Merge tag 'riscv-for-linus-6.3-rc7' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[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;
1307                 if (node->node_count) {
1308                         unsigned int offset = node->node_count;
1309
1310                         slots = (void **)&node->slot[offset];
1311                         max_req -= offset;
1312                 } else {
1313                         slots = (void **)&node->slot;
1314                 }
1315
1316                 max_req = min(requested, max_req);
1317                 count = mt_alloc_bulk(gfp, max_req, slots);
1318                 if (!count)
1319                         goto nomem_bulk;
1320
1321                 node->node_count += count;
1322                 allocated += count;
1323                 node = node->slot[0];
1324                 node->node_count = 0;
1325                 node->request_count = 0;
1326                 requested -= count;
1327         }
1328         mas->alloc->total = allocated;
1329         return;
1330
1331 nomem_bulk:
1332         /* Clean up potential freed allocations on bulk failure */
1333         memset(slots, 0, max_req * sizeof(unsigned long));
1334 nomem_one:
1335         mas_set_alloc_req(mas, requested);
1336         if (mas->alloc && !(((unsigned long)mas->alloc & 0x1)))
1337                 mas->alloc->total = allocated;
1338         mas_set_err(mas, -ENOMEM);
1339 }
1340
1341 /*
1342  * mas_free() - Free an encoded maple node
1343  * @mas: The maple state
1344  * @used: The encoded maple node to free.
1345  *
1346  * Uses rcu free if necessary, pushes @used back on the maple state allocations
1347  * otherwise.
1348  */
1349 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used)
1350 {
1351         struct maple_node *tmp = mte_to_node(used);
1352
1353         if (mt_in_rcu(mas->tree))
1354                 ma_free_rcu(tmp);
1355         else
1356                 mas_push_node(mas, tmp);
1357 }
1358
1359 /*
1360  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1361  * there is not enough nodes.
1362  * @mas: The maple state
1363  * @count: The number of nodes needed
1364  * @gfp: the gfp flags
1365  */
1366 static void mas_node_count_gfp(struct ma_state *mas, int count, gfp_t gfp)
1367 {
1368         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1369
1370         if (allocated < count) {
1371                 mas_set_alloc_req(mas, count - allocated);
1372                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
1373         }
1374 }
1375
1376 /*
1377  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1378  * there is not enough nodes.
1379  * @mas: The maple state
1380  * @count: The number of nodes needed
1381  *
1382  * Note: Uses GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN for gfp flags.
1383  */
1384 static void mas_node_count(struct ma_state *mas, int count)
1385 {
1386         return mas_node_count_gfp(mas, count, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1387 }
1388
1389 /*
1390  * mas_start() - Sets up maple state for operations.
1391  * @mas: The maple state.
1392  *
1393  * If mas->node == MAS_START, then set the min, max and depth to
1394  * defaults.
1395  *
1396  * Return:
1397  * - If mas->node is an error or not MAS_START, return NULL.
1398  * - If it's an empty tree:     NULL & mas->node == MAS_NONE
1399  * - If it's a single entry:    The entry & mas->node == MAS_ROOT
1400  * - If it's a tree:            NULL & mas->node == safe root node.
1401  */
1402 static inline struct maple_enode *mas_start(struct ma_state *mas)
1403 {
1404         if (likely(mas_is_start(mas))) {
1405                 struct maple_enode *root;
1406
1407                 mas->min = 0;
1408                 mas->max = ULONG_MAX;
1409                 mas->depth = 0;
1410
1411 retry:
1412                 root = mas_root(mas);
1413                 /* Tree with nodes */
1414                 if (likely(xa_is_node(root))) {
1415                         mas->depth = 1;
1416                         mas->node = mte_safe_root(root);
1417                         mas->offset = 0;
1418                         if (mte_dead_node(mas->node))
1419                                 goto retry;
1420
1421                         return NULL;
1422                 }
1423
1424                 /* empty tree */
1425                 if (unlikely(!root)) {
1426                         mas->node = MAS_NONE;
1427                         mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1428                         return NULL;
1429                 }
1430
1431                 /* Single entry tree */
1432                 mas->node = MAS_ROOT;
1433                 mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1434
1435                 /* Single entry tree. */
1436                 if (mas->index > 0)
1437                         return NULL;
1438
1439                 return root;
1440         }
1441
1442         return NULL;
1443 }
1444
1445 /*
1446  * ma_data_end() - Find the end of the data in a node.
1447  * @node: The maple node
1448  * @type: The maple node type
1449  * @pivots: The array of pivots in the node
1450  * @max: The maximum value in the node
1451  *
1452  * Uses metadata to find the end of the data when possible.
1453  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1454  */
1455 static inline unsigned char ma_data_end(struct maple_node *node,
1456                                         enum maple_type type,
1457                                         unsigned long *pivots,
1458                                         unsigned long max)
1459 {
1460         unsigned char offset;
1461
1462         if (!pivots)
1463                 return 0;
1464
1465         if (type == maple_arange_64)
1466                 return ma_meta_end(node, type);
1467
1468         offset = mt_pivots[type] - 1;
1469         if (likely(!pivots[offset]))
1470                 return ma_meta_end(node, type);
1471
1472         if (likely(pivots[offset] == max))
1473                 return offset;
1474
1475         return mt_pivots[type];
1476 }
1477
1478 /*
1479  * mas_data_end() - Find the end of the data (slot).
1480  * @mas: the maple state
1481  *
1482  * This method is optimized to check the metadata of a node if the node type
1483  * supports data end metadata.
1484  *
1485  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1486  */
1487 static inline unsigned char mas_data_end(struct ma_state *mas)
1488 {
1489         enum maple_type type;
1490         struct maple_node *node;
1491         unsigned char offset;
1492         unsigned long *pivots;
1493
1494         type = mte_node_type(mas->node);
1495         node = mas_mn(mas);
1496         if (type == maple_arange_64)
1497                 return ma_meta_end(node, type);
1498
1499         pivots = ma_pivots(node, type);
1500         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
1501                 return 0;
1502
1503         offset = mt_pivots[type] - 1;
1504         if (likely(!pivots[offset]))
1505                 return ma_meta_end(node, type);
1506
1507         if (likely(pivots[offset] == mas->max))
1508                 return offset;
1509
1510         return mt_pivots[type];
1511 }
1512
1513 /*
1514  * mas_leaf_max_gap() - Returns the largest gap in a leaf node
1515  * @mas - the maple state
1516  *
1517  * Return: The maximum gap in the leaf.
1518  */
1519 static unsigned long mas_leaf_max_gap(struct ma_state *mas)
1520 {
1521         enum maple_type mt;
1522         unsigned long pstart, gap, max_gap;
1523         struct maple_node *mn;
1524         unsigned long *pivots;
1525         void __rcu **slots;
1526         unsigned char i;
1527         unsigned char max_piv;
1528
1529         mt = mte_node_type(mas->node);
1530         mn = mas_mn(mas);
1531         slots = ma_slots(mn, mt);
1532         max_gap = 0;
1533         if (unlikely(ma_is_dense(mt))) {
1534                 gap = 0;
1535                 for (i = 0; i < mt_slots[mt]; i++) {
1536                         if (slots[i]) {
1537                                 if (gap > max_gap)
1538                                         max_gap = gap;
1539                                 gap = 0;
1540                         } else {
1541                                 gap++;
1542                         }
1543                 }
1544                 if (gap > max_gap)
1545                         max_gap = gap;
1546                 return max_gap;
1547         }
1548
1549         /*
1550          * Check the first implied pivot optimizes the loop below and slot 1 may
1551          * be skipped if there is a gap in slot 0.
1552          */
1553         pivots = ma_pivots(mn, mt);
1554         if (likely(!slots[0])) {
1555                 max_gap = pivots[0] - mas->min + 1;
1556                 i = 2;
1557         } else {
1558                 i = 1;
1559         }
1560
1561         /* reduce max_piv as the special case is checked before the loop */
1562         max_piv = ma_data_end(mn, mt, pivots, mas->max) - 1;
1563         /*
1564          * Check end implied pivot which can only be a gap on the right most
1565          * node.
1566          */
1567         if (unlikely(mas->max == ULONG_MAX) && !slots[max_piv + 1]) {
1568                 gap = ULONG_MAX - pivots[max_piv];
1569                 if (gap > max_gap)
1570                         max_gap = gap;
1571         }
1572
1573         for (; i <= max_piv; i++) {
1574                 /* data == no gap. */
1575                 if (likely(slots[i]))
1576                         continue;
1577
1578                 pstart = pivots[i - 1];
1579                 gap = pivots[i] - pstart;
1580                 if (gap > max_gap)
1581                         max_gap = gap;
1582
1583                 /* There cannot be two gaps in a row. */
1584                 i++;
1585         }
1586         return max_gap;
1587 }
1588
1589 /*
1590  * ma_max_gap() - Get the maximum gap in a maple node (non-leaf)
1591  * @node: The maple node
1592  * @gaps: The pointer to the gaps
1593  * @mt: The maple node type
1594  * @*off: Pointer to store the offset location of the gap.
1595  *
1596  * Uses the metadata data end to scan backwards across set gaps.
1597  *
1598  * Return: The maximum gap value
1599  */
1600 static inline unsigned long
1601 ma_max_gap(struct maple_node *node, unsigned long *gaps, enum maple_type mt,
1602             unsigned char *off)
1603 {
1604         unsigned char offset, i;
1605         unsigned long max_gap = 0;
1606
1607         i = offset = ma_meta_end(node, mt);
1608         do {
1609                 if (gaps[i] > max_gap) {
1610                         max_gap = gaps[i];
1611                         offset = i;
1612                 }
1613         } while (i--);
1614
1615         *off = offset;
1616         return max_gap;
1617 }
1618
1619 /*
1620  * mas_max_gap() - find the largest gap in a non-leaf node and set the slot.
1621  * @mas: The maple state.
1622  *
1623  * If the metadata gap is set to MAPLE_ARANGE64_META_MAX, there is no gap.
1624  *
1625  * Return: The gap value.
1626  */
1627 static inline unsigned long mas_max_gap(struct ma_state *mas)
1628 {
1629         unsigned long *gaps;
1630         unsigned char offset;
1631         enum maple_type mt;
1632         struct maple_node *node;
1633
1634         mt = mte_node_type(mas->node);
1635         if (ma_is_leaf(mt))
1636                 return mas_leaf_max_gap(mas);
1637
1638         node = mas_mn(mas);
1639         offset = ma_meta_gap(node, mt);
1640         if (offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1641                 return 0;
1642
1643         gaps = ma_gaps(node, mt);
1644         return gaps[offset];
1645 }
1646
1647 /*
1648  * mas_parent_gap() - Set the parent gap and any gaps above, as needed
1649  * @mas: The maple state
1650  * @offset: The gap offset in the parent to set
1651  * @new: The new gap value.
1652  *
1653  * Set the parent gap then continue to set the gap upwards, using the metadata
1654  * of the parent to see if it is necessary to check the node above.
1655  */
1656 static inline void mas_parent_gap(struct ma_state *mas, unsigned char offset,
1657                 unsigned long new)
1658 {
1659         unsigned long meta_gap = 0;
1660         struct maple_node *pnode;
1661         struct maple_enode *penode;
1662         unsigned long *pgaps;
1663         unsigned char meta_offset;
1664         enum maple_type pmt;
1665
1666         pnode = mte_parent(mas->node);
1667         pmt = mas_parent_enum(mas, mas->node);
1668         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1669         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1670
1671 ascend:
1672         meta_offset = ma_meta_gap(pnode, pmt);
1673         if (meta_offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1674                 meta_gap = 0;
1675         else
1676                 meta_gap = pgaps[meta_offset];
1677
1678         pgaps[offset] = new;
1679
1680         if (meta_gap == new)
1681                 return;
1682
1683         if (offset != meta_offset) {
1684                 if (meta_gap > new)
1685                         return;
1686
1687                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, offset);
1688         } else if (new < meta_gap) {
1689                 meta_offset = 15;
1690                 new = ma_max_gap(pnode, pgaps, pmt, &meta_offset);
1691                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, meta_offset);
1692         }
1693
1694         if (ma_is_root(pnode))
1695                 return;
1696
1697         /* Go to the parent node. */
1698         pnode = mte_parent(penode);
1699         pmt = mas_parent_enum(mas, penode);
1700         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1701         offset = mte_parent_slot(penode);
1702         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1703         goto ascend;
1704 }
1705
1706 /*
1707  * mas_update_gap() - Update a nodes gaps and propagate up if necessary.
1708  * @mas - the maple state.
1709  */
1710 static inline void mas_update_gap(struct ma_state *mas)
1711 {
1712         unsigned char pslot;
1713         unsigned long p_gap;
1714         unsigned long max_gap;
1715
1716         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
1717                 return;
1718
1719         if (mte_is_root(mas->node))
1720                 return;
1721
1722         max_gap = mas_max_gap(mas);
1723
1724         pslot = mte_parent_slot(mas->node);
1725         p_gap = ma_gaps(mte_parent(mas->node),
1726                         mas_parent_enum(mas, mas->node))[pslot];
1727
1728         if (p_gap != max_gap)
1729                 mas_parent_gap(mas, pslot, max_gap);
1730 }
1731
1732 /*
1733  * mas_adopt_children() - Set the parent pointer of all nodes in @parent to
1734  * @parent with the slot encoded.
1735  * @mas - the maple state (for the tree)
1736  * @parent - the maple encoded node containing the children.
1737  */
1738 static inline void mas_adopt_children(struct ma_state *mas,
1739                 struct maple_enode *parent)
1740 {
1741         enum maple_type type = mte_node_type(parent);
1742         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
1743         void __rcu **slots = ma_slots(node, type);
1744         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, type);
1745         struct maple_enode *child;
1746         unsigned char offset;
1747
1748         offset = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
1749         do {
1750                 child = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1751                 mte_set_parent(child, parent, offset);
1752         } while (offset--);
1753 }
1754
1755 /*
1756  * mas_replace() - Replace a maple node in the tree with mas->node.  Uses the
1757  * parent encoding to locate the maple node in the tree.
1758  * @mas - the ma_state to use for operations.
1759  * @advanced - boolean to adopt the child nodes and free the old node (false) or
1760  * leave the node (true) and handle the adoption and free elsewhere.
1761  */
1762 static inline void mas_replace(struct ma_state *mas, bool advanced)
1763         __must_hold(mas->tree->lock)
1764 {
1765         struct maple_node *mn = mas_mn(mas);
1766         struct maple_enode *old_enode;
1767         unsigned char offset = 0;
1768         void __rcu **slots = NULL;
1769
1770         if (ma_is_root(mn)) {
1771                 old_enode = mas_root_locked(mas);
1772         } else {
1773                 offset = mte_parent_slot(mas->node);
1774                 slots = ma_slots(mte_parent(mas->node),
1775                                  mas_parent_enum(mas, mas->node));
1776                 old_enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1777         }
1778
1779         if (!advanced && !mte_is_leaf(mas->node))
1780                 mas_adopt_children(mas, mas->node);
1781
1782         if (mte_is_root(mas->node)) {
1783                 mn->parent = ma_parent_ptr(
1784                               ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
1785                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
1786                 mas_set_height(mas);
1787         } else {
1788                 rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
1789         }
1790
1791         if (!advanced) {
1792                 mte_set_node_dead(old_enode);
1793                 mas_free(mas, old_enode);
1794         }
1795 }
1796
1797 /*
1798  * mas_new_child() - Find the new child of a node.
1799  * @mas: the maple state
1800  * @child: the maple state to store the child.
1801  */
1802 static inline bool mas_new_child(struct ma_state *mas, struct ma_state *child)
1803         __must_hold(mas->tree->lock)
1804 {
1805         enum maple_type mt;
1806         unsigned char offset;
1807         unsigned char end;
1808         unsigned long *pivots;
1809         struct maple_enode *entry;
1810         struct maple_node *node;
1811         void __rcu **slots;
1812
1813         mt = mte_node_type(mas->node);
1814         node = mas_mn(mas);
1815         slots = ma_slots(node, mt);
1816         pivots = ma_pivots(node, mt);
1817         end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
1818         for (offset = mas->offset; offset <= end; offset++) {
1819                 entry = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1820                 if (mte_parent(entry) == node) {
1821                         *child = *mas;
1822                         mas->offset = offset + 1;
1823                         child->offset = offset;
1824                         mas_descend(child);
1825                         child->offset = 0;
1826                         return true;
1827                 }
1828         }
1829         return false;
1830 }
1831
1832 /*
1833  * mab_shift_right() - Shift the data in mab right. Note, does not clean out the
1834  * old data or set b_node->b_end.
1835  * @b_node: the maple_big_node
1836  * @shift: the shift count
1837  */
1838 static inline void mab_shift_right(struct maple_big_node *b_node,
1839                                  unsigned char shift)
1840 {
1841         unsigned long size = b_node->b_end * sizeof(unsigned long);
1842
1843         memmove(b_node->pivot + shift, b_node->pivot, size);
1844         memmove(b_node->slot + shift, b_node->slot, size);
1845         if (b_node->type == maple_arange_64)
1846                 memmove(b_node->gap + shift, b_node->gap, size);
1847 }
1848
1849 /*
1850  * mab_middle_node() - Check if a middle node is needed (unlikely)
1851  * @b_node: the maple_big_node that contains the data.
1852  * @size: the amount of data in the b_node
1853  * @split: the potential split location
1854  * @slot_count: the size that can be stored in a single node being considered.
1855  *
1856  * Return: true if a middle node is required.
1857  */
1858 static inline bool mab_middle_node(struct maple_big_node *b_node, int split,
1859                                    unsigned char slot_count)
1860 {
1861         unsigned char size = b_node->b_end;
1862
1863         if (size >= 2 * slot_count)
1864                 return true;
1865
1866         if (!b_node->slot[split] && (size >= 2 * slot_count - 1))
1867                 return true;
1868
1869         return false;
1870 }
1871
1872 /*
1873  * mab_no_null_split() - ensure the split doesn't fall on a NULL
1874  * @b_node: the maple_big_node with the data
1875  * @split: the suggested split location
1876  * @slot_count: the number of slots in the node being considered.
1877  *
1878  * Return: the split location.
1879  */
1880 static inline int mab_no_null_split(struct maple_big_node *b_node,
1881                                     unsigned char split, unsigned char slot_count)
1882 {
1883         if (!b_node->slot[split]) {
1884                 /*
1885                  * If the split is less than the max slot && the right side will
1886                  * still be sufficient, then increment the split on NULL.
1887                  */
1888                 if ((split < slot_count - 1) &&
1889                     (b_node->b_end - split) > (mt_min_slots[b_node->type]))
1890                         split++;
1891                 else
1892                         split--;
1893         }
1894         return split;
1895 }
1896
1897 /*
1898  * mab_calc_split() - Calculate the split location and if there needs to be two
1899  * splits.
1900  * @bn: The maple_big_node with the data
1901  * @mid_split: The second split, if required.  0 otherwise.
1902  *
1903  * Return: The first split location.  The middle split is set in @mid_split.
1904  */
1905 static inline int mab_calc_split(struct ma_state *mas,
1906          struct maple_big_node *bn, unsigned char *mid_split, unsigned long min)
1907 {
1908         unsigned char b_end = bn->b_end;
1909         int split = b_end / 2; /* Assume equal split. */
1910         unsigned char slot_min, slot_count = mt_slots[bn->type];
1911
1912         /*
1913          * To support gap tracking, all NULL entries are kept together and a node cannot
1914          * end on a NULL entry, with the exception of the left-most leaf.  The
1915          * limitation means that the split of a node must be checked for this condition
1916          * and be able to put more data in one direction or the other.
1917          */
1918         if (unlikely((mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))) {
1919                 *mid_split = 0;
1920                 split = b_end - mt_min_slots[bn->type];
1921
1922                 if (!ma_is_leaf(bn->type))
1923                         return split;
1924
1925                 mas->mas_flags |= MA_STATE_REBALANCE;
1926                 if (!bn->slot[split])
1927                         split--;
1928                 return split;
1929         }
1930
1931         /*
1932          * Although extremely rare, it is possible to enter what is known as the 3-way
1933          * split scenario.  The 3-way split comes about by means of a store of a range
1934          * that overwrites the end and beginning of two full nodes.  The result is a set
1935          * of entries that cannot be stored in 2 nodes.  Sometimes, these two nodes can
1936          * also be located in different parent nodes which are also full.  This can
1937          * carry upwards all the way to the root in the worst case.
1938          */
1939         if (unlikely(mab_middle_node(bn, split, slot_count))) {
1940                 split = b_end / 3;
1941                 *mid_split = split * 2;
1942         } else {
1943                 slot_min = mt_min_slots[bn->type];
1944
1945                 *mid_split = 0;
1946                 /*
1947                  * Avoid having a range less than the slot count unless it
1948                  * causes one node to be deficient.
1949                  * NOTE: mt_min_slots is 1 based, b_end and split are zero.
1950                  */
1951                 while (((bn->pivot[split] - min) < slot_count - 1) &&
1952                        (split < slot_count - 1) && (b_end - split > slot_min))
1953                         split++;
1954         }
1955
1956         /* Avoid ending a node on a NULL entry */
1957         split = mab_no_null_split(bn, split, slot_count);
1958
1959         if (unlikely(*mid_split))
1960                 *mid_split = mab_no_null_split(bn, *mid_split, slot_count);
1961
1962         return split;
1963 }
1964
1965 /*
1966  * mas_mab_cp() - Copy data from a maple state inclusively to a maple_big_node
1967  * and set @b_node->b_end to the next free slot.
1968  * @mas: The maple state
1969  * @mas_start: The starting slot to copy
1970  * @mas_end: The end slot to copy (inclusively)
1971  * @b_node: The maple_big_node to place the data
1972  * @mab_start: The starting location in maple_big_node to store the data.
1973  */
1974 static inline void mas_mab_cp(struct ma_state *mas, unsigned char mas_start,
1975                         unsigned char mas_end, struct maple_big_node *b_node,
1976                         unsigned char mab_start)
1977 {
1978         enum maple_type mt;
1979         struct maple_node *node;
1980         void __rcu **slots;
1981         unsigned long *pivots, *gaps;
1982         int i = mas_start, j = mab_start;
1983         unsigned char piv_end;
1984
1985         node = mas_mn(mas);
1986         mt = mte_node_type(mas->node);
1987         pivots = ma_pivots(node, mt);
1988         if (!i) {
1989                 b_node->pivot[j] = pivots[i++];
1990                 if (unlikely(i > mas_end))
1991                         goto complete;
1992                 j++;
1993         }
1994
1995         piv_end = min(mas_end, mt_pivots[mt]);
1996         for (; i < piv_end; i++, j++) {
1997                 b_node->pivot[j] = pivots[i];
1998                 if (unlikely(!b_node->pivot[j]))
1999                         break;
2000
2001                 if (unlikely(mas->max == b_node->pivot[j]))
2002                         goto complete;
2003         }
2004
2005         if (likely(i <= mas_end))
2006                 b_node->pivot[j] = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, mt);
2007
2008 complete:
2009         b_node->b_end = ++j;
2010         j -= mab_start;
2011         slots = ma_slots(node, mt);
2012         memcpy(b_node->slot + mab_start, slots + mas_start, sizeof(void *) * j);
2013         if (!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree)) {
2014                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2015                 memcpy(b_node->gap + mab_start, gaps + mas_start,
2016                        sizeof(unsigned long) * j);
2017         }
2018 }
2019
2020 /*
2021  * mas_leaf_set_meta() - Set the metadata of a leaf if possible.
2022  * @mas: The maple state
2023  * @node: The maple node
2024  * @pivots: pointer to the maple node pivots
2025  * @mt: The maple type
2026  * @end: The assumed end
2027  *
2028  * Note, end may be incremented within this function but not modified at the
2029  * source.  This is fine since the metadata is the last thing to be stored in a
2030  * node during a write.
2031  */
2032 static inline void mas_leaf_set_meta(struct ma_state *mas,
2033                 struct maple_node *node, unsigned long *pivots,
2034                 enum maple_type mt, unsigned char end)
2035 {
2036         /* There is no room for metadata already */
2037         if (mt_pivots[mt] <= end)
2038                 return;
2039
2040         if (pivots[end] && pivots[end] < mas->max)
2041                 end++;
2042
2043         if (end < mt_slots[mt] - 1)
2044                 ma_set_meta(node, mt, 0, end);
2045 }
2046
2047 /*
2048  * mab_mas_cp() - Copy data from maple_big_node to a maple encoded node.
2049  * @b_node: the maple_big_node that has the data
2050  * @mab_start: the start location in @b_node.
2051  * @mab_end: The end location in @b_node (inclusively)
2052  * @mas: The maple state with the maple encoded node.
2053  */
2054 static inline void mab_mas_cp(struct maple_big_node *b_node,
2055                               unsigned char mab_start, unsigned char mab_end,
2056                               struct ma_state *mas, bool new_max)
2057 {
2058         int i, j = 0;
2059         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
2060         struct maple_node *node = mte_to_node(mas->node);
2061         void __rcu **slots = ma_slots(node, mt);
2062         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, mt);
2063         unsigned long *gaps = NULL;
2064         unsigned char end;
2065
2066         if (mab_end - mab_start > mt_pivots[mt])
2067                 mab_end--;
2068
2069         if (!pivots[mt_pivots[mt] - 1])
2070                 slots[mt_pivots[mt]] = NULL;
2071
2072         i = mab_start;
2073         do {
2074                 pivots[j++] = b_node->pivot[i++];
2075         } while (i <= mab_end && likely(b_node->pivot[i]));
2076
2077         memcpy(slots, b_node->slot + mab_start,
2078                sizeof(void *) * (i - mab_start));
2079
2080         if (new_max)
2081                 mas->max = b_node->pivot[i - 1];
2082
2083         end = j - 1;
2084         if (likely(!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree))) {
2085                 unsigned long max_gap = 0;
2086                 unsigned char offset = 15;
2087
2088                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2089                 do {
2090                         gaps[--j] = b_node->gap[--i];
2091                         if (gaps[j] > max_gap) {
2092                                 offset = j;
2093                                 max_gap = gaps[j];
2094                         }
2095                 } while (j);
2096
2097                 ma_set_meta(node, mt, offset, end);
2098         } else {
2099                 mas_leaf_set_meta(mas, node, pivots, mt, end);
2100         }
2101 }
2102
2103 /*
2104  * mas_descend_adopt() - Descend through a sub-tree and adopt children.
2105  * @mas: the maple state with the maple encoded node of the sub-tree.
2106  *
2107  * Descend through a sub-tree and adopt children who do not have the correct
2108  * parents set.  Follow the parents which have the correct parents as they are
2109  * the new entries which need to be followed to find other incorrectly set
2110  * parents.
2111  */
2112 static inline void mas_descend_adopt(struct ma_state *mas)
2113 {
2114         struct ma_state list[3], next[3];
2115         int i, n;
2116
2117         /*
2118          * At each level there may be up to 3 correct parent pointers which indicates
2119          * the new nodes which need to be walked to find any new nodes at a lower level.
2120          */
2121
2122         for (i = 0; i < 3; i++) {
2123                 list[i] = *mas;
2124                 list[i].offset = 0;
2125                 next[i].offset = 0;
2126         }
2127         next[0] = *mas;
2128
2129         while (!mte_is_leaf(list[0].node)) {
2130                 n = 0;
2131                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2132                         if (mas_is_none(&list[i]))
2133                                 continue;
2134
2135                         if (i && list[i-1].node == list[i].node)
2136                                 continue;
2137
2138                         while ((n < 3) && (mas_new_child(&list[i], &next[n])))
2139                                 n++;
2140
2141                         mas_adopt_children(&list[i], list[i].node);
2142                 }
2143
2144                 while (n < 3)
2145                         next[n++].node = MAS_NONE;
2146
2147                 /* descend by setting the list to the children */
2148                 for (i = 0; i < 3; i++)
2149                         list[i] = next[i];
2150         }
2151 }
2152
2153 /*
2154  * mas_bulk_rebalance() - Rebalance the end of a tree after a bulk insert.
2155  * @mas: The maple state
2156  * @end: The maple node end
2157  * @mt: The maple node type
2158  */
2159 static inline void mas_bulk_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end,
2160                                       enum maple_type mt)
2161 {
2162         if (!(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
2163                 return;
2164
2165         if (mte_is_root(mas->node))
2166                 return;
2167
2168         if (end > mt_min_slots[mt]) {
2169                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
2170                 return;
2171         }
2172 }
2173
2174 /*
2175  * mas_store_b_node() - Store an @entry into the b_node while also copying the
2176  * data from a maple encoded node.
2177  * @wr_mas: the maple write state
2178  * @b_node: the maple_big_node to fill with data
2179  * @offset_end: the offset to end copying
2180  *
2181  * Return: The actual end of the data stored in @b_node
2182  */
2183 static noinline_for_kasan void mas_store_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
2184                 struct maple_big_node *b_node, unsigned char offset_end)
2185 {
2186         unsigned char slot;
2187         unsigned char b_end;
2188         /* Possible underflow of piv will wrap back to 0 before use. */
2189         unsigned long piv;
2190         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2191
2192         b_node->type = wr_mas->type;
2193         b_end = 0;
2194         slot = mas->offset;
2195         if (slot) {
2196                 /* Copy start data up to insert. */
2197                 mas_mab_cp(mas, 0, slot - 1, b_node, 0);
2198                 b_end = b_node->b_end;
2199                 piv = b_node->pivot[b_end - 1];
2200         } else
2201                 piv = mas->min - 1;
2202
2203         if (piv + 1 < mas->index) {
2204                 /* Handle range starting after old range */
2205                 b_node->slot[b_end] = wr_mas->content;
2206                 if (!wr_mas->content)
2207                         b_node->gap[b_end] = mas->index - 1 - piv;
2208                 b_node->pivot[b_end++] = mas->index - 1;
2209         }
2210
2211         /* Store the new entry. */
2212         mas->offset = b_end;
2213         b_node->slot[b_end] = wr_mas->entry;
2214         b_node->pivot[b_end] = mas->last;
2215
2216         /* Appended. */
2217         if (mas->last >= mas->max)
2218                 goto b_end;
2219
2220         /* Handle new range ending before old range ends */
2221         piv = mas_logical_pivot(mas, wr_mas->pivots, offset_end, wr_mas->type);
2222         if (piv > mas->last) {
2223                 if (piv == ULONG_MAX)
2224                         mas_bulk_rebalance(mas, b_node->b_end, wr_mas->type);
2225
2226                 if (offset_end != slot)
2227                         wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
2228                                                           offset_end);
2229
2230                 b_node->slot[++b_end] = wr_mas->content;
2231                 if (!wr_mas->content)
2232                         b_node->gap[b_end] = piv - mas->last + 1;
2233                 b_node->pivot[b_end] = piv;
2234         }
2235
2236         slot = offset_end + 1;
2237         if (slot > wr_mas->node_end)
2238                 goto b_end;
2239
2240         /* Copy end data to the end of the node. */
2241         mas_mab_cp(mas, slot, wr_mas->node_end + 1, b_node, ++b_end);
2242         b_node->b_end--;
2243         return;
2244
2245 b_end:
2246         b_node->b_end = b_end;
2247 }
2248
2249 /*
2250  * mas_prev_sibling() - Find the previous node with the same parent.
2251  * @mas: the maple state
2252  *
2253  * Return: True if there is a previous sibling, false otherwise.
2254  */
2255 static inline bool mas_prev_sibling(struct ma_state *mas)
2256 {
2257         unsigned int p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
2258
2259         if (mte_is_root(mas->node))
2260                 return false;
2261
2262         if (!p_slot)
2263                 return false;
2264
2265         mas_ascend(mas);
2266         mas->offset = p_slot - 1;
2267         mas_descend(mas);
2268         return true;
2269 }
2270
2271 /*
2272  * mas_next_sibling() - Find the next node with the same parent.
2273  * @mas: the maple state
2274  *
2275  * Return: true if there is a next sibling, false otherwise.
2276  */
2277 static inline bool mas_next_sibling(struct ma_state *mas)
2278 {
2279         MA_STATE(parent, mas->tree, mas->index, mas->last);
2280
2281         if (mte_is_root(mas->node))
2282                 return false;
2283
2284         parent = *mas;
2285         mas_ascend(&parent);
2286         parent.offset = mte_parent_slot(mas->node) + 1;
2287         if (parent.offset > mas_data_end(&parent))
2288                 return false;
2289
2290         *mas = parent;
2291         mas_descend(mas);
2292         return true;
2293 }
2294
2295 /*
2296  * mte_node_or_node() - Return the encoded node or MAS_NONE.
2297  * @enode: The encoded maple node.
2298  *
2299  * Shorthand to avoid setting %NULLs in the tree or maple_subtree_state.
2300  *
2301  * Return: @enode or MAS_NONE
2302  */
2303 static inline struct maple_enode *mte_node_or_none(struct maple_enode *enode)
2304 {
2305         if (enode)
2306                 return enode;
2307
2308         return ma_enode_ptr(MAS_NONE);
2309 }
2310
2311 /*
2312  * mas_wr_node_walk() - Find the correct offset for the index in the @mas.
2313  * @wr_mas: The maple write state
2314  *
2315  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
2316  */
2317 static inline void mas_wr_node_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
2318 {
2319         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2320         unsigned char count;
2321         unsigned char offset;
2322         unsigned long index, min, max;
2323
2324         if (unlikely(ma_is_dense(wr_mas->type))) {
2325                 wr_mas->r_max = wr_mas->r_min = mas->index;
2326                 mas->offset = mas->index = mas->min;
2327                 return;
2328         }
2329
2330         wr_mas->node = mas_mn(wr_mas->mas);
2331         wr_mas->pivots = ma_pivots(wr_mas->node, wr_mas->type);
2332         count = wr_mas->node_end = ma_data_end(wr_mas->node, wr_mas->type,
2333                                                wr_mas->pivots, mas->max);
2334         offset = mas->offset;
2335         min = mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, offset);
2336         if (unlikely(offset == count))
2337                 goto max;
2338
2339         max = wr_mas->pivots[offset];
2340         index = mas->index;
2341         if (unlikely(index <= max))
2342                 goto done;
2343
2344         if (unlikely(!max && offset))
2345                 goto max;
2346
2347         min = max + 1;
2348         while (++offset < count) {
2349                 max = wr_mas->pivots[offset];
2350                 if (index <= max)
2351                         goto done;
2352                 else if (unlikely(!max))
2353                         break;
2354
2355                 min = max + 1;
2356         }
2357
2358 max:
2359         max = mas->max;
2360 done:
2361         wr_mas->r_max = max;
2362         wr_mas->r_min = min;
2363         wr_mas->offset_end = mas->offset = offset;
2364 }
2365
2366 /*
2367  * mas_topiary_range() - Add a range of slots to the topiary.
2368  * @mas: The maple state
2369  * @destroy: The topiary to add the slots (usually destroy)
2370  * @start: The starting slot inclusively
2371  * @end: The end slot inclusively
2372  */
2373 static inline void mas_topiary_range(struct ma_state *mas,
2374         struct ma_topiary *destroy, unsigned char start, unsigned char end)
2375 {
2376         void __rcu **slots;
2377         unsigned char offset;
2378
2379         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_is_leaf(mas->node));
2380         slots = ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node));
2381         for (offset = start; offset <= end; offset++) {
2382                 struct maple_enode *enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
2383
2384                 if (mte_dead_node(enode))
2385                         continue;
2386
2387                 mat_add(destroy, enode);
2388         }
2389 }
2390
2391 /*
2392  * mast_topiary() - Add the portions of the tree to the removal list; either to
2393  * be freed or discarded (destroy walk).
2394  * @mast: The maple_subtree_state.
2395  */
2396 static inline void mast_topiary(struct maple_subtree_state *mast)
2397 {
2398         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_l, NULL);
2399         unsigned char r_start, r_end;
2400         unsigned char l_start, l_end;
2401         void __rcu **l_slots, **r_slots;
2402
2403         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2404         mast->orig_l->index = mast->orig_l->last;
2405         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2406         l_start = mast->orig_l->offset + 1;
2407         l_end = mas_data_end(mast->orig_l);
2408         r_start = 0;
2409         r_end = mast->orig_r->offset;
2410
2411         if (r_end)
2412                 r_end--;
2413
2414         l_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_l),
2415                            mte_node_type(mast->orig_l->node));
2416
2417         r_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_r),
2418                            mte_node_type(mast->orig_r->node));
2419
2420         if ((l_start < l_end) &&
2421             mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_start))) {
2422                 l_start++;
2423         }
2424
2425         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_end))) {
2426                 if (r_end)
2427                         r_end--;
2428         }
2429
2430         if ((l_start > r_end) && (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node))
2431                 return;
2432
2433         /* At the node where left and right sides meet, add the parts between */
2434         if (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node) {
2435                 return mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy,
2436                                              l_start, r_end);
2437         }
2438
2439         /* mast->orig_r is different and consumed. */
2440         if (mte_is_leaf(mast->orig_r->node))
2441                 return;
2442
2443         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_end)))
2444                 l_end--;
2445
2446
2447         if (l_start <= l_end)
2448                 mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy, l_start, l_end);
2449
2450         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_start)))
2451                 r_start++;
2452
2453         if (r_start <= r_end)
2454                 mas_topiary_range(mast->orig_r, mast->destroy, 0, r_end);
2455 }
2456
2457 /*
2458  * mast_rebalance_next() - Rebalance against the next node
2459  * @mast: The maple subtree state
2460  * @old_r: The encoded maple node to the right (next node).
2461  */
2462 static inline void mast_rebalance_next(struct maple_subtree_state *mast)
2463 {
2464         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2465
2466         mas_mab_cp(mast->orig_r, 0, mt_slot_count(mast->orig_r->node),
2467                    mast->bn, b_end);
2468         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2469 }
2470
2471 /*
2472  * mast_rebalance_prev() - Rebalance against the previous node
2473  * @mast: The maple subtree state
2474  * @old_l: The encoded maple node to the left (previous node)
2475  */
2476 static inline void mast_rebalance_prev(struct maple_subtree_state *mast)
2477 {
2478         unsigned char end = mas_data_end(mast->orig_l) + 1;
2479         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2480
2481         mab_shift_right(mast->bn, end);
2482         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, end - 1, mast->bn, 0);
2483         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2484         mast->orig_l->index = mast->orig_l->min;
2485         mast->bn->b_end = end + b_end;
2486         mast->l->offset += end;
2487 }
2488
2489 /*
2490  * mast_spanning_rebalance() - Rebalance nodes with nearest neighbour favouring
2491  * the node to the right.  Checking the nodes to the right then the left at each
2492  * level upwards until root is reached.  Free and destroy as needed.
2493  * Data is copied into the @mast->bn.
2494  * @mast: The maple_subtree_state.
2495  */
2496 static inline
2497 bool mast_spanning_rebalance(struct maple_subtree_state *mast)
2498 {
2499         struct ma_state r_tmp = *mast->orig_r;
2500         struct ma_state l_tmp = *mast->orig_l;
2501         struct maple_enode *ancestor = NULL;
2502         unsigned char start, end;
2503         unsigned char depth = 0;
2504
2505         r_tmp = *mast->orig_r;
2506         l_tmp = *mast->orig_l;
2507         do {
2508                 mas_ascend(mast->orig_r);
2509                 mas_ascend(mast->orig_l);
2510                 depth++;
2511                 if (!ancestor &&
2512                     (mast->orig_r->node == mast->orig_l->node)) {
2513                         ancestor = mast->orig_r->node;
2514                         end = mast->orig_r->offset - 1;
2515                         start = mast->orig_l->offset + 1;
2516                 }
2517
2518                 if (mast->orig_r->offset < mas_data_end(mast->orig_r)) {
2519                         if (!ancestor) {
2520                                 ancestor = mast->orig_r->node;
2521                                 start = 0;
2522                         }
2523
2524                         mast->orig_r->offset++;
2525                         do {
2526                                 mas_descend(mast->orig_r);
2527                                 mast->orig_r->offset = 0;
2528                                 depth--;
2529                         } while (depth);
2530
2531                         mast_rebalance_next(mast);
2532                         do {
2533                                 unsigned char l_off = 0;
2534                                 struct maple_enode *child = r_tmp.node;
2535
2536                                 mas_ascend(&r_tmp);
2537                                 if (ancestor == r_tmp.node)
2538                                         l_off = start;
2539
2540                                 if (r_tmp.offset)
2541                                         r_tmp.offset--;
2542
2543                                 if (l_off < r_tmp.offset)
2544                                         mas_topiary_range(&r_tmp, mast->destroy,
2545                                                           l_off, r_tmp.offset);
2546
2547                                 if (l_tmp.node != child)
2548                                         mat_add(mast->free, child);
2549
2550                         } while (r_tmp.node != ancestor);
2551
2552                         *mast->orig_l = l_tmp;
2553                         return true;
2554
2555                 } else if (mast->orig_l->offset != 0) {
2556                         if (!ancestor) {
2557                                 ancestor = mast->orig_l->node;
2558                                 end = mas_data_end(mast->orig_l);
2559                         }
2560
2561                         mast->orig_l->offset--;
2562                         do {
2563                                 mas_descend(mast->orig_l);
2564                                 mast->orig_l->offset =
2565                                         mas_data_end(mast->orig_l);
2566                                 depth--;
2567                         } while (depth);
2568
2569                         mast_rebalance_prev(mast);
2570                         do {
2571                                 unsigned char r_off;
2572                                 struct maple_enode *child = l_tmp.node;
2573
2574                                 mas_ascend(&l_tmp);
2575                                 if (ancestor == l_tmp.node)
2576                                         r_off = end;
2577                                 else
2578                                         r_off = mas_data_end(&l_tmp);
2579
2580                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2581                                         l_tmp.offset++;
2582
2583                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2584                                         mas_topiary_range(&l_tmp, mast->destroy,
2585                                                           l_tmp.offset, r_off);
2586
2587                                 if (r_tmp.node != child)
2588                                         mat_add(mast->free, child);
2589
2590                         } while (l_tmp.node != ancestor);
2591
2592                         *mast->orig_r = r_tmp;
2593                         return true;
2594                 }
2595         } while (!mte_is_root(mast->orig_r->node));
2596
2597         *mast->orig_r = r_tmp;
2598         *mast->orig_l = l_tmp;
2599         return false;
2600 }
2601
2602 /*
2603  * mast_ascend_free() - Add current original maple state nodes to the free list
2604  * and ascend.
2605  * @mast: the maple subtree state.
2606  *
2607  * Ascend the original left and right sides and add the previous nodes to the
2608  * free list.  Set the slots to point to the correct location in the new nodes.
2609  */
2610 static inline void
2611 mast_ascend_free(struct maple_subtree_state *mast)
2612 {
2613         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_r,  NULL);
2614         struct maple_enode *left = mast->orig_l->node;
2615         struct maple_enode *right = mast->orig_r->node;
2616
2617         mas_ascend(mast->orig_l);
2618         mas_ascend(mast->orig_r);
2619         mat_add(mast->free, left);
2620
2621         if (left != right)
2622                 mat_add(mast->free, right);
2623
2624         mast->orig_r->offset = 0;
2625         mast->orig_r->index = mast->r->max;
2626         /* last should be larger than or equal to index */
2627         if (mast->orig_r->last < mast->orig_r->index)
2628                 mast->orig_r->last = mast->orig_r->index;
2629         /*
2630          * The node may not contain the value so set slot to ensure all
2631          * of the nodes contents are freed or destroyed.
2632          */
2633         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_r->node);
2634         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2635         /* Set up the left side of things */
2636         mast->orig_l->offset = 0;
2637         mast->orig_l->index = mast->l->min;
2638         wr_mas.mas = mast->orig_l;
2639         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2640         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2641
2642         mast->bn->type = wr_mas.type;
2643 }
2644
2645 /*
2646  * mas_new_ma_node() - Create and return a new maple node.  Helper function.
2647  * @mas: the maple state with the allocations.
2648  * @b_node: the maple_big_node with the type encoding.
2649  *
2650  * Use the node type from the maple_big_node to allocate a new node from the
2651  * ma_state.  This function exists mainly for code readability.
2652  *
2653  * Return: A new maple encoded node
2654  */
2655 static inline struct maple_enode
2656 *mas_new_ma_node(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
2657 {
2658         return mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)), b_node->type);
2659 }
2660
2661 /*
2662  * mas_mab_to_node() - Set up right and middle nodes
2663  *
2664  * @mas: the maple state that contains the allocations.
2665  * @b_node: the node which contains the data.
2666  * @left: The pointer which will have the left node
2667  * @right: The pointer which may have the right node
2668  * @middle: the pointer which may have the middle node (rare)
2669  * @mid_split: the split location for the middle node
2670  *
2671  * Return: the split of left.
2672  */
2673 static inline unsigned char mas_mab_to_node(struct ma_state *mas,
2674         struct maple_big_node *b_node, struct maple_enode **left,
2675         struct maple_enode **right, struct maple_enode **middle,
2676         unsigned char *mid_split, unsigned long min)
2677 {
2678         unsigned char split = 0;
2679         unsigned char slot_count = mt_slots[b_node->type];
2680
2681         *left = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2682         *right = NULL;
2683         *middle = NULL;
2684         *mid_split = 0;
2685
2686         if (b_node->b_end < slot_count) {
2687                 split = b_node->b_end;
2688         } else {
2689                 split = mab_calc_split(mas, b_node, mid_split, min);
2690                 *right = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2691         }
2692
2693         if (*mid_split)
2694                 *middle = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2695
2696         return split;
2697
2698 }
2699
2700 /*
2701  * mab_set_b_end() - Add entry to b_node at b_node->b_end and increment the end
2702  * pointer.
2703  * @b_node - the big node to add the entry
2704  * @mas - the maple state to get the pivot (mas->max)
2705  * @entry - the entry to add, if NULL nothing happens.
2706  */
2707 static inline void mab_set_b_end(struct maple_big_node *b_node,
2708                                  struct ma_state *mas,
2709                                  void *entry)
2710 {
2711         if (!entry)
2712                 return;
2713
2714         b_node->slot[b_node->b_end] = entry;
2715         if (mt_is_alloc(mas->tree))
2716                 b_node->gap[b_node->b_end] = mas_max_gap(mas);
2717         b_node->pivot[b_node->b_end++] = mas->max;
2718 }
2719
2720 /*
2721  * mas_set_split_parent() - combine_then_separate helper function.  Sets the parent
2722  * of @mas->node to either @left or @right, depending on @slot and @split
2723  *
2724  * @mas - the maple state with the node that needs a parent
2725  * @left - possible parent 1
2726  * @right - possible parent 2
2727  * @slot - the slot the mas->node was placed
2728  * @split - the split location between @left and @right
2729  */
2730 static inline void mas_set_split_parent(struct ma_state *mas,
2731                                         struct maple_enode *left,
2732                                         struct maple_enode *right,
2733                                         unsigned char *slot, unsigned char split)
2734 {
2735         if (mas_is_none(mas))
2736                 return;
2737
2738         if ((*slot) <= split)
2739                 mte_set_parent(mas->node, left, *slot);
2740         else if (right)
2741                 mte_set_parent(mas->node, right, (*slot) - split - 1);
2742
2743         (*slot)++;
2744 }
2745
2746 /*
2747  * mte_mid_split_check() - Check if the next node passes the mid-split
2748  * @**l: Pointer to left encoded maple node.
2749  * @**m: Pointer to middle encoded maple node.
2750  * @**r: Pointer to right encoded maple node.
2751  * @slot: The offset
2752  * @*split: The split location.
2753  * @mid_split: The middle split.
2754  */
2755 static inline void mte_mid_split_check(struct maple_enode **l,
2756                                        struct maple_enode **r,
2757                                        struct maple_enode *right,
2758                                        unsigned char slot,
2759                                        unsigned char *split,
2760                                        unsigned char mid_split)
2761 {
2762         if (*r == right)
2763                 return;
2764
2765         if (slot < mid_split)
2766                 return;
2767
2768         *l = *r;
2769         *r = right;
2770         *split = mid_split;
2771 }
2772
2773 /*
2774  * mast_set_split_parents() - Helper function to set three nodes parents.  Slot
2775  * is taken from @mast->l.
2776  * @mast - the maple subtree state
2777  * @left - the left node
2778  * @right - the right node
2779  * @split - the split location.
2780  */
2781 static inline void