
3368
3369         mast->l->node = ancestor;
3370         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, mast->l, true);
3371         mas->offset = mast->bn->b_end - 1;
3372         return true;
3373 }
3374
3375 /*
3376  * mast_fill_bnode() - Copy data into the big node in the subtree state
3377  * @mast: The maple subtree state
3378  * @mas: the maple state
3379  * @skip: The number of entries to skip for new nodes insertion.
3380  */
3381 static inline void mast_fill_bnode(struct maple_subtree_state *mast,
3382                                          struct ma_state *mas,
3383                                          unsigned char skip)
3384 {
3385         bool cp = true;
3386         struct maple_enode *old = mas->node;
3387         unsigned char split;
3388
3389         memset(mast->bn->gap, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->gap));
3390         memset(mast->bn->slot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->slot));
3391         memset(mast->bn->pivot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->pivot));
3392         mast->bn->b_end = 0;
3393
3394         if (mte_is_root(mas->node)) {
3395                 cp = false;
3396         } else {
3397                 mas_ascend(mas);
3398                 mat_add(mast->free, old);
3399                 mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3400         }
3401
3402         if (cp && mast->l->offset)
3403                 mas_mab_cp(mas, 0, mast->l->offset - 1, mast->bn, 0);
3404
3405         split = mast->bn->b_end;
3406         mab_set_b_end(mast->bn, mast->l, mast->l->node);
3407         mast->r->offset = mast->bn->b_end;
3408         mab_set_b_end(mast->bn, mast->r, mast->r->node);
3409         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] == mas->max)
3410                 cp = false;
3411
3412         if (cp)
3413                 mas_mab_cp(mas, split + skip, mt_slot_count(mas->node) - 1,
3414                            mast->bn, mast->bn->b_end);
3415
3416         mast->bn->b_end--;
3417         mast->bn->type = mte_node_type(mas->node);
3418 }
3419
3420 /*
3421  * mast_split_data() - Split the data in the subtree state big node into regular
3422  * nodes.
3423  * @mast: The maple subtree state
3424  * @mas: The maple state
3425  * @split: The location to split the big node
3426  */
3427 static inline void mast_split_data(struct maple_subtree_state *mast,
3428            struct ma_state *mas, unsigned char split)
3429 {
3430         unsigned char p_slot;
3431
3432         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, true);
3433         mte_set_pivot(mast->r->node, 0, mast->r->max);
3434         mab_mas_cp(mast->bn, split + 1, mast->bn->b_end, mast->r, false);
3435         mast->l->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3436         mast->l->max = mast->bn->pivot[split];
3437         mast->r->min = mast->l->max + 1;
3438         if (mte_is_leaf(mas->node))
3439                 return;
3440
3441         p_slot = mast->orig_l->offset;
3442         mas_set_split_parent(mast->orig_l, mast->l->node, mast->r->node,
3443                              &p_slot, split);
3444         mas_set_split_parent(mast->orig_r, mast->l->node, mast->r->node,
3445                              &p_slot, split);
3446 }
3447
3448 /*
3449  * mas_push_data() - Instead of splitting a node, it is beneficial to push the
3450  * data to the right or left node if there is room.
3451  * @mas: The maple state
3452  * @height: The current height of the maple state
3453  * @mast: The maple subtree state
3454  * @left: Push left or not.
3455  *
3456  * Keeping the height of the tree low means faster lookups.
3457  *
3458  * Return: True if pushed, false otherwise.
3459  */
3460 static inline bool mas_push_data(struct ma_state *mas, int height,
3461                                  struct maple_subtree_state *mast, bool left)
3462 {
3463         unsigned char slot_total = mast->bn->b_end;
3464         unsigned char end, space, split;
3465
3466         MA_STATE(tmp_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3467         tmp_mas = *mas;
3468         tmp_mas.depth = mast->l->depth;
3469
3470         if (left && !mas_prev_sibling(&tmp_mas))
3471                 return false;
3472         else if (!left && !mas_next_sibling(&tmp_mas))
3473                 return false;
3474
3475         end = mas_data_end(&tmp_mas);
3476         slot_total += end;
3477         space = 2 * mt_slot_count(mas->node) - 2;
3478         /* -2 instead of -1 to ensure there isn't a triple split */
3479         if (ma_is_leaf(mast->bn->type))
3480                 space--;
3481
3482         if (mas->max == ULONG_MAX)
3483                 space--;
3484
3485         if (slot_total >= space)
3486                 return false;
3487
3488         /* Get the data; Fill mast->bn */
3489         mast->bn->b_end++;
3490         if (left) {
3491                 mab_shift_right(mast->bn, end + 1);
3492                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, 0);
3493                 mast->bn->b_end = slot_total + 1;
3494         } else {
3495                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, mast->bn->b_end);
3496         }
3497
3498         /* Configure mast for splitting of mast->bn */
3499         split = mt_slots[mast->bn->type] - 2;
3500         if (left) {
3501                 /*  Switch mas to prev node  */
3502                 mat_add(mast->free, mas->node);
3503                 *mas = tmp_mas;
3504                 /* Start using mast->l for the left side. */
3505                 tmp_mas.node = mast->l->node;
3506                 *mast->l = tmp_mas;
3507         } else {
3508                 mat_add(mast->free, tmp_mas.node);
3509                 tmp_mas.node = mast->r->node;
3510                 *mast->r = tmp_mas;
3511                 split = slot_total - split;
3512         }
3513         split = mab_no_null_split(mast->bn, split, mt_slots[mast->bn->type]);
3514         /* Update parent slot for split calculation. */
3515         if (left)
3516                 mast->orig_l->offset += end + 1;
3517
3518         mast_split_data(mast, mas, split);
3519         mast_fill_bnode(mast, mas, 2);
3520         mas_split_final_node(mast, mas, height + 1);
3521         return true;
3522 }
3523
3524 /*
3525  * mas_split() - Split data that is too big for one node into two.
3526  * @mas: The maple state
3527  * @b_node: The maple big node
3528  * Return: 1 on success, 0 on failure.
3529  */
3530 static int mas_split(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
3531 {
3532         struct maple_subtree_state mast;
3533         int height = 0;
3534         unsigned char mid_split, split = 0;
3535
3536         /*
3537          * Splitting is handled differently from any other B-tree; the Maple
3538          * Tree splits upwards.  Splitting up means that the split operation
3539          * occurs when the walk of the tree hits the leaves and not on the way
3540          * down.  The reason for splitting up is that it is impossible to know
3541          * how much space will be needed until the leaf is (or leaves are)
3542          * reached.  Since overwriting data is allowed and a range could
3543          * overwrite more than one range or result in changing one entry into 3
3544          * entries, it is impossible to know if a split is required until the
3545          * data is examined.
3546          *
3547          * Splitting is a balancing act between keeping allocations to a minimum
3548          * and avoiding a 'jitter' event where a tree is expanded to make room
3549          * for an entry followed by a contraction when the entry is removed.  To
3550          * accomplish the balance, there are empty slots remaining in both left
3551          * and right nodes after a split.
3552          */
3553         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3554         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3555         MA_STATE(prev_l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3556         MA_STATE(prev_r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3557         MA_TOPIARY(mat, mas->tree);
3558
3559         trace_ma_op(__func__, mas);
3560         mas->depth = mas_mt_height(mas);
3561         /* Allocation failures will happen early. */
3562         mas_node_count(mas, 1 + mas->depth * 2);
3563         if (mas_is_err(mas))
3564                 return 0;
3565
3566         mast.l = &l_mas;
3567         mast.r = &r_mas;
3568         mast.orig_l = &prev_l_mas;
3569         mast.orig_r = &prev_r_mas;
3570         mast.free = &mat;
3571         mast.bn = b_node;
3572
3573         while (height++ <= mas->depth) {
3574                 if (mt_slots[b_node->type] > b_node->b_end) {
3575                         mas_split_final_node(&mast, mas, height);
3576                         break;
3577                 }
3578
3579                 l_mas = r_mas = *mas;
3580                 l_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3581                 r_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3582                 /*
3583                  * Another way that 'jitter' is avoided is to terminate a split up early if the
3584                  * left or right node has space to spare.  This is referred to as "pushing left"
3585                  * or "pushing right" and is similar to the B* tree, except the nodes left or
3586                  * right can rarely be reused due to RCU, but the ripple upwards is halted which
3587                  * is a significant savings.
3588                  */
3589                 /* Try to push left. */
3590                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, true))
3591                         break;
3592
3593                 /* Try to push right. */
3594                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, false))
3595                         break;
3596
3597                 split = mab_calc_split(mas, b_node, &mid_split, prev_l_mas.min);
3598                 mast_split_data(&mast, mas, split);
3599                 /*
3600                  * Usually correct, mab_mas_cp in the above call overwrites
3601                  * r->max.
3602                  */
3603                 mast.r->max = mas->max;
3604                 mast_fill_bnode(&mast, mas, 1);
3605                 prev_l_mas = *mast.l;
3606                 prev_r_mas = *mast.r;
3607         }
3608
3609         /* Set the original node as dead */
3610         mat_add(mast.free, mas->node);
3611         mas->node = l_mas.node;
3612         mas_wmb_replace(mas, mast.free, NULL);
3613         mtree_range_walk(mas);
3614         return 1;
3615 }
3616
3617 /*
3618  * mas_reuse_node() - Reuse the node to store the data.
3619  * @wr_mas: The maple write state
3620  * @bn: The maple big node
3621  * @end: The end of the data.
3622  *
3623  * Will always return false in RCU mode.
3624  *
3625  * Return: True if node was reused, false otherwise.
3626  */
3627 static inline bool mas_reuse_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3628                           struct maple_big_node *bn, unsigned char end)
3629 {
3630         /* Need to be rcu safe. */
3631         if (mt_in_rcu(wr_mas->mas->tree))
3632                 return false;
3633
3634         if (end > bn->b_end) {
3635                 int clear = mt_slots[wr_mas->type] - bn->b_end;
3636
3637                 memset(wr_mas->slots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear--);
3638                 memset(wr_mas->pivots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear);
3639         }
3640         mab_mas_cp(bn, 0, bn->b_end, wr_mas->mas, false);
3641         return true;
3642 }
3643
3644 /*
3645  * mas_commit_b_node() - Commit the big node into the tree.
3646  * @wr_mas: The maple write state
3647  * @b_node: The maple big node
3648  * @end: The end of the data.
3649  */
3650 static noinline_for_kasan int mas_commit_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3651                             struct maple_big_node *b_node, unsigned char end)
3652 {
3653         struct maple_node *node;
3654         unsigned char b_end = b_node->b_end;
3655         enum maple_type b_type = b_node->type;
3656
3657         if ((b_end < mt_min_slots[b_type]) &&
3658             (!mte_is_root(wr_mas->mas->node)) &&
3659             (mas_mt_height(wr_mas->mas) > 1))
3660                 return mas_rebalance(wr_mas->mas, b_node);
3661
3662         if (b_end >= mt_slots[b_type])
3663                 return mas_split(wr_mas->mas, b_node);
3664
3665         if (mas_reuse_node(wr_mas, b_node, end))
3666                 goto reuse_node;
3667
3668         mas_node_count(wr_mas->mas, 1);
3669         if (mas_is_err(wr_mas->mas))
3670                 return 0;
3671
3672         node = mas_pop_node(wr_mas->mas);
3673         node->parent = mas_mn(wr_mas->mas)->parent;
3674         wr_mas->mas->node = mt_mk_node(node, b_type);
3675         mab_mas_cp(b_node, 0, b_end, wr_mas->mas, false);
3676         mas_replace(wr_mas->mas, false);
3677 reuse_node:
3678         mas_update_gap(wr_mas->mas);
3679         return 1;
3680 }
3681
3682 /*
3683  * mas_root_expand() - Expand a root to a node
3684  * @mas: The maple state
3685  * @entry: The entry to store into the tree
3686  */
3687 static inline int mas_root_expand(struct ma_state *mas, void *entry)
3688 {
3689         void *contents = mas_root_locked(mas);
3690         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3691         struct maple_node *node;
3692         void __rcu **slots;
3693         unsigned long *pivots;
3694         int slot = 0;
3695
3696         mas_node_count(mas, 1);
3697         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
3698                 return 0;
3699
3700         node = mas_pop_node(mas);
3701         pivots = ma_pivots(node, type);
3702         slots = ma_slots(node, type);
3703         node->parent = ma_parent_ptr(
3704                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3705         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3706
3707         if (mas->index) {
3708                 if (contents) {
3709                         rcu_assign_pointer(slots[slot], contents);
3710                         if (likely(mas->index > 1))
3711                                 slot++;
3712                 }
3713                 pivots[slot++] = mas->index - 1;
3714         }
3715
3716         rcu_assign_pointer(slots[slot], entry);
3717         mas->offset = slot;
3718         pivots[slot] = mas->last;
3719         if (mas->last != ULONG_MAX)
3720                 slot++;
3721         mas->depth = 1;
3722         mas_set_height(mas);
3723         ma_set_meta(node, maple_leaf_64, 0, slot);
3724         /* swap the new root into the tree */
3725         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3726         return slot;
3727 }
3728
3729 static inline void mas_store_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3730 {
3731         if (likely((mas->last != 0) || (mas->index != 0)))
3732                 mas_root_expand(mas, entry);
3733         else if (((unsigned long) (entry) & 3) == 2)
3734                 mas_root_expand(mas, entry);
3735         else {
3736                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3737                 mas->node = MAS_START;
3738         }
3739 }
3740
3741 /*
3742  * mas_is_span_wr() - Check if the write needs to be treated as a write that
3743  * spans the node.
3744  * @mas: The maple state
3745  * @piv: The pivot value being written
3746  * @type: The maple node type
3747  * @entry: The data to write
3748  *
3749  * Spanning writes are writes that start in one node and end in another OR if
3750  * the write of a %NULL will cause the node to end with a %NULL.
3751  *
3752  * Return: True if this is a spanning write, false otherwise.
3753  */
3754 static bool mas_is_span_wr(struct ma_wr_state *wr_mas)
3755 {
3756         unsigned long max;
3757         unsigned long last = wr_mas->mas->last;
3758         unsigned long piv = wr_mas->r_max;
3759         enum maple_type type = wr_mas->type;
3760         void *entry = wr_mas->entry;
3761
3762         /* Contained in this pivot */
3763         if (piv > last)
3764                 return false;
3765
3766         max = wr_mas->mas->max;
3767         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
3768                 /* Fits in the node, but may span slots. */
3769                 if (last < max)
3770                         return false;
3771
3772                 /* Writes to the end of the node but not null. */
3773                 if ((last == max) && entry)
3774                         return false;
3775
3776                 /*
3777                  * Writing ULONG_MAX is not a spanning write regardless of the
3778                  * value being written as long as the range fits in the node.
3779                  */
3780                 if ((last == ULONG_MAX) && (last == max))
3781                         return false;
3782         } else if (piv == last) {
3783                 if (entry)
3784                         return false;
3785
3786                 /* Detect spanning store wr walk */
3787                 if (last == ULONG_MAX)
3788                         return false;
3789         }
3790
3791         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, piv, entry);
3792
3793         return true;
3794 }
3795
3796 static inline void mas_wr_walk_descend(struct ma_wr_state *wr_mas)
3797 {
3798         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
3799         mas_wr_node_walk(wr_mas);
3800         wr_mas->slots = ma_slots(wr_mas->node, wr_mas->type);
3801 }
3802
3803 static inline void mas_wr_walk_traverse(struct ma_wr_state *wr_mas)
3804 {
3805         wr_mas->mas->max = wr_mas->r_max;
3806         wr_mas->mas->min = wr_mas->r_min;
3807         wr_mas->mas->node = wr_mas->content;
3808         wr_mas->mas->offset = 0;
3809         wr_mas->mas->depth++;
3810 }
3811 /*
3812  * mas_wr_walk() - Walk the tree for a write.
3813  * @wr_mas: The maple write state
3814  *
3815  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
3816  *
3817  * Return: True if it's contained in a node, false on spanning write.
3818  */
3819 static bool mas_wr_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
3820 {
3821         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3822
3823         while (true) {
3824                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3825                 if (unlikely(mas_is_span_wr(wr_mas)))
3826                         return false;
3827
3828                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3829                                                   mas->offset);
3830                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3831                         return true;
3832
3833                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3834         }
3835
3836         return true;
3837 }
3838
3839 static bool mas_wr_walk_index(struct ma_wr_state *wr_mas)
3840 {
3841         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3842
3843         while (true) {
3844                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3845                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3846                                                   mas->offset);
3847                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3848                         return true;
3849                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3850
3851         }
3852         return true;
3853 }
3854 /*
3855  * mas_extend_spanning_null() - Extend a store of a %NULL to include surrounding %NULLs.
3856  * @l_wr_mas: The left maple write state
3857  * @r_wr_mas: The right maple write state
3858  */
3859 static inline void mas_extend_spanning_null(struct ma_wr_state *l_wr_mas,
3860                                             struct ma_wr_state *r_wr_mas)
3861 {
3862         struct ma_state *r_mas = r_wr_mas->mas;
3863         struct ma_state *l_mas = l_wr_mas->mas;
3864         unsigned char l_slot;
3865
3866         l_slot = l_mas->offset;
3867         if (!l_wr_mas->content)
3868                 l_mas->index = l_wr_mas->r_min;
3869
3870         if ((l_mas->index == l_wr_mas->r_min) &&
3871                  (l_slot &&
3872                   !mas_slot_locked(l_mas, l_wr_mas->slots, l_slot - 1))) {
3873                 if (l_slot > 1)
3874                         l_mas->index = l_wr_mas->pivots[l_slot - 2] + 1;
3875                 else
3876                         l_mas->index = l_mas->min;
3877
3878                 l_mas->offset = l_slot - 1;
3879         }
3880
3881         if (!r_wr_mas->content) {
3882                 if (r_mas->last < r_wr_mas->r_max)
3883                         r_mas->last = r_wr_mas->r_max;
3884                 r_mas->offset++;
3885         } else if ((r_mas->last == r_wr_mas->r_max) &&
3886             (r_mas->last < r_mas->max) &&
3887             !mas_slot_locked(r_mas, r_wr_mas->slots, r_mas->offset + 1)) {
3888                 r_mas->last = mas_safe_pivot(r_mas, r_wr_mas->pivots,
3889                                              r_wr_mas->type, r_mas->offset + 1);
3890                 r_mas->offset++;
3891         }
3892 }
3893
3894 static inline void *mas_state_walk(struct ma_state *mas)
3895 {
3896         void *entry;
3897
3898         entry = mas_start(mas);
3899         if (mas_is_none(mas))
3900                 return NULL;
3901
3902         if (mas_is_ptr(mas))
3903                 return entry;
3904
3905         return mtree_range_walk(mas);
3906 }
3907
3908 /*
3909  * mtree_lookup_walk() - Internal quick lookup that does not keep maple state up
3910  * to date.
3911  *
3912  * @mas: The maple state.
3913  *
3914  * Note: Leaves mas in undesirable state.
3915  * Return: The entry for @mas->index or %NULL on dead node.
3916  */
3917 static inline void *mtree_lookup_walk(struct ma_state *mas)
3918 {
3919         unsigned long *pivots;
3920         unsigned char offset;
3921         struct maple_node *node;
3922         struct maple_enode *next;
3923         enum maple_type type;
3924         void __rcu **slots;
3925         unsigned char end;
3926         unsigned long max;
3927
3928         next = mas->node;
3929         max = ULONG_MAX;
3930         do {
3931                 offset = 0;
3932                 node = mte_to_node(next);
3933                 type = mte_node_type(next);
3934                 pivots = ma_pivots(node, type);
3935                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
3936                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3937                         goto dead_node;
3938                 do {
3939                         if (pivots[offset] >= mas->index) {
3940                                 max = pivots[offset];
3941                                 break;
3942                         }
3943                 } while (++offset < end);
3944
3945                 slots = ma_slots(node, type);
3946                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
3947                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3948                         goto dead_node;
3949         } while (!ma_is_leaf(type));
3950
3951         return (void *)next;
3952
3953 dead_node:
3954         mas_reset(mas);
3955         return NULL;
3956 }
3957
3958 /*
3959  * mas_new_root() - Create a new root node that only contains the entry passed
3960  * in.
3961  * @mas: The maple state
3962  * @entry: The entry to store.
3963  *
3964  * Only valid when the index == 0 and the last == ULONG_MAX
3965  *
3966  * Return 0 on error, 1 on success.
3967  */
3968 static inline int mas_new_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3969 {
3970         struct maple_enode *root = mas_root_locked(mas);
3971         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3972         struct maple_node *node;
3973         void __rcu **slots;
3974         unsigned long *pivots;
3975
3976         if (!entry && !mas->index && mas->last == ULONG_MAX) {
3977                 mas->depth = 0;
3978                 mas_set_height(mas);
3979                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3980                 mas->node = MAS_START;
3981                 goto done;
3982         }
3983
3984         mas_node_count(mas, 1);
3985         if (mas_is_err(mas))
3986                 return 0;
3987
3988         node = mas_pop_node(mas);
3989         pivots = ma_pivots(node, type);
3990         slots = ma_slots(node, type);
3991         node->parent = ma_parent_ptr(
3992                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3993         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3994         rcu_assign_pointer(slots[0], entry);
3995         pivots[0] = mas->last;
3996         mas->depth = 1;
3997         mas_set_height(mas);
3998         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3999
4000 done:
4001         if (xa_is_node(root))
4002                 mte_destroy_walk(root, mas->tree);
4003
4004         return 1;
4005 }
4006 /*
4007  * mas_wr_spanning_store() - Create a subtree with the store operation completed
4008  * and new nodes where necessary, then place the sub-tree in the actual tree.
4009  * Note that mas is expected to point to the node which caused the store to
4010  * span.
4011  * @wr_mas: The maple write state
4012  *
4013  * Return: 0 on error, positive on success.
4014  */
4015 static inline int mas_wr_spanning_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4016 {
4017         struct maple_subtree_state mast;
4018         struct maple_big_node b_node;
4019         struct ma_state *mas;
4020         unsigned char height;
4021
4022         /* Left and Right side of spanning store */
4023         MA_STATE(l_mas, NULL, 0, 0);
4024         MA_STATE(r_mas, NULL, 0, 0);
4025
4026         MA_WR_STATE(r_wr_mas, &r_mas, wr_mas->entry);
4027         MA_WR_STATE(l_wr_mas, &l_mas, wr_mas->entry);
4028
4029         /*
4030          * A store operation that spans multiple nodes is called a spanning
4031          * store and is handled early in the store call stack by the function
4032          * mas_is_span_wr().  When a spanning store is identified, the maple
4033          * state is duplicated.  The first maple state walks the left tree path
4034          * to ``index``, the duplicate walks the right tree path to ``last``.
4035          * The data in the two nodes are combined into a single node, two nodes,
4036          * or possibly three nodes (see the 3-way split above).  A ``NULL``
4037          * written to the last entry of a node is considered a spanning store as
4038          * a rebalance is required for the operation to complete and an overflow
4039          * of data may happen.
4040          */
4041         mas = wr_mas->mas;
4042         trace_ma_op(__func__, mas);
4043
4044         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX))
4045                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4046         /*
4047          * Node rebalancing may occur due to this store, so there may be three new
4048          * entries per level plus a new root.
4049          */
4050         height = mas_mt_height(mas);
4051         mas_node_count(mas, 1 + height * 3);
4052         if (mas_is_err(mas))
4053                 return 0;
4054
4055         /*
4056          * Set up right side.  Need to get to the next offset after the spanning
4057          * store to ensure it's not NULL and to combine both the next node and
4058          * the node with the start together.
4059          */
4060         r_mas = *mas;
4061         /* Avoid overflow, walk to next slot in the tree. */
4062         if (r_mas.last + 1)
4063                 r_mas.last++;
4064
4065         r_mas.index = r_mas.last;
4066         mas_wr_walk_index(&r_wr_mas);
4067         r_mas.last = r_mas.index = mas->last;
4068
4069         /* Set up left side. */
4070         l_mas = *mas;
4071         mas_wr_walk_index(&l_wr_mas);
4072
4073         if (!wr_mas->entry) {
4074                 mas_extend_spanning_null(&l_wr_mas, &r_wr_mas);
4075                 mas->offset = l_mas.offset;
4076                 mas->index = l_mas.index;
4077                 mas->last = l_mas.last = r_mas.last;
4078         }
4079
4080         /* expanding NULLs may make this cover the entire range */
4081         if (!l_mas.index && r_mas.last == ULONG_MAX) {
4082                 mas_set_range(mas, 0, ULONG_MAX);
4083                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4084         }
4085
4086         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4087         /* Copy l_mas and store the value in b_node. */
4088         mas_store_b_node(&l_wr_mas, &b_node, l_wr_mas.node_end);
4089         /* Copy r_mas into b_node. */
4090         if (r_mas.offset <= r_wr_mas.node_end)
4091                 mas_mab_cp(&r_mas, r_mas.offset, r_wr_mas.node_end,
4092                            &b_node, b_node.b_end + 1);
4093         else
4094                 b_node.b_end++;
4095
4096         /* Stop spanning searches by searching for just index. */
4097         l_mas.index = l_mas.last = mas->index;
4098
4099         mast.bn = &b_node;
4100         mast.orig_l = &l_mas;
4101         mast.orig_r = &r_mas;
4102         /* Combine l_mas and r_mas and split them up evenly again. */
4103         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, height + 1);
4104 }
4105
4106 /*
4107  * mas_wr_node_store() - Attempt to store the value in a node
4108  * @wr_mas: The maple write state
4109  *
4110  * Attempts to reuse the node, but may allocate.
4111  *
4112  * Return: True if stored, false otherwise
4113  */
4114 static inline bool mas_wr_node_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4115 {
4116         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4117         void __rcu **dst_slots;
4118         unsigned long *dst_pivots;
4119         unsigned char dst_offset;
4120         unsigned char new_end = wr_mas->node_end;
4121         unsigned char offset;
4122         unsigned char node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4123         struct maple_node reuse, *newnode;
4124         unsigned char copy_size, max_piv = mt_pivots[wr_mas->type];
4125         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
4126
4127         offset = mas->offset;
4128         if (mas->last == wr_mas->r_max) {
4129                 /* runs right to the end of the node */
4130                 if (mas->last == mas->max)
4131                         new_end = offset;
4132                 /* don't copy this offset */
4133                 wr_mas->offset_end++;
4134         } else if (mas->last < wr_mas->r_max) {
4135                 /* new range ends in this range */
4136                 if (unlikely(wr_mas->r_max == ULONG_MAX))
4137                         mas_bulk_rebalance(mas, wr_mas->node_end, wr_mas->type);
4138
4139                 new_end++;
4140         } else {
4141                 if (wr_mas->end_piv == mas->last)
4142                         wr_mas->offset_end++;
4143
4144                 new_end -= wr_mas->offset_end - offset - 1;
4145         }
4146
4147         /* new range starts within a range */
4148         if (wr_mas->r_min < mas->index)
4149                 new_end++;
4150
4151         /* Not enough room */
4152         if (new_end >= node_slots)
4153                 return false;
4154
4155         /* Not enough data. */
4156         if (!mte_is_root(mas->node) && (new_end <= mt_min_slots[wr_mas->type]) &&
4157             !(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
4158                 return false;
4159
4160         /* set up node. */
4161         if (in_rcu) {
4162                 mas_node_count(mas, 1);
4163                 if (mas_is_err(mas))
4164                         return false;
4165
4166                 newnode = mas_pop_node(mas);
4167         } else {
4168                 memset(&reuse, 0, sizeof(struct maple_node));
4169                 newnode = &reuse;
4170         }
4171
4172         newnode->parent = mas_mn(mas)->parent;
4173         dst_pivots = ma_pivots(newnode, wr_mas->type);
4174         dst_slots = ma_slots(newnode, wr_mas->type);
4175         /* Copy from start to insert point */
4176         memcpy(dst_pivots, wr_mas->pivots, sizeof(unsigned long) * (offset + 1));
4177         memcpy(dst_slots, wr_mas->slots, sizeof(void *) * (offset + 1));
4178         dst_offset = offset;
4179
4180         /* Handle insert of new range starting after old range */
4181         if (wr_mas->r_min < mas->index) {
4182                 mas->offset++;
4183                 rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->content);
4184                 dst_pivots[dst_offset++] = mas->index - 1;
4185         }
4186
4187         /* Store the new entry and range end. */
4188         if (dst_offset < max_piv)
4189                 dst_pivots[dst_offset] = mas->last;
4190         mas->offset = dst_offset;
4191         rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->entry);
4192
4193         /*
4194          * this range wrote to the end of the node or it overwrote the rest of
4195          * the data
4196          */
4197         if (wr_mas->offset_end > wr_mas->node_end || mas->last >= mas->max) {
4198                 new_end = dst_offset;
4199                 goto done;
4200         }
4201
4202         dst_offset++;
4203         /* Copy to the end of node if necessary. */
4204         copy_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + 1;
4205         memcpy(dst_slots + dst_offset, wr_mas->slots + wr_mas->offset_end,
4206                sizeof(void *) * copy_size);
4207         if (dst_offset < max_piv) {
4208                 if (copy_size > max_piv - dst_offset)
4209                         copy_size = max_piv - dst_offset;
4210
4211                 memcpy(dst_pivots + dst_offset,
4212                        wr_mas->pivots + wr_mas->offset_end,
4213                        sizeof(unsigned long) * copy_size);
4214         }
4215
4216         if ((wr_mas->node_end == node_slots - 1) && (new_end < node_slots - 1))
4217                 dst_pivots[new_end] = mas->max;
4218
4219 done:
4220         mas_leaf_set_meta(mas, newnode, dst_pivots, maple_leaf_64, new_end);
4221         if (in_rcu) {
4222                 mte_set_node_dead(mas->node);
4223                 mas->node = mt_mk_node(newnode, wr_mas->type);
4224                 mas_replace(mas, false);
4225         } else {
4226                 memcpy(wr_mas->node, newnode, sizeof(struct maple_node));
4227         }
4228         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4229         mas_update_gap(mas);
4230         return true;
4231 }
4232
4233 /*
4234  * mas_wr_slot_store: Attempt to store a value in a slot.
4235  * @wr_mas: the maple write state
4236  *
4237  * Return: True if stored, false otherwise
4238  */
4239 static inline bool mas_wr_slot_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4240 {
4241         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4242         unsigned long lmax; /* Logical max. */
4243         unsigned char offset = mas->offset;
4244
4245         if ((wr_mas->r_max > mas->last) && ((wr_mas->r_min != mas->index) ||
4246                                   (offset != wr_mas->node_end)))
4247                 return false;
4248
4249         if (offset == wr_mas->node_end - 1)
4250                 lmax = mas->max;
4251         else
4252                 lmax = wr_mas->pivots[offset + 1];
4253
4254         /* going to overwrite too many slots. */
4255         if (lmax < mas->last)
4256                 return false;
4257
4258         if (wr_mas->r_min == mas->index) {
4259                 /* overwriting two or more ranges with one. */
4260                 if (lmax == mas->last)
4261                         return false;
4262
4263                 /* Overwriting all of offset and a portion of offset + 1. */
4264                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset], wr_mas->entry);
4265                 wr_mas->pivots[offset] = mas->last;
4266                 goto done;
4267         }
4268
4269         /* Doesn't end on the next range end. */
4270         if (lmax != mas->last)
4271                 return false;
4272
4273         /* Overwriting a portion of offset and all of offset + 1 */
4274         if ((offset + 1 < mt_pivots[wr_mas->type]) &&
4275             (wr_mas->entry || wr_mas->pivots[offset + 1]))
4276                 wr_mas->pivots[offset + 1] = mas->last;
4277
4278         rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset + 1], wr_mas->entry);
4279         wr_mas->pivots[offset] = mas->index - 1;
4280         mas->offset++; /* Keep mas accurate. */
4281
4282 done:
4283         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4284         mas_update_gap(mas);
4285         return true;
4286 }
4287
4288 static inline void mas_wr_end_piv(struct ma_wr_state *wr_mas)
4289 {
4290         while ((wr_mas->mas->last > wr_mas->end_piv) &&
4291                (wr_mas->offset_end < wr_mas->node_end))
4292                 wr_mas->end_piv = wr_mas->pivots[++wr_mas->offset_end];
4293
4294         if (wr_mas->mas->last > wr_mas->end_piv)
4295                 wr_mas->end_piv = wr_mas->mas->max;
4296 }
4297
4298 static inline void mas_wr_extend_null(struct ma_wr_state *wr_mas)
4299 {
4300         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4301
4302         if (mas->last < wr_mas->end_piv && !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end])
4303                 mas->last = wr_mas->end_piv;
4304
4305         /* Check next slot(s) if we are overwriting the end */
4306         if ((mas->last == wr_mas->end_piv) &&
4307             (wr_mas->node_end != wr_mas->offset_end) &&
4308             !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end + 1]) {
4309                 wr_mas->offset_end++;
4310                 if (wr_mas->offset_end == wr_mas->node_end)
4311                         mas->last = mas->max;
4312                 else
4313                         mas->last = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4314                 wr_mas->end_piv = mas->last;
4315         }
4316
4317         if (!wr_mas->content) {
4318                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4319                 mas->index = wr_mas->r_min;
4320         } else {
4321                 /* Check prev slot if we are overwriting the start */
4322                 if (mas->index == wr_mas->r_min && mas->offset &&
4323                     !wr_mas->slots[mas->offset - 1]) {
4324                         mas->offset--;
4325                         wr_mas->r_min = mas->index =
4326                                 mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, mas->offset);
4327                         wr_mas->r_max = wr_mas->pivots[mas->offset];
4328                 }
4329         }
4330 }
4331
4332 static inline bool mas_wr_append(struct ma_wr_state *wr_mas)
4333 {
4334         unsigned char end = wr_mas->node_end;
4335         unsigned char new_end = end + 1;
4336         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4337         unsigned char node_pivots = mt_pivots[wr_mas->type];
4338
4339         if ((mas->index != wr_mas->r_min) && (mas->last == wr_mas->r_max)) {
4340                 if (new_end < node_pivots)
4341                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4342
4343                 if (new_end < node_pivots)
4344                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4345
4346                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->entry);
4347                 mas->offset = new_end;
4348                 wr_mas->pivots[end] = mas->index - 1;
4349
4350                 return true;
4351         }
4352
4353         if ((mas->index == wr_mas->r_min) && (mas->last < wr_mas->r_max)) {
4354                 if (new_end < node_pivots)
4355                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4356
4357                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->content);
4358                 if (new_end < node_pivots)
4359                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4360
4361                 wr_mas->pivots[end] = mas->last;
4362                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[end], wr_mas->entry);
4363                 return true;
4364         }
4365
4366         return false;
4367 }
4368
4369 /*
4370  * mas_wr_bnode() - Slow path for a modification.
4371  * @wr_mas: The write maple state
4372  *
4373  * This is where split, rebalance end up.
4374  */
4375 static void mas_wr_bnode(struct ma_wr_state *wr_mas)
4376 {
4377         struct maple_big_node b_node;
4378
4379         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, 0, wr_mas->entry);
4380         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4381         mas_store_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->offset_end);
4382         mas_commit_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->node_end);
4383 }
4384
4385 static inline void mas_wr_modify(struct ma_wr_state *wr_mas)
4386 {
4387         unsigned char node_slots;
4388         unsigned char node_size;
4389         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4390
4391         /* Direct replacement */
4392         if (wr_mas->r_min == mas->index && wr_mas->r_max == mas->last) {
4393                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[mas->offset], wr_mas->entry);
4394                 if (!!wr_mas->entry ^ !!wr_mas->content)
4395                         mas_update_gap(mas);
4396                 return;
4397         }
4398
4399         /* Attempt to append */
4400         node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4401         node_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + mas->offset + 2;
4402         if (mas->max == ULONG_MAX)
4403                 node_size++;
4404
4405         /* slot and node store will not fit, go to the slow path */
4406         if (unlikely(node_size >= node_slots))
4407                 goto slow_path;
4408
4409         if (wr_mas->entry && (wr_mas->node_end < node_slots - 1) &&
4410             (mas->offset == wr_mas->node_end) && mas_wr_append(wr_mas)) {
4411                 if (!wr_mas->content || !wr_mas->entry)
4412                         mas_update_gap(mas);
4413                 return;
4414         }
4415
4416         if ((wr_mas->offset_end - mas->offset <= 1) && mas_wr_slot_store(wr_mas))
4417                 return;
4418         else if (mas_wr_node_store(wr_mas))
4419                 return;
4420
4421         if (mas_is_err(mas))
4422                 return;
4423
4424 slow_path:
4425         mas_wr_bnode(wr_mas);
4426 }
4427
4428 /*
4429  * mas_wr_store_entry() - Internal call to store a value
4430  * @mas: The maple state
4431  * @entry: The entry to store.
4432  *
4433  * Return: The contents that was stored at the index.
4434  */
4435 static inline void *mas_wr_store_entry(struct ma_wr_state *wr_mas)
4436 {
4437         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4438
4439         wr_mas->content = mas_start(mas);
4440         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4441                 mas_store_root(mas, wr_mas->entry);
4442                 return wr_mas->content;
4443         }
4444
4445         if (unlikely(!mas_wr_walk(wr_mas))) {
4446                 mas_wr_spanning_store(wr_mas);
4447                 return wr_mas->content;
4448         }
4449
4450         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4451         wr_mas->end_piv = wr_mas->r_max;
4452         mas_wr_end_piv(wr_mas);
4453
4454         if (!wr_mas->entry)
4455                 mas_wr_extend_null(wr_mas);
4456
4457         /* New root for a single pointer */
4458         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX)) {
4459                 mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4460                 return wr_mas->content;
4461         }
4462
4463         mas_wr_modify(wr_mas);
4464         return wr_mas->content;
4465 }
4466
4467 /**
4468  * mas_insert() - Internal call to insert a value
4469  * @mas: The maple state
4470  * @entry: The entry to store
4471  *
4472  * Return: %NULL or the contents that already exists at the requested index
4473  * otherwise.  The maple state needs to be checked for error conditions.
4474  */
4475 static inline void *mas_insert(struct ma_state *mas, void *entry)
4476 {
4477         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
4478
4479         /*
4480          * Inserting a new range inserts either 0, 1, or 2 pivots within the
4481          * tree.  If the insert fits exactly into an existing gap with a value
4482          * of NULL, then the slot only needs to be written with the new value.
4483          * If the range being inserted is adjacent to another range, then only a
4484          * single pivot needs to be inserted (as well as writing the entry).  If
4485          * the new range is within a gap but does not touch any other ranges,
4486          * then two pivots need to be inserted: the start - 1, and the end.  As
4487          * usual, the entry must be written.  Most operations require a new node
4488          * to be allocated and replace an existing node to ensure RCU safety,
4489          * when in RCU mode.  The exception to requiring a newly allocated node
4490          * is when inserting at the end of a node (appending).  When done
4491          * carefully, appending can reuse the node in place.
4492          */
4493         wr_mas.content = mas_start(mas);
4494         if (wr_mas.content)
4495                 goto exists;
4496
4497         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4498                 mas_store_root(mas, entry);
4499                 return NULL;
4500         }
4501
4502         /* spanning writes always overwrite something */
4503         if (!mas_wr_walk(&wr_mas))
4504                 goto exists;
4505
4506         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4507         wr_mas.offset_end = mas->offset;
4508         wr_mas.end_piv = wr_mas.r_max;
4509
4510         if (wr_mas.content || (mas->last > wr_mas.r_max))
4511                 goto exists;
4512
4513         if (!entry)
4514                 return NULL;
4515
4516         mas_wr_modify(&wr_mas);
4517         return wr_mas.content;
4518
4519 exists:
4520         mas_set_err(mas, -EEXIST);
4521         return wr_mas.content;
4522
4523 }
4524
4525 /*
4526  * mas_prev_node() - Find the prev non-null entry at the same level in the
4527  * tree.  The prev value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4528  * @mas: The maple state
4529  * @min: The lower limit to search
4530  *
4531  * The prev node value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4532  * Return: 1 if the node is dead, 0 otherwise.
4533  */
4534 static inline int mas_prev_node(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4535 {
4536         enum maple_type mt;
4537         int offset, level;
4538         void __rcu **slots;
4539         struct maple_node *node;
4540         struct maple_enode *enode;
4541         unsigned long *pivots;
4542
4543         if (mas_is_none(mas))
4544                 return 0;
4545
4546         level = 0;
4547         do {
4548                 node = mas_mn(mas);
4549                 if (ma_is_root(node))
4550                         goto no_entry;
4551
4552                 /* Walk up. */
4553                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4554                         return 1;
4555                 offset = mas->offset;
4556                 level++;
4557         } while (!offset);
4558
4559         offset--;
4560         mt = mte_node_type(mas->node);
4561         node = mas_mn(mas);
4562         slots = ma_slots(node, mt);
4563         pivots = ma_pivots(node, mt);
4564         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4565                 return 1;
4566
4567         mas->max = pivots[offset];
4568         if (offset)
4569                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4570         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4571                 return 1;
4572
4573         if (mas->max < min)
4574                 goto no_entry_min;
4575
4576         while (level > 1) {
4577                 level--;
4578                 enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4579                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4580                         return 1;
4581
4582                 mas->node = enode;
4583                 mt = mte_node_type(mas->node);
4584                 node = mas_mn(mas);
4585                 slots = ma_slots(node, mt);
4586                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4587                 offset = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4588                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4589                         return 1;
4590
4591                 if (offset)
4592                         mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4593
4594                 if (offset < mt_pivots[mt])
4595                         mas->max = pivots[offset];
4596
4597                 if (mas->max < min)
4598                         goto no_entry;
4599         }
4600
4601         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4602         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4603                 return 1;
4604
4605         mas->offset = mas_data_end(mas);
4606         if (unlikely(mte_dead_node(mas->node)))
4607                 return 1;
4608
4609         return 0;
4610
4611 no_entry_min:
4612         mas->offset = offset;
4613         if (offset)
4614                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4615 no_entry:
4616         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4617                 return 1;
4618
4619         mas->node = MAS_NONE;
4620         return 0;
4621 }
4622
4623 /*
4624  * mas_next_node() - Get the next node at the same level in the tree.
4625  * @mas: The maple state
4626  * @max: The maximum pivot value to check.
4627  *
4628  * The next value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4629  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise.
4630  */
4631 static inline int mas_next_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *node,
4632                                 unsigned long max)
4633 {
4634         unsigned long min, pivot;
4635         unsigned long *pivots;
4636         struct maple_enode *enode;
4637         int level = 0;
4638         unsigned char offset;
4639         unsigned char node_end;
4640         enum maple_type mt;
4641         void __rcu **slots;
4642
4643         if (mas->max >= max)
4644                 goto no_entry;
4645
4646         level = 0;
4647         do {
4648                 if (ma_is_root(node))
4649                         goto no_entry;
4650
4651                 min = mas->max + 1;
4652                 if (min > max)
4653                         goto no_entry;
4654
4655                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4656                         return 1;
4657
4658                 offset = mas->offset;
4659                 level++;
4660                 node = mas_mn(mas);
4661                 mt = mte_node_type(mas->node);
4662                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4663                 node_end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4664                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4665                         return 1;
4666
4667         } while (unlikely(offset == node_end));
4668
4669         slots = ma_slots(node, mt);
4670         pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, ++offset, mt);
4671         while (unlikely(level > 1)) {
4672                 /* Descend, if necessary */
4673                 enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4674                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4675                         return 1;
4676
4677                 mas->node = enode;
4678                 level--;
4679                 node = mas_mn(mas);
4680                 mt = mte_node_type(mas->node);
4681                 slots = ma_slots(node, mt);
4682                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4683                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4684                         return 1;
4685
4686                 offset = 0;
4687                 pivot = pivots[0];
4688         }
4689
4690         enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4691         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4692                 return 1;
4693
4694         mas->node = enode;
4695         mas->min = min;
4696         mas->max = pivot;
4697         return 0;
4698
4699 no_entry:
4700         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4701                 return 1;
4702
4703         mas->node = MAS_NONE;
4704         return 0;
4705 }
4706
4707 /*
4708  * mas_next_nentry() - Get the next node entry
4709  * @mas: The maple state
4710  * @max: The maximum value to check
4711  * @*range_start: Pointer to store the start of the range.
4712  *
4713  * Sets @mas->offset to the offset of the next node entry, @mas->last to the
4714  * pivot of the entry.
4715  *
4716  * Return: The next entry, %NULL otherwise
4717  */
4718 static inline void *mas_next_nentry(struct ma_state *mas,
4719             struct maple_node *node, unsigned long max, enum maple_type type)
4720 {
4721         unsigned char count;
4722         unsigned long pivot;
4723         unsigned long *pivots;
4724         void __rcu **slots;
4725         void *entry;
4726
4727         if (mas->last == mas->max) {
4728                 mas->index = mas->max;
4729                 return NULL;
4730         }
4731
4732         slots = ma_slots(node, type);
4733         pivots = ma_pivots(node, type);
4734         count = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
4735         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4736                 return NULL;
4737
4738         mas->index = mas_safe_min(mas, pivots, mas->offset);
4739         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4740                 return NULL;
4741
4742         if (mas->index > max)
4743                 return NULL;
4744
4745         if (mas->offset > count)
4746                 return NULL;
4747
4748         while (mas->offset < count) {
4749                 pivot = pivots[mas->offset];
4750                 entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4751                 if (ma_dead_node(node))
4752                         return NULL;
4753
4754                 if (entry)
4755                         goto found;
4756
4757                 if (pivot >= max)
4758                         return NULL;
4759
4760                 mas->index = pivot + 1;
4761                 mas->offset++;
4762         }
4763
4764         if (mas->index > mas->max) {
4765                 mas->index = mas->last;
4766                 return NULL;
4767         }
4768
4769         pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
4770         entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4771         if (ma_dead_node(node))
4772                 return NULL;
4773
4774         if (!pivot)
4775                 return NULL;
4776
4777         if (!entry)
4778                 return NULL;
4779
4780 found:
4781         mas->last = pivot;
4782         return entry;
4783 }
4784
4785 static inline void mas_rewalk(struct ma_state *mas, unsigned long index)
4786 {
4787 retry:
4788         mas_set(mas, index);
4789         mas_state_walk(mas);
4790         if (mas_is_start(mas))
4791                 goto retry;
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                 unsigned long *gap_min, unsigned long *gap_max)
4970 {
4971         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4972         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
4973         unsigned long *pivots, *gaps;
4974         void __rcu **slots;
4975         unsigned long gap = 0;
4976         unsigned long max, min;
4977         unsigned char offset;
4978
4979         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
4980                 return true;
4981
4982         if (ma_is_dense(type)) {
4983                 /* dense nodes. */
4984                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4985                 return true;
4986         }
4987
4988         pivots = ma_pivots(node, type);
4989         slots = ma_slots(node, type);
4990         gaps = ma_gaps(node, type);
4991         offset = mas->offset;
4992         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4993         /* Skip out of bounds. */
4994         while (mas->last < min)
4995                 min = mas_safe_min(mas, pivots, --offset);
4996
4997         max = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
4998         while (mas->index <= max) {
4999                 gap = 0;
5000                 if (gaps)
5001                         gap = gaps[offset];
5002                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
5003                         gap = max - min + 1;
5004
5005                 if (gap) {
5006                         if ((size <= gap) && (size <= mas->last - min + 1))
5007                                 break;
5008
5009                         if (!gaps) {
5010                                 /* Skip the next slot, it cannot be a gap. */
5011                                 if (offset < 2)
5012                                         goto ascend;
5013
5014                                 offset -= 2;
5015                                 max = pivots[offset];
5016                                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5017                                 continue;
5018                         }
5019                 }
5020
5021                 if (!offset)
5022                         goto ascend;
5023
5024                 offset--;
5025                 max = min - 1;
5026                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5027         }
5028
5029         if (unlikely((mas->index > max) || (size - 1 > max - mas->index)))
5030                 goto no_space;
5031
5032         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
5033                 mas->offset = offset;
5034                 *gap_min = min;
5035                 *gap_max = min + gap - 1;
5036                 return true;
5037         }
5038
5039         /* descend, only happens under lock. */
5040         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
5041         mas->min = min;
5042         mas->max = max;
5043         mas->offset = mas_data_end(mas);
5044         return false;
5045
5046 ascend:
5047         if (!mte_is_root(mas->node))
5048                 return false;
5049
5050 no_space:
5051         mas_set_err(mas, -EBUSY);
5052         return false;
5053 }
5054
5055 static inline bool mas_anode_descend(struct ma_state *mas, unsigned long size)
5056 {
5057         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
5058         unsigned long pivot, min, gap = 0;
5059         unsigned char offset, data_end;
5060         unsigned long *gaps, *pivots;
5061         void __rcu **slots;
5062         struct maple_node *node;
5063         bool found = false;
5064
5065         if (ma_is_dense(type)) {
5066                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
5067                 return true;
5068         }
5069
5070         node = mas_mn(mas);
5071         pivots = ma_pivots(node, type);
5072         slots = ma_slots(node, type);
5073         gaps = ma_gaps(node, type);
5074         offset = mas->offset;
5075         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5076         data_end = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
5077         for (; offset <= data_end; offset++) {
5078                 pivot = mas_logical_pivot(mas, pivots, offset, type);
5079
5080                 /* Not within lower bounds */
5081                 if (mas->index > pivot)
5082                         goto next_slot;
5083
5084                 if (gaps)
5085                         gap = gaps[offset];
5086                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
5087                         gap = min(pivot, mas->last) - max(mas->index, min) + 1;
5088                 else
5089                         goto next_slot;
5090
5091                 if (gap >= size) {
5092                         if (ma_is_leaf(type)) {
5093                                 found = true;
5094                                 goto done;
5095                         }
5096                         if (mas->index <= pivot) {
5097                                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
5098                                 mas->min = min;
5099                                 mas->max = pivot;
5100                                 offset = 0;
5101                                 break;
5102                         }
5103                 }
5104 next_slot:
5105                 min = pivot + 1;
5106                 if (mas->last <= pivot) {
5107                         mas_set_err(mas, -EBUSY);
5108                         return true;
5109                 }
5110         }
5111
5112         if (mte_is_root(mas->node))
5113                 found = true;
5114 done:
5115         mas->offset = offset;
5116         return found;
5117 }
5118
5119 /**
5120  * mas_walk() - Search for @mas->index in the tree.
5121  * @mas: The maple state.
5122  *
5123  * mas->index and mas->last will be set to the range if there is a value.  If
5124  * mas->node is MAS_NONE, reset to MAS_START.
5125  *
5126  * Return: the entry at the location or %NULL.
5127  */
5128 void *mas_walk(struct ma_state *mas)
5129 {
5130         void *entry;
5131
5132 retry:
5133         entry = mas_state_walk(mas);
5134         if (mas_is_start(mas))
5135                 goto retry;
5136
5137         if (mas_is_ptr(mas)) {
5138                 if (!mas->index) {
5139                         mas->last = 0;
5140                 } else {
5141                         mas->index = 1;
5142                         mas->last = ULONG_MAX;
5143                 }
5144                 return entry;
5145         }
5146
5147         if (mas_is_none(mas)) {
5148                 mas->index = 0;
5149                 mas->last = ULONG_MAX;
5150         }
5151
5152         return entry;
5153 }
5154 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_walk);
5155
5156 static inline bool mas_rewind_node(struct ma_state *mas)
5157 {
5158         unsigned char slot;
5159
5160         do {
5161                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5162                         slot = mas->offset;
5163                         if (!slot)
5164                                 return false;
5165                 } else {
5166                         mas_ascend(mas);
5167                         slot = mas->offset;
5168                 }
5169         } while (!slot);
5170
5171         mas->offset = --slot;
5172         return true;
5173 }
5174
5175 /*
5176  * mas_skip_node() - Internal function.  Skip over a node.
5177  * @mas: The maple state.
5178  *
5179  * Return: true if there is another node, false otherwise.
5180  */
5181 static inline bool mas_skip_node(struct ma_state *mas)
5182 {
5183         if (mas_is_err(mas))
5184                 return false;
5185
5186         do {
5187                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5188                         if (mas->offset >= mas_data_end(mas)) {
5189                                 mas_set_err(mas, -EBUSY);
5190                                 return false;
5191                         }
5192                 } else {
5193                         mas_ascend(mas);
5194                 }
5195         } while (mas->offset >= mas_data_end(mas));
5196
5197         mas->offset++;
5198         return true;
5199 }
5200
5201 /*
5202  * mas_awalk() - Allocation walk.  Search from low address to high, for a gap of
5203  * @size
5204  * @mas: The maple state
5205  * @size: The size of the gap required
5206  *
5207  * Search between @mas->index and @mas->last for a gap of @size.
5208  */
5209 static inline void mas_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
5210 {
5211         struct maple_enode *last = NULL;
5212
5213         /*
5214          * There are 4 options:
5215          * go to child (descend)
5216          * go back to parent (ascend)
5217          * no gap found. (return, slot == MAPLE_NODE_SLOTS)
5218          * found the gap. (return, slot != MAPLE_NODE_SLOTS)
5219          */
5220         while (!mas_is_err(mas) && !mas_anode_descend(mas, size)) {
5221                 if (last == mas->node)
5222                         mas_skip_node(mas);
5223                 else
5224                         last = mas->node;
5225         }
5226 }
5227
5228 /*
5229  * mas_fill_gap() - Fill a located gap with @entry.
5230  * @mas: The maple state
5231  * @entry: The value to store
5232  * @slot: The offset into the node to store the @entry
5233  * @size: The size of the entry
5234  * @index: The start location
5235  */
5236 static inline void mas_fill_gap(struct ma_state *mas, void *entry,
5237                 unsigned char slot, unsigned long size, unsigned long *index)
5238 {
5239         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5240         unsigned char pslot = mte_parent_slot(mas->node);
5241         struct maple_enode *mn = mas->node;
5242         unsigned long *pivots;
5243         enum maple_type ptype;
5244         /*
5245          * mas->index is the start address for the search
5246          *  which may no longer be needed.
5247          * mas->last is the end address for the search
5248          */
5249
5250         *index = mas->index;
5251         mas->last = mas->index + size - 1;
5252
5253         /*
5254          * It is possible that using mas->max and mas->min to correctly
5255          * calculate the index and last will cause an issue in the gap
5256          * calculation, so fix the ma_state here
5257          */
5258         mas_ascend(mas);
5259         ptype = mte_node_type(mas->node);
5260         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), ptype);
5261         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, pslot, ptype);
5262         mas->min = mas_safe_min(mas, pivots, pslot);
5263         mas->node = mn;
5264         mas->offset = slot;
5265         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5266 }
5267
5268 /*
5269  * mas_sparse_area() - Internal function.  Return upper or lower limit when
5270  * searching for a gap in an empty tree.
5271  * @mas: The maple state
5272  * @min: the minimum range
5273  * @max: The maximum range
5274  * @size: The size of the gap
5275  * @fwd: Searching forward or back
5276  */
5277 static inline void mas_sparse_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5278                                 unsigned long max, unsigned long size, bool fwd)
5279 {
5280         unsigned long start = 0;
5281
5282         if (!unlikely(mas_is_none(mas)))
5283                 start++;
5284         /* mas_is_ptr */
5285
5286         if (start < min)
5287                 start = min;
5288
5289         if (fwd) {
5290                 mas->index = start;
5291                 mas->last = start + size - 1;
5292                 return;
5293         }
5294
5295         mas->index = max;
5296 }
5297
5298 /*
5299  * mas_empty_area() - Get the lowest address within the range that is
5300  * sufficient for the size requested.
5301  * @mas: The maple state
5302  * @min: The lowest value of the range
5303  * @max: The highest value of the range
5304  * @size: The size needed
5305  */
5306 int mas_empty_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5307                 unsigned long max, unsigned long size)
5308 {
5309         unsigned char offset;
5310         unsigned long *pivots;
5311         enum maple_type mt;
5312
5313         if (min >= max)
5314                 return -EINVAL;
5315
5316         if (mas_is_start(mas))
5317                 mas_start(mas);
5318         else if (mas->offset >= 2)
5319                 mas->offset -= 2;
5320         else if (!mas_skip_node(mas))
5321                 return -EBUSY;
5322
5323         /* Empty set */
5324         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5325                 mas_sparse_area(mas, min, max, size, true);
5326                 return 0;
5327         }
5328
5329         /* The start of the window can only be within these values */
5330         mas->index = min;
5331         mas->last = max;
5332         mas_awalk(mas, size);
5333
5334         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5335                 return xa_err(mas->node);
5336
5337         offset = mas->offset;
5338         if (unlikely(offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5339                 return -EBUSY;
5340
5341         mt = mte_node_type(mas->node);
5342         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), mt);
5343         if (offset)
5344                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
5345
5346         if (offset < mt_pivots[mt])
5347                 mas->max = pivots[offset];
5348
5349         if (mas->index < mas->min)
5350                 mas->index = mas->min;
5351
5352         mas->last = mas->index + size - 1;
5353         return 0;
5354 }
5355 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area);
5356
5357 /*
5358  * mas_empty_area_rev() - Get the highest address within the range that is
5359  * sufficient for the size requested.
5360  * @mas: The maple state
5361  * @min: The lowest value of the range
5362  * @max: The highest value of the range
5363  * @size: The size needed
5364  */
5365 int mas_empty_area_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5366                 unsigned long max, unsigned long size)
5367 {
5368         struct maple_enode *last = mas->node;
5369
5370         if (min >= max)
5371                 return -EINVAL;
5372
5373         if (mas_is_start(mas)) {
5374                 mas_start(mas);
5375                 mas->offset = mas_data_end(mas);
5376         } else if (mas->offset >= 2) {
5377                 mas->offset -= 2;
5378         } else if (!mas_rewind_node(mas)) {
5379                 return -EBUSY;
5380         }
5381
5382         /* Empty set. */
5383         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5384                 mas_sparse_area(mas, min, max, size, false);
5385                 return 0;
5386         }
5387
5388         /* The start of the window can only be within these values. */
5389         mas->index = min;
5390         mas->last = max;
5391
5392         while (!mas_rev_awalk(mas, size, &min, &max)) {
5393                 if (last == mas->node) {
5394                         if (!mas_rewind_node(mas))
5395                                 return -EBUSY;
5396                 } else {
5397                         last = mas->node;
5398                 }
5399         }
5400
5401         if (mas_is_err(mas))
5402                 return xa_err(mas->node);
5403
5404         if (unlikely(mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5405                 return -EBUSY;
5406
5407         /* Trim the upper limit to the max. */
5408         if (max <= mas->last)
5409                 mas->last = max;
5410
5411         mas->index = mas->last - size + 1;
5412         return 0;
5413 }
5414 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area_rev);
5415
5416 static inline int mas_alloc(struct ma_state *mas, void *entry,
5417                 unsigned long size, unsigned long *index)
5418 {
5419         unsigned long min;
5420
5421         mas_start(mas);
5422         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5423                 mas_root_expand(mas, entry);
5424                 if (mas_is_err(mas))
5425                         return xa_err(mas->node);
5426
5427                 if (!mas->index)
5428                         return mte_pivot(mas->node, 0);
5429                 return mte_pivot(mas->node, 1);
5430         }
5431
5432         /* Must be walking a tree. */
5433         mas_awalk(mas, size);
5434         if (mas_is_err(mas))
5435                 return xa_err(mas->node);
5436
5437         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5438                 goto no_gap;
5439
5440         /*
5441          * At this point, mas->node points to the right node and we have an
5442          * offset that has a sufficient gap.
5443          */
5444         min = mas->min;
5445         if (mas->offset)
5446                 min = mte_pivot(mas->node, mas->offset - 1) + 1;
5447
5448         if (mas->index < min)
5449                 mas->index = min;
5450
5451         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5452         return 0;
5453
5454 no_gap:
5455         return -EBUSY;
5456 }
5457
5458 static inline int mas_rev_alloc(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5459                                 unsigned long max, void *entry,
5460                                 unsigned long size, unsigned long *index)
5461 {
5462         int ret = 0;
5463
5464         ret = mas_empty_area_rev(mas, min, max, size);
5465         if (ret)
5466                 return ret;
5467
5468         if (mas_is_err(mas))
5469                 return xa_err(mas->node);
5470
5471         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5472                 goto no_gap;
5473
5474         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5475         return 0;
5476
5477 no_gap:
5478         return -EBUSY;
5479 }
5480
5481 /*
5482  * mte_dead_leaves() - Mark all leaves of a node as dead.
5483  * @mas: The maple state
5484  * @slots: Pointer to the slot array
5485  * @type: The maple node type
5486  *
5487  * Must hold the write lock.
5488  *
5489  * Return: The number of leaves marked as dead.
5490  */
5491 static inline
5492 unsigned char mte_dead_leaves(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5493                               void __rcu **slots)
5494 {
5495         struct maple_node *node;
5496         enum maple_type type;
5497         void *entry;
5498         int offset;
5499
5500         for (offset = 0; offset < mt_slot_count(enode); offset++) {
5501                 entry = mt_slot(mt, slots, offset);
5502                 type = mte_node_type(entry);
5503                 node = mte_to_node(entry);
5504                 /* Use both node and type to catch LE & BE metadata */
5505                 if (!node || !type)
5506                         break;
5507
5508                 mte_set_node_dead(entry);
5509                 node->type = type;
5510                 rcu_assign_pointer(slots[offset], node);
5511         }
5512
5513         return offset;
5514 }
5515
5516 /**
5517  * mte_dead_walk() - Walk down a dead tree to just before the leaves
5518  * @enode: The maple encoded node
5519  * @offset: The starting offset
5520  *
5521  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5522  */
5523 static void __rcu **mte_dead_walk(struct maple_enode **enode, unsigned char offset)
5524 {
5525         struct maple_node *node, *next;
5526         void __rcu **slots = NULL;
5527
5528         next = mte_to_node(*enode);
5529         do {
5530                 *enode = ma_enode_ptr(next);
5531                 node = mte_to_node(*enode);
5532                 slots = ma_slots(node, node->type);
5533                 next = rcu_dereference_protected(slots[offset],
5534                                         lock_is_held(&rcu_callback_map));
5535                 offset = 0;
5536         } while (!ma_is_leaf(next->type));
5537
5538         return slots;
5539 }
5540
5541 /**
5542  * mt_free_walk() - Walk & free a tree in the RCU callback context
5543  * @head: The RCU head that's within the node.
5544  *
5545  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5546  */
5547 static void mt_free_walk(struct rcu_head *head)
5548 {
5549         void __rcu **slots;
5550         struct maple_node *node, *start;
5551         struct maple_enode *enode;
5552         unsigned char offset;
5553         enum maple_type type;
5554
5555         node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
5556
5557         if (ma_is_leaf(node->type))
5558                 goto free_leaf;
5559
5560         start = node;
5561         enode = mt_mk_node(node, node->type);
5562         slots = mte_dead_walk(&enode, 0);
5563         node = mte_to_node(enode);
5564         do {
5565                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5566                 offset = node->parent_slot + 1;
5567                 enode = node->piv_parent;
5568                 if (mte_to_node(enode) == node)
5569                         goto free_leaf;
5570
5571                 type = mte_node_type(enode);
5572                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5573                 if ((offset < mt_slots[type]) &&
5574                     rcu_dereference_protected(slots[offset],
5575                                               lock_is_held(&rcu_callback_map)))
5576                         slots = mte_dead_walk(&enode, offset);
5577                 node = mte_to_node(enode);
5578         } while ((node != start) || (node->slot_len < offset));
5579
5580         slots = ma_slots(node, node->type);
5581         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5582
5583 free_leaf:
5584         mt_free_rcu(&node->rcu);
5585 }
5586
5587 static inline void __rcu **mte_destroy_descend(struct maple_enode **enode,
5588         struct maple_tree *mt, struct maple_enode *prev, unsigned char offset)
5589 {
5590         struct maple_node *node;
5591         struct maple_enode *next = *enode;
5592         void __rcu **slots = NULL;
5593         enum maple_type type;
5594         unsigned char next_offset = 0;
5595
5596         do {
5597                 *enode = next;
5598                 node = mte_to_node(*enode);
5599                 type = mte_node_type(*enode);
5600                 slots = ma_slots(node, type);
5601                 next = mt_slot_locked(mt, slots, next_offset);
5602                 if ((mte_dead_node(next)))
5603                         next = mt_slot_locked(mt, slots, ++next_offset);
5604
5605                 mte_set_node_dead(*enode);
5606                 node->type = type;
5607                 node->piv_parent = prev;
5608                 node->parent_slot = offset;
5609                 offset = next_offset;
5610                 next_offset = 0;
5611                 prev = *enode;
5612         } while (!mte_is_leaf(next));
5613
5614         return slots;
5615 }
5616
5617 static void mt_destroy_walk(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5618                             bool free)
5619 {
5620         void __rcu **slots;
5621         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5622         struct maple_enode *start;
5623
5624         if (mte_is_leaf(enode)) {
5625                 node->type = mte_node_type(enode);
5626                 goto free_leaf;
5627         }
5628
5629         start = enode;
5630         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, start, 0);
5631         node = mte_to_node(enode); // Updated in the above call.
5632         do {
5633                 enum maple_type type;
5634                 unsigned char offset;
5635                 struct maple_enode *parent, *tmp;
5636
5637                 node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5638                 if (free)
5639                         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5640                 offset = node->parent_slot + 1;
5641                 enode = node->piv_parent;
5642                 if (mte_to_node(enode) == node)
5643                         goto free_leaf;
5644
5645                 type = mte_node_type(enode);
5646                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5647                 if (offset >= mt_slots[type])
5648                         goto next;
5649
5650                 tmp = mt_slot_locked(mt, slots, offset);
5651                 if (mte_node_type(tmp) && mte_to_node(tmp)) {
5652                         parent = enode;
5653                         enode = tmp;
5654                         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, parent, offset);
5655                 }
5656 next:
5657                 node = mte_to_node(enode);
5658         } while (start != enode);
5659
5660         node = mte_to_node(enode);
5661         node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5662         if (free)
5663                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5664
5665 free_leaf:
5666         if (free)
5667                 mt_free_rcu(&node->rcu);
5668         else
5669                 mt_clear_meta(mt, node, node->type);
5670 }
5671
5672 /*
5673  * mte_destroy_walk() - Free a tree or sub-tree.
5674  * @enode: the encoded maple node (maple_enode) to start
5675  * @mt: the tree to free - needed for node types.
5676  *
5677  * Must hold the write lock.
5678  */
5679 static inline void mte_destroy_walk(struct maple_enode *enode,
5680                                     struct maple_tree *mt)
5681 {
5682         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5683
5684         if (mt_in_rcu(mt)) {
5685                 mt_destroy_walk(enode, mt, false);
5686                 call_rcu(&node->rcu, mt_free_walk);
5687         } else {
5688                 mt_destroy_walk(enode, mt, true);
5689         }
5690 }
5691
5692 static void mas_wr_store_setup(struct ma_wr_state *wr_mas)
5693 {
5694         if (unlikely(mas_is_paused(wr_mas->mas)))
5695                 mas_reset(wr_mas->mas);
5696
5697         if (!mas_is_start(wr_mas->mas)) {
5698                 if (mas_is_none(wr_mas->mas)) {
5699                         mas_reset(wr_mas->mas);
5700                 } else {
5701                         wr_mas->r_max = wr_mas->mas->max;
5702                         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
5703                         if (mas_is_span_wr(wr_mas))
5704                                 mas_reset(wr_mas->mas);
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  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
5799  *
5800  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5801  */
5802 int mas_preallocate(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
5803 {
5804         int ret;
5805
5806         mas_node_count_gfp(mas, 1 + mas_mt_height(mas) * 3, gfp);
5807         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5808         if (likely(!mas_is_err(mas)))
5809                 return 0;
5810
5811         mas_set_alloc_req(mas, 0);
5812         ret = xa_err(mas->node);
5813         mas_reset(mas);
5814         mas_destroy(mas);
5815         mas_reset(mas);
5816         return ret;
5817 }
5818
5819 /*
5820  * mas_destroy() - destroy a maple state.
5821  * @mas: The maple state
5822  *
5823  * Upon completion, check the left-most node and rebalance against the node to
5824  * the right if necessary.  Frees any allocated nodes associated with this maple
5825  * state.
5826  */
5827 void mas_destroy(struct ma_state *mas)
5828 {
5829         struct maple_alloc *node;
5830         unsigned long total;
5831
5832         /*
5833          * When using mas_for_each() to insert an expected number of elements,
5834          * it is possible that the number inserted is less than the expected
5835          * number.  To fix an invalid final node, a check is performed here to
5836          * rebalance the previous node with the final node.
5837          */
5838         if (mas->mas_flags & MA_STATE_REBALANCE) {
5839                 unsigned char end;
5840
5841                 if (mas_is_start(mas))
5842                         mas_start(mas);
5843
5844                 mtree_range_walk(mas);
5845                 end = mas_data_end(mas) + 1;
5846                 if (end < mt_min_slot_count(mas->node) - 1)
5847                         mas_destroy_rebalance(mas, end);
5848
5849                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
5850         }
5851         mas->mas_flags &= ~(MA_STATE_BULK|MA_STATE_PREALLOC);
5852
5853         total = mas_allocated(mas);
5854         while (total) {
5855                 node = mas->alloc;
5856                 mas->alloc = node->slot[0];
5857                 if (node->node_count > 1) {
5858                         size_t count = node->node_count - 1;
5859
5860                         mt_free_bulk(count, (void __rcu **)&node->slot[1]);
5861                         total -= count;
5862                 }
5863                 kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
5864                 total--;
5865         }
5866
5867         mas->alloc = NULL;
5868 }
5869 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_destroy);
5870
5871 /*
5872  * mas_expected_entries() - Set the expected number of entries that will be inserted.
5873  * @mas: The maple state
5874  * @nr_entries: The number of expected entries.
5875  *
5876  * This will attempt to pre-allocate enough nodes to store the expected number
5877  * of entries.  The allocations will occur using the bulk allocator interface
5878  * for speed.  Please call mas_destroy() on the @mas after inserting the entries
5879  * to ensure any unused nodes are freed.
5880  *
5881  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5882  */
5883 int mas_expected_entries(struct ma_state *mas, unsigned long nr_entries)
5884 {
5885         int nonleaf_cap = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 2;
5886         struct maple_enode *enode = mas->node;
5887         int nr_nodes;
5888         int ret;
5889
5890         /*
5891          * Sometimes it is necessary to duplicate a tree to a new tree, such as
5892          * forking a process and duplicating the VMAs from one tree to a new
5893          * tree.  When such a situation arises, it is known that the new tree is
5894          * not going to be used until the entire tree is populated.  For
5895          * performance reasons, it is best to use a bulk load with RCU disabled.
5896          * This allows for optimistic splitting that favours the left and reuse
5897          * of nodes during the operation.
5898          */
5899
5900         /* Optimize splitting for bulk insert in-order */
5901         mas->mas_flags |= MA_STATE_BULK;
5902
5903         /*
5904          * Avoid overflow, assume a gap between each entry and a trailing null.
5905          * If this is wrong, it just means allocation can happen during
5906          * insertion of entries.
5907          */
5908         nr_nodes = max(nr_entries, nr_entries * 2 + 1);
5909         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
5910                 nonleaf_cap = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2;
5911
5912         /* Leaves; reduce slots to keep space for expansion */
5913         nr_nodes = DIV_ROUND_UP(nr_nodes, MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2);
5914         /* Internal nodes */
5915         nr_nodes += DIV_ROUND_UP(nr_nodes, nonleaf_cap);
5916         /* Add working room for split (2 nodes) + new parents */
5917         mas_node_count(mas, nr_nodes + 3);
5918
5919         /* Detect if allocations run out */
5920         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5921
5922         if (!mas_is_err(mas))
5923                 return 0;
5924
5925         ret = xa_err(mas->node);
5926         mas->node = enode;
5927         mas_destroy(mas);
5928         return ret;
5929
5930 }
5931 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_expected_entries);
5932
5933 /**
5934  * mas_next() - Get the next entry.
5935  * @mas: The maple state
5936  * @max: The maximum index to check.
5937  *
5938  * Returns the next entry after @mas->index.
5939  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5940  * Can return the zero entry.
5941  *
5942  * Return: The next entry or %NULL
5943  */
5944 void *mas_next(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5945 {
5946         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5947                 mas->node = MAS_START;
5948
5949         if (mas_is_start(mas))
5950                 mas_walk(mas); /* Retries on dead nodes handled by mas_walk */
5951
5952         if (mas_is_ptr(mas)) {
5953                 if (!mas->index) {
5954                         mas->index = 1;
5955                         mas->last = ULONG_MAX;
5956                 }
5957                 return NULL;
5958         }
5959
5960         if (mas->last == ULONG_MAX)
5961                 return NULL;
5962
5963         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
5964         return mas_next_entry(mas, max);
5965 }
5966 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next);
5967
5968 /**
5969  * mt_next() - get the next value in the maple tree
5970  * @mt: The maple tree
5971  * @index: The start index
5972  * @max: The maximum index to check
5973  *
5974  * Return: The entry at @index or higher, or %NULL if nothing is found.
5975  */
5976 void *mt_next(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long max)
5977 {
5978         void *entry = NULL;
5979         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5980
5981         rcu_read_lock();
5982         entry = mas_next(&mas, max);
5983         rcu_read_unlock();
5984         return entry;
5985 }
5986 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_next);
5987
5988 /**
5989  * mas_prev() - Get the previous entry
5990  * @mas: The maple state
5991  * @min: The minimum value to check.
5992  *
5993  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5994  * Will reset mas to MAS_START if the node is MAS_NONE.  Will stop on not
5995  * searchable nodes.
5996  *
5997  * Return: the previous value or %NULL.
5998  */
5999 void *mas_prev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6000 {
6001         if (!mas->index) {
6002                 /* Nothing comes before 0 */
6003                 mas->last = 0;
6004                 mas->node = MAS_NONE;
6005                 return NULL;
6006         }
6007
6008         if (unlikely(mas_is_ptr(mas)))
6009                 return NULL;
6010
6011         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
6012                 mas->node = MAS_START;
6013
6014         if (mas_is_start(mas)) {
6015                 mas_walk(mas);
6016                 if (!mas->index)
6017                         return NULL;
6018         }
6019
6020         if (mas_is_ptr(mas)) {
6021                 if (!mas->index) {
6022                         mas->last = 0;
6023                         return NULL;
6024                 }
6025
6026                 mas->index = mas->last = 0;
6027                 return mas_root_locked(mas);
6028         }
6029         return mas_prev_entry(mas, min);
6030 }
6031 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev);
6032
6033 /**
6034  * mt_prev() - get the previous value in the maple tree
6035  * @mt: The maple tree
6036  * @index: The start index
6037  * @min: The minimum index to check
6038  *
6039  * Return: The entry at @index or lower, or %NULL if nothing is found.
6040  */
6041 void *mt_prev(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long min)
6042 {
6043         void *entry = NULL;
6044         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6045
6046         rcu_read_lock();
6047         entry = mas_prev(&mas, min);
6048         rcu_read_unlock();
6049         return entry;
6050 }
6051 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_prev);
6052
6053 /**
6054  * mas_pause() - Pause a mas_find/mas_for_each to drop the lock.
6055  * @mas: The maple state to pause
6056  *
6057  * Some users need to pause a walk and drop the lock they're holding in
6058  * order to yield to a higher priority thread or carry out an operation
6059  * on an entry.  Those users should call this function before they drop
6060  * the lock.  It resets the @mas to be suitable for the next iteration
6061  * of the loop after the user has reacquired the lock.  If most entries
6062  * found during a walk require you to call mas_pause(), the mt_for_each()
6063  * iterator may be more appropriate.
6064  *
6065  */
6066 void mas_pause(struct ma_state *mas)
6067 {
6068         mas->node = MAS_PAUSE;
6069 }
6070 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_pause);
6071
6072 /**
6073  * mas_find() - On the first call, find the entry at or after mas->index up to
6074  * %max.  Otherwise, find the entry after mas->index.
6075  * @mas: The maple state
6076  * @max: The maximum value to check.
6077  *
6078  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6079  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6080  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6081  *
6082  * Return: The entry or %NULL.
6083  */
6084 void *mas_find(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6085 {
6086         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
6087                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
6088                         mas->node = MAS_NONE;
6089                         return NULL;
6090                 }
6091                 mas->node = MAS_START;
6092                 mas->index = ++mas->last;
6093         }
6094
6095         if (unlikely(mas_is_none(mas)))
6096                 mas->node = MAS_START;
6097
6098         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6099                 /* First run or continue */
6100                 void *entry;
6101
6102                 if (mas->index > max)
6103                         return NULL;
6104
6105                 entry = mas_walk(mas);
6106                 if (entry)
6107                         return entry;
6108         }
6109
6110         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6111                 return NULL;
6112
6113         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
6114         return mas_next_entry(mas, max);
6115 }
6116 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find);
6117
6118 /**
6119  * mas_find_rev: On the first call, find the first non-null entry at or below
6120  * mas->index down to %min.  Otherwise find the first non-null entry below
6121  * mas->index down to %min.
6122  * @mas: The maple state
6123  * @min: The minimum value to check.
6124  *
6125  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6126  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6127  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6128  *
6129  * Return: The entry or %NULL.
6130  */
6131 void *mas_find_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6132 {
6133         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
6134                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
6135                         mas->node = MAS_NONE;
6136                         return NULL;
6137                 }
6138                 mas->node = MAS_START;
6139                 mas->last = --mas->index;
6140         }
6141
6142         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6143                 /* First run or continue */
6144                 void *entry;
6145
6146                 if (mas->index < min)
6147                         return NULL;
6148
6149                 entry = mas_walk(mas);
6150                 if (entry)
6151                         return entry;
6152         }
6153
6154         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6155                 return NULL;
6156
6157         if (mas->index < min)
6158                 return NULL;
6159
6160         /* Retries on dead nodes handled by mas_prev_entry */
6161         return mas_prev_entry(mas, min);
6162 }
6163 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_rev);
6164
6165 /**
6166  * mas_erase() - Find the range in which index resides and erase the entire
6167  * range.
6168  * @mas: The maple state
6169  *
6170  * Must hold the write lock.
6171  * Searches for @mas->index, sets @mas->index and @mas->last to the range and
6172  * erases that range.
6173  *
6174  * Return: the entry that was erased or %NULL, @mas->index and @mas->last are updated.
6175  */
6176 void *mas_erase(struct ma_state *mas)
6177 {
6178         void *entry;
6179         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, NULL);
6180
6181         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
6182                 mas->node = MAS_START;
6183
6184         /* Retry unnecessary when holding the write lock. */
6185         entry = mas_state_walk(mas);
6186         if (!entry)
6187                 return NULL;
6188
6189 write_retry:
6190         /* Must reset to ensure spanning writes of last slot are detected */
6191         mas_reset(mas);
6192         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
6193         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6194         if (mas_nomem(mas, GFP_KERNEL))
6195                 goto write_retry;
6196
6197         return entry;
6198 }
6199 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_erase);
6200
6201 /**
6202  * mas_nomem() - Check if there was an error allocating and do the allocation
6203  * if necessary If there are allocations, then free them.
6204  * @mas: The maple state
6205  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6206  * Return: true on allocation, false otherwise.
6207  */
6208 bool mas_nomem(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
6209         __must_hold(mas->tree->lock)
6210 {
6211         if (likely(mas->node != MA_ERROR(-ENOMEM))) {
6212                 mas_destroy(mas);
6213                 return false;
6214         }
6215
6216         if (gfpflags_allow_blocking(gfp) && !mt_external_lock(mas->tree)) {
6217                 mtree_unlock(mas->tree);
6218                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6219                 mtree_lock(mas->tree);
6220         } else {
6221                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6222         }
6223
6224         if (!mas_allocated(mas))
6225                 return false;
6226
6227         mas->node = MAS_START;
6228         return true;
6229 }
6230
6231 void __init maple_tree_init(void)
6232 {
6233         maple_node_cache = kmem_cache_create("maple_node",
6234                         sizeof(struct maple_node), sizeof(struct maple_node),
6235                         SLAB_PANIC, NULL);
6236 }
6237
6238 /**
6239  * mtree_load() - Load a value stored in a maple tree
6240  * @mt: The maple tree
6241  * @index: The index to load
6242  *
6243  * Return: the entry or %NULL
6244  */
6245 void *mtree_load(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6246 {
6247         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6248         void *entry;
6249
6250         trace_ma_read(__func__, &mas);
6251         rcu_read_lock();
6252 retry:
6253         entry = mas_start(&mas);
6254         if (unlikely(mas_is_none(&mas)))
6255                 goto unlock;
6256
6257         if (unlikely(mas_is_ptr(&mas))) {
6258                 if (index)
6259                         entry = NULL;
6260
6261                 goto unlock;
6262         }
6263
6264         entry = mtree_lookup_walk(&mas);
6265         if (!entry && unlikely(mas_is_start(&mas)))
6266                 goto retry;
6267 unlock:
6268         rcu_read_unlock();
6269         if (xa_is_zero(entry))
6270                 return NULL;
6271
6272         return entry;
6273 }
6274 EXPORT_SYMBOL(mtree_load);
6275
6276 /**
6277  * mtree_store_range() - Store an entry at a given range.
6278  * @mt: The maple tree
6279  * @index: The start of the range
6280  * @last: The end of the range
6281  * @entry: The entry to store
6282  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6283  *
6284  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6285  * be allocated.
6286  */
6287 int mtree_store_range(struct maple_tree *mt, unsigned long index,
6288                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6289 {
6290         MA_STATE(mas, mt, index, last);
6291         MA_WR_STATE(wr_mas, &mas, entry);
6292
6293         trace_ma_write(__func__, &mas, 0, entry);
6294         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6295                 return -EINVAL;
6296
6297         if (index > last)
6298                 return -EINVAL;
6299
6300         mtree_lock(mt);
6301 retry:
6302         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6303         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6304                 goto retry;
6305
6306         mtree_unlock(mt);
6307         if (mas_is_err(&mas))
6308                 return xa_err(mas.node);
6309
6310         return 0;
6311 }
6312 EXPORT_SYMBOL(mtree_store_range);
6313
6314 /**
6315  * mtree_store() - Store an entry at a given index.
6316  * @mt: The maple tree
6317  * @index: The index to store the value
6318  * @entry: The entry to store
6319  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6320  *
6321  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6322  * be allocated.
6323  */
6324 int mtree_store(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6325                  gfp_t gfp)
6326 {
6327         return mtree_store_range(mt, index, index, entry, gfp);
6328 }
6329 EXPORT_SYMBOL(mtree_store);
6330
6331 /**
6332  * mtree_insert_range() - Insert an entry at a give range if there is no value.
6333  * @mt: The maple tree
6334  * @first: The start of the range
6335  * @last: The end of the range
6336  * @entry: The entry to store
6337  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6338  *
6339  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6340  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6341  */
6342 int mtree_insert_range(struct maple_tree *mt, unsigned long first,
6343                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6344 {
6345         MA_STATE(ms, mt, first, last);
6346
6347         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6348                 return -EINVAL;
6349
6350         if (first > last)
6351                 return -EINVAL;
6352
6353         mtree_lock(mt);
6354 retry:
6355         mas_insert(&ms, entry);
6356         if (mas_nomem(&ms, gfp))
6357                 goto retry;
6358
6359         mtree_unlock(mt);
6360         if (mas_is_err(&ms))
6361                 return xa_err(ms.node);
6362
6363         return 0;
6364 }
6365 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert_range);
6366
6367 /**
6368  * mtree_insert() - Insert an entry at a give index if there is no value.
6369  * @mt: The maple tree
6370  * @index : The index to store the value
6371  * @entry: The entry to store
6372  * @gfp: The FGP_FLAGS to use for allocations.
6373  *
6374  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6375  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6376  */
6377 int mtree_insert(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6378                  gfp_t gfp)
6379 {
6380         return mtree_insert_range(mt, index, index, entry, gfp);
6381 }
6382 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert);
6383
6384 int mtree_alloc_range(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6385                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6386                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6387 {
6388         int ret = 0;
6389
6390         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6391         if (!mt_is_alloc(mt))
6392                 return -EINVAL;
6393
6394         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6395                 return -EINVAL;
6396
6397         if (min > max)
6398                 return -EINVAL;
6399
6400         if (max < size)
6401                 return -EINVAL;
6402
6403         if (!size)
6404                 return -EINVAL;
6405
6406         mtree_lock(mt);
6407 retry:
6408         mas.offset = 0;
6409         mas.index = min;
6410         mas.last = max - size;
6411         ret = mas_alloc(&mas, entry, size, startp);
6412         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6413                 goto retry;
6414
6415         mtree_unlock(mt);
6416         return ret;
6417 }
6418 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_range);
6419
6420 int mtree_alloc_rrange(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6421                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6422                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6423 {
6424         int ret = 0;
6425
6426         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6427         if (!mt_is_alloc(mt))
6428                 return -EINVAL;
6429
6430         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6431                 return -EINVAL;
6432
6433         if (min >= max)
6434                 return -EINVAL;
6435
6436         if (max < size - 1)
6437                 return -EINVAL;
6438
6439         if (!size)
6440                 return -EINVAL;
6441
6442         mtree_lock(mt);
6443 retry:
6444         ret = mas_rev_alloc(&mas, min, max, entry, size, startp);
6445         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6446                 goto retry;
6447
6448         mtree_unlock(mt);
6449         return ret;
6450 }
6451 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_rrange);
6452
6453 /**
6454  * mtree_erase() - Find an index and erase the entire range.
6455  * @mt: The maple tree
6456  * @index: The index to erase
6457  *
6458  * Erasing is the same as a walk to an entry then a store of a NULL to that
6459  * ENTIRE range.  In fact, it is implemented as such using the advanced API.
6460  *
6461  * Return: The entry stored at the @index or %NULL
6462  */
6463 void *mtree_erase(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6464 {
6465         void *entry = NULL;
6466
6467         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6468         trace_ma_op(__func__, &mas);
6469
6470         mtree_lock(mt);
6471         entry = mas_erase(&mas);
6472         mtree_unlock(mt);
6473
6474         return entry;
6475 }
6476 EXPORT_SYMBOL(mtree_erase);
6477
6478 /**
6479  * __mt_destroy() - Walk and free all nodes of a locked maple tree.
6480  * @mt: The maple tree
6481  *
6482  * Note: Does not handle locking.
6483  */
6484 void __mt_destroy(struct maple_tree *mt)
6485 {
6486         void *root = mt_root_locked(mt);
6487
6488         rcu_assign_pointer(mt->ma_root, NULL);
6489         if (xa_is_node(root))
6490                 mte_destroy_walk(root, mt);
6491
6492         mt->ma_flags = 0;
6493 }
6494 EXPORT_SYMBOL_GPL(__mt_destroy);
6495
6496 /**
6497  * mtree_destroy() - Destroy a maple tree
6498  * @mt: The maple tree
6499  *
6500  * Frees all resources used by the tree.  Handles locking.
6501  */
6502 void mtree_destroy(struct maple_tree *mt)
6503 {
6504         mtree_lock(mt);
6505         __mt_destroy(mt);
6506         mtree_unlock(mt);
6507 }
6508 EXPORT_SYMBOL(mtree_destroy);
6509
6510 /**
6511  * mt_find() - Search from the start up until an entry is found.
6512  * @mt: The maple tree
6513  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6514  * @max: The maximum value to check
6515  *
6516  * Handles locking.  @index will be incremented to one beyond the range.
6517  *
6518  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6519  */
6520 void *mt_find(struct maple_tree *mt, unsigned long *index, unsigned long max)
6521 {
6522         MA_STATE(mas, mt, *index, *index);
6523         void *entry;
6524 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6525         unsigned long copy = *index;
6526 #endif
6527
6528         trace_ma_read(__func__, &mas);
6529
6530         if ((*index) > max)
6531                 return NULL;
6532
6533         rcu_read_lock();
6534 retry:
6535         entry = mas_state_walk(&mas);
6536         if (mas_is_start(&mas))
6537                 goto retry;
6538
6539         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6540                 entry = NULL;
6541
6542         if (entry)
6543                 goto unlock;
6544
6545         while (mas_searchable(&mas) && (mas.index < max)) {
6546                 entry = mas_next_entry(&mas, max);
6547                 if (likely(entry && !xa_is_zero(entry)))
6548                         break;
6549         }
6550
6551         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6552                 entry = NULL;
6553 unlock:
6554         rcu_read_unlock();
6555         if (likely(entry)) {
6556                 *index = mas.last + 1;
6557 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6558                 if ((*index) && (*index) <= copy)
6559                         pr_err("index not increased! %lx <= %lx\n",
6560                                *index, copy);
6561                 MT_BUG_ON(mt, (*index) && ((*index) <= copy));
6562 #endif
6563         }
6564
6565         return entry;
6566 }
6567 EXPORT_SYMBOL(mt_find);
6568
6569 /**
6570  * mt_find_after() - Search from the start up until an entry is found.
6571  * @mt: The maple tree
6572  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6573  * @max: The maximum value to check
6574  *
6575  * Handles locking, detects wrapping on index == 0
6576  *
6577  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6578  */
6579 void *mt_find_after(struct maple_tree *mt, unsigned long *index,
6580                     unsigned long max)
6581 {
6582         if (!(*index))
6583                 return NULL;
6584
6585         return mt_find(mt, index, max);
6586 }
6587 EXPORT_SYMBOL(mt_find_after);
6588
6589 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6590 atomic_t maple_tree_tests_run;
6591 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_run);
6592 atomic_t maple_tree_tests_passed;
6593 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_passed);
6594
6595 #ifndef __KERNEL__
6596 extern void kmem_cache_set_non_kernel(struct kmem_cache *, unsigned int);
6597 void mt_set_non_kernel(unsigned int val)
6598 {
6599         kmem_cache_set_non_kernel(maple_node_cache, val);
6600 }
6601
6602 extern unsigned long kmem_cache_get_alloc(struct kmem_cache *);
6603 unsigned long mt_get_alloc_size(void)
6604 {
6605         return kmem_cache_get_alloc(maple_node_cache);
6606 }
6607
6608 extern void kmem_cache_zero_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6609 void mt_zero_nr_tallocated(void)
6610 {
6611         kmem_cache_zero_nr_tallocated(maple_node_cache);
6612 }
6613
6614 extern unsigned int kmem_cache_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6615 unsigned int mt_nr_tallocated(void)
6616 {
6617         return kmem_cache_nr_tallocated(maple_node_cache);
6618 }
6619
6620 extern unsigned int kmem_cache_nr_allocated(struct kmem_cache *);
6621 unsigned int mt_nr_allocated(void)
6622 {
6623         return kmem_cache_nr_allocated(maple_node_cache);
6624 }
6625
6626 /*
6627  * mas_dead_node() - Check if the maple state is pointing to a dead node.
6628  * @mas: The maple state
6629  * @index: The index to restore in @mas.
6630  *
6631  * Used in test code.
6632  * Return: 1 if @mas has been reset to MAS_START, 0 otherwise.
6633  */
6634 static inline int mas_dead_node(struct ma_state *mas, unsigned long index)
6635 {
6636         if (unlikely(!mas_searchable(mas) || mas_is_start(mas)))
6637                 return 0;
6638
6639         if (likely(!mte_dead_node(mas->node)))
6640                 return 0;
6641
6642         mas_rewalk(mas, index);
6643         return 1;
6644 }
6645
6646 void mt_cache_shrink(void)
6647 {
6648 }
6649 #else
6650 /*
6651  * mt_cache_shrink() - For testing, don't use this.
6652  *
6653  * Certain testcases can trigger an OOM when combined with other memory
6654  * debugging configuration options.  This function is used to reduce the
6655  * possibility of an out of memory even due to kmem_cache objects remaining
6656  * around for longer than usual.
6657  */
6658 void mt_cache_shrink(void)
6659 {
6660         kmem_cache_shrink(maple_node_cache);
6661
6662 }
6663 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_cache_shrink);
6664
6665 #endif /* not defined __KERNEL__ */
6666 /*
6667  * mas_get_slot() - Get the entry in the maple state node stored at @offset.
6668  * @mas: The maple state
6669  * @offset: The offset into the slot array to fetch.
6670  *
6671  * Return: The entry stored at @offset.
6672  */
6673 static inline struct maple_enode *mas_get_slot(struct ma_state *mas,
6674                 unsigned char offset)
6675 {
6676         return mas_slot(mas, ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node)),
6677                         offset);
6678 }
6679
6680
6681 /*
6682  * mas_first_entry() - Go the first leaf and find the first entry.
6683  * @mas: the maple state.
6684  * @limit: the maximum index to check.
6685  * @*r_start: Pointer to set to the range start.
6686  *
6687  * Sets mas->offset to the offset of the entry, r_start to the range minimum.
6688  *
6689  * Return: The first entry or MAS_NONE.
6690  */
6691 static inline void *mas_first_entry(struct ma_state *mas, struct maple_node *mn,
6692                 unsigned long limit, enum maple_type mt)
6693
6694 {
6695         unsigned long max;
6696         unsigned long *pivots;
6697         void __rcu **slots;
6698         void *entry = NULL;
6699
6700         mas->index = mas->min;
6701         if (mas->index > limit)
6702                 goto none;
6703
6704         max = mas->max;
6705         mas->offset = 0;
6706         while (likely(!ma_is_leaf(mt))) {
6707                 MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6708                 slots = ma_slots(mn, mt);
6709                 entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6710                 pivots = ma_pivots(mn, mt);
6711                 if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6712                         return NULL;
6713                 max = pivots[0];
6714                 mas->node = entry;
6715                 mn = mas_mn(mas);
6716                 mt = mte_node_type(mas->node);
6717         }
6718         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6719
6720         mas->max = max;
6721         slots = ma_slots(mn, mt);
6722         entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6723         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6724                 return NULL;
6725
6726         /* Slot 0 or 1 must be set */
6727         if (mas->index > limit)
6728                 goto none;
6729
6730         if (likely(entry))
6731                 return entry;
6732
6733         mas->offset = 1;
6734         entry = mas_slot(mas, slots, 1);
6735         pivots = ma_pivots(mn, mt);
6736         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6737                 return NULL;
6738
6739         mas->index = pivots[0] + 1;
6740         if (mas->index > limit)
6741                 goto none;
6742
6743         if (likely(entry))
6744                 return entry;
6745
6746 none:
6747         if (likely(!ma_dead_node(mn)))
6748                 mas->node = MAS_NONE;
6749         return NULL;
6750 }
6751
6752 /* Depth first search, post-order */
6753 static void mas_dfs_postorder(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6754 {
6755
6756         struct maple_enode *p = MAS_NONE, *mn = mas->node;
6757         unsigned long p_min, p_max;
6758
6759         mas_next_node(mas, mas_mn(mas), max);
6760         if (!mas_is_none(mas))
6761                 return;
6762
6763         if (mte_is_root(mn))
6764                 return;
6765
6766         mas->node = mn;
6767         mas_ascend(mas);
6768         while (mas->node != MAS_NONE) {
6769                 p = mas->node;
6770                 p_min = mas->min;
6771                 p_max = mas->max;
6772                 mas_prev_node(mas, 0);
6773         }
6774
6775         if (p == MAS_NONE)
6776                 return;
6777
6778         mas->node = p;
6779         mas->max = p_max;
6780         mas->min = p_min;
6781 }
6782
6783 /* Tree validations */
6784 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6785                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth);
6786 static void mt_dump_range(unsigned long min, unsigned long max,
6787                           unsigned int depth)
6788 {
6789         static const char spaces[] = "                                ";
6790
6791         if (min == max)
6792                 pr_info("%.*s%lu: ", depth * 2, spaces, min);
6793         else
6794                 pr_info("%.*s%lu-%lu: ", depth * 2, spaces, min, max);
6795 }
6796
6797 static void mt_dump_entry(void *entry, unsigned long min, unsigned long max,
6798                           unsigned int depth)
6799 {
6800         mt_dump_range(min, max, depth);
6801
6802         if (xa_is_value(entry))
6803                 pr_cont("value %ld (0x%lx) [%p]\n", xa_to_value(entry),
6804                                 xa_to_value(entry), entry);
6805         else if (xa_is_zero(entry))
6806                 pr_cont("zero (%ld)\n", xa_to_internal(entry));
6807         else if (mt_is_reserved(entry))
6808                 pr_cont("UNKNOWN ENTRY (%p)\n", entry);
6809         else
6810                 pr_cont("%p\n", entry);
6811 }
6812
6813 static void mt_dump_range64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6814                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6815 {
6816         struct maple_range_64 *node = &mte_to_node(entry)->mr64;
6817         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6818         unsigned long first = min;
6819         int i;
6820
6821         pr_cont(" contents: ");
6822         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1; i++)
6823                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6824         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6825         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS; i++) {
6826                 unsigned long last = max;
6827
6828                 if (i < (MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1))
6829                         last = node->pivot[i];
6830                 else if (!node->slot[i] && max != mt_node_max(entry))
6831                         break;
6832                 if (last == 0 && i > 0)
6833                         break;
6834                 if (leaf)
6835                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6836                                         first, last, depth + 1);
6837                 else if (node->slot[i])
6838                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6839                                         first, last, depth + 1);
6840
6841                 if (last == max)
6842                         break;
6843                 if (last > max) {
6844                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6845                                         node, last, max, i);
6846                         break;
6847                 }
6848                 first = last + 1;
6849         }
6850 }
6851
6852 static void mt_dump_arange64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6853                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6854 {
6855         struct maple_arange_64 *node = &mte_to_node(entry)->ma64;
6856         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6857         unsigned long first = min;
6858         int i;
6859
6860         pr_cont(" contents: ");
6861         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++)
6862                 pr_cont("%lu ", node->gap[i]);
6863         pr_cont("| %02X %02X| ", node->meta.end, node->meta.gap);
6864         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1; i++)
6865                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6866         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6867         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++) {
6868                 unsigned long last = max;
6869
6870                 if (i < (MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1))
6871                         last = node->pivot[i];
6872                 else if (!node->slot[i])
6873                         break;
6874                 if (last == 0 && i > 0)
6875                         break;
6876                 if (leaf)
6877                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6878                                         first, last, depth + 1);
6879                 else if (node->slot[i])
6880                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6881                                         first, last, depth + 1);
6882
6883                 if (last == max)
6884                         break;
6885                 if (last > max) {
6886                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6887                                         node, last, max, i);
6888                         break;
6889                 }
6890                 first = last + 1;
6891         }
6892 }
6893
6894 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6895                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6896 {
6897         struct maple_node *node = mte_to_node(entry);
6898         unsigned int type = mte_node_type(entry);
6899         unsigned int i;
6900
6901         mt_dump_range(min, max, depth);
6902
6903         pr_cont("node %p depth %d type %d parent %p", node, depth, type,
6904                         node ? node->parent : NULL);
6905         switch (type) {
6906         case maple_dense:
6907                 pr_cont("\n");
6908                 for (i = 0; i < MAPLE_NODE_SLOTS; i++) {
6909                         if (min + i > max)
6910                                 pr_cont("OUT OF RANGE: ");
6911                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6912                                         min + i, min + i, depth);
6913                 }
6914                 break;
6915         case maple_leaf_64:
6916         case maple_range_64:
6917                 mt_dump_range64(mt, entry, min, max, depth);
6918                 break;
6919         case maple_arange_64:
6920                 mt_dump_arange64(mt, entry, min, max, depth);
6921                 break;
6922
6923         default:
6924                 pr_cont(" UNKNOWN TYPE\n");
6925         }
6926 }
6927
6928 void mt_dump(const struct maple_tree *mt)
6929 {
6930         void *entry = rcu_dereference_check(mt->ma_root, mt_locked(mt));
6931
6932         pr_info("maple_tree(%p) flags %X, height %u root %p\n",
6933                  mt, mt->ma_flags, mt_height(mt), entry);
6934         if (!xa_is_node(entry))
6935                 mt_dump_entry(entry, 0, 0, 0);
6936         else if (entry)
6937                 mt_dump_node(mt, entry, 0, mt_node_max(entry), 0);
6938 }
6939 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_dump);
6940
6941 /*
6942  * Calculate the maximum gap in a node and check if that's what is reported in
6943  * the parent (unless root).
6944  */
6945 static void mas_validate_gaps(struct ma_state *mas)
6946 {
6947         struct maple_enode *mte = mas->node;
6948         struct maple_node *p_mn;
6949         unsigned long gap = 0, max_gap = 0;
6950         unsigned long p_end, p_start = mas->min;
6951         unsigned char p_slot;
6952         unsigned long *gaps = NULL;
6953         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6954         int i;
6955
6956         if (ma_is_dense(mte_node_type(mte))) {
6957                 for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6958                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6959                                 if (gap > max_gap)
6960                                         max_gap = gap;
6961                                 gap = 0;
6962                                 continue;
6963                         }
6964                         gap++;
6965                 }
6966                 goto counted;
6967         }
6968
6969         gaps = ma_gaps(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6970         for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6971                 p_end = mas_logical_pivot(mas, pivots, i, mte_node_type(mte));
6972
6973                 if (!gaps) {
6974                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6975                                 gap = 0;
6976                                 goto not_empty;
6977                         }
6978
6979                         gap += p_end - p_start + 1;
6980                 } else {
6981                         void *entry = mas_get_slot(mas, i);
6982
6983                         gap = gaps[i];
6984                         if (!entry) {
6985                                 if (gap != p_end - p_start + 1) {
6986                                         pr_err("%p[%u] -> %p %lu != %lu - %lu + 1\n",
6987                                                 mas_mn(mas), i,
6988                                                 mas_get_slot(mas, i), gap,
6989                                                 p_end, p_start);
6990                                         mt_dump(mas->tree);
6991
6992                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
6993                                                 gap != p_end - p_start + 1);
6994                                 }
6995                         } else {
6996                                 if (gap > p_end - p_start + 1) {
6997                                         pr_err("%p[%u] %lu >= %lu - %lu + 1 (%lu)\n",
6998                                         mas_mn(mas), i, gap, p_end, p_start,
6999                                         p_end - p_start + 1);
7000                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
7001                                                 gap > p_end - p_start + 1);
7002                                 }
7003                         }
7004                 }
7005
7006                 if (gap > max_gap)
7007                         max_gap = gap;
7008 not_empty:
7009                 p_start = p_end + 1;
7010                 if (p_end >= mas->max)
7011                         break;
7012         }
7013
7014 counted:
7015         if (mte_is_root(mte))
7016                 return;
7017
7018         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
7019         p_mn = mte_parent(mte);
7020         MT_BUG_ON(mas->tree, max_gap > mas->max);
7021         if (ma_gaps(p_mn, mas_parent_enum(mas, mte))[p_slot] != max_gap) {
7022                 pr_err("gap %p[%u] != %lu\n", p_mn, p_slot, max_gap);
7023                 mt_dump(mas->tree);
7024         }
7025
7026         MT_BUG_ON(mas->tree,
7027                   ma_gaps(p_mn, mas_parent_enum(mas, mte))[p_slot] != max_gap);
7028 }
7029
7030 static void mas_validate_parent_slot(struct ma_state *mas)
7031 {
7032         struct maple_node *parent;
7033         struct maple_enode *node;
7034         enum maple_type p_type = mas_parent_enum(mas, mas->node);
7035         unsigned char p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
7036         void __rcu **slots;
7037         int i;
7038
7039         if (mte_is_root(mas->node))
7040                 return;
7041
7042         parent = mte_parent(mas->node);
7043         slots = ma_slots(parent, p_type);
7044         MT_BUG_ON(mas->tree, mas_mn(mas) == parent);
7045
7046         /* Check prev/next parent slot for duplicate node entry */
7047
7048         for (i = 0; i < mt_slots[p_type]; i++) {
7049                 node = mas_slot(mas, slots, i);
7050                 if (i == p_slot) {
7051                         if (node != mas->node)
7052                                 pr_err("parent %p[%u] does not have %p\n",
7053                                         parent, i, mas_mn(mas));
7054                         MT_BUG_ON(mas->tree, node != mas->node);
7055                 } else if (node == mas->node) {
7056                         pr_err("Invalid child %p at parent %p[%u] p_slot %u\n",
7057                                mas_mn(mas), parent, i, p_slot);
7058                         MT_BUG_ON(mas->tree, node == mas->node);
7059                 }
7060         }
7061 }
7062
7063 static void mas_validate_child_slot(struct ma_state *mas)
7064 {
7065         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7066         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7067         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mas->node), type);
7068         struct maple_enode *child;
7069         unsigned char i;
7070
7071         if (mte_is_leaf(mas->node))
7072                 return;
7073
7074         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7075                 child = mas_slot(mas, slots, i);
7076                 if (!pivots[i] || pivots[i] == mas->max)
7077                         break;
7078
7079                 if (!child)
7080                         break;
7081
7082                 if (mte_parent_slot(child) != i) {
7083                         pr_err("Slot error at %p[%u]: child %p has pslot %u\n",
7084                                mas_mn(mas), i, mte_to_node(child),
7085                                mte_parent_slot(child));
7086                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7087                 }
7088
7089                 if (mte_parent(child) != mte_to_node(mas->node)) {
7090                         pr_err("child %p has parent %p not %p\n",
7091                                mte_to_node(child), mte_parent(child),
7092                                mte_to_node(mas->node));
7093                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7094                 }
7095         }
7096 }
7097
7098 /*
7099  * Validate all pivots are within mas->min and mas->max.
7100  */
7101 static void mas_validate_limits(struct ma_state *mas)
7102 {
7103         int i;
7104         unsigned long prev_piv = 0;
7105         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7106         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7107         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
7108
7109         /* all limits are fine here. */
7110         if (mte_is_root(mas->node))
7111                 return;
7112
7113         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7114                 unsigned long piv;
7115
7116                 piv = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, type);
7117
7118                 if (!piv && (i != 0))
7119                         break;
7120
7121                 if (!mte_is_leaf(mas->node)) {
7122                         void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7123
7124                         if (!entry)
7125                                 pr_err("%p[%u] cannot be null\n",
7126                                        mas_mn(mas), i);
7127
7128                         MT_BUG_ON(mas->tree, !entry);
7129                 }
7130
7131                 if (prev_piv > piv) {
7132                         pr_err("%p[%u] piv %lu < prev_piv %lu\n",
7133                                 mas_mn(mas), i, piv, prev_piv);
7134                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < prev_piv);
7135                 }
7136
7137                 if (piv < mas->min) {
7138                         pr_err("%p[%u] %lu < %lu\n", mas_mn(mas), i,
7139                                 piv, mas->min);
7140                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < mas->min);
7141                 }
7142                 if (piv > mas->max) {
7143                         pr_err("%p[%u] %lu > %lu\n", mas_mn(mas), i,
7144                                 piv, mas->max);
7145                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv > mas->max);
7146                 }
7147                 prev_piv = piv;
7148                 if (piv == mas->max)
7149                         break;
7150         }
7151         for (i += 1; i < mt_slots[type]; i++) {
7152                 void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7153
7154                 if (entry && (i != mt_slots[type] - 1)) {
7155                         pr_err("%p[%u] should not have entry %p\n", mas_mn(mas),
7156                                i, entry);
7157                         MT_BUG_ON(mas->tree, entry != NULL);
7158                 }
7159
7160                 if (i < mt_pivots[type]) {
7161                         unsigned long piv = pivots[i];
7162
7163                         if (!piv)
7164                                 continue;
7165
7166                         pr_err("%p[%u] should not have piv %lu\n",
7167                                mas_mn(mas), i, piv);
7168                         MT_BUG_ON(mas->tree, i < mt_pivots[type] - 1);
7169                 }
7170         }
7171 }
7172
7173 static void mt_validate_nulls(struct maple_tree *mt)
7174 {
7175         void *entry, *last = (void *)1;
7176         unsigned char offset = 0;
7177         void __rcu **slots;
7178         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7179
7180         mas_start(&mas);
7181         if (mas_is_none(&mas) || (mas.node == MAS_ROOT))
7182                 return;
7183
7184         while (!mte_is_leaf(mas.node))
7185                 mas_descend(&mas);
7186
7187         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), mte_node_type(mas.node));
7188         do {
7189                 entry = mas_slot(&mas, slots, offset);
7190                 if (!last && !entry) {
7191                         pr_err("Sequential nulls end at %p[%u]\n",
7192                                 mas_mn(&mas), offset);
7193                 }
7194                 MT_BUG_ON(mt, !last && !entry);
7195                 last = entry;
7196                 if (offset == mas_data_end(&mas)) {
7197                         mas_next_node(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX);
7198                         if (mas_is_none(&mas))
7199                                 return;
7200                         offset = 0;
7201                         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node),
7202                                          mte_node_type(mas.node));
7203                 } else {
7204                         offset++;
7205                 }
7206
7207         } while (!mas_is_none(&mas));
7208 }
7209
7210 /*
7211  * validate a maple tree by checking:
7212  * 1. The limits (pivots are within mas->min to mas->max)
7213  * 2. The gap is correctly set in the parents
7214  */
7215 void mt_validate(struct maple_tree *mt)
7216 {
7217         unsigned char end;
7218
7219         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7220         rcu_read_lock();
7221         mas_start(&mas);
7222         if (!mas_searchable(&mas))
7223                 goto done;
7224
7225         mas_first_entry(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX, mte_node_type(mas.node));
7226         while (!mas_is_none(&mas)) {
7227                 MT_BUG_ON(mas.tree, mte_dead_node(mas.node));
7228                 if (!mte_is_root(mas.node)) {
7229                         end = mas_data_end(&mas);
7230                         if ((end < mt_min_slot_count(mas.node)) &&
7231                             (mas.max != ULONG_MAX)) {
7232                                 pr_err("Invalid size %u of %p\n", end,
7233                                 mas_mn(&mas));
7234                                 MT_BUG_ON(mas.tree, 1);
7235                         }
7236
7237                 }
7238                 mas_validate_parent_slot(&mas);
7239                 mas_validate_child_slot(&mas);
7240                 mas_validate_limits(&mas);
7241                 if (mt_is_alloc(mt))
7242                         mas_validate_gaps(&mas);
7243                 mas_dfs_postorder(&mas, ULONG_MAX);
7244         }
7245         mt_validate_nulls(mt);
7246 done:
7247         rcu_read_unlock();
7248
7249 }
7250 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_validate);
7251
7252 #endif /* CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE */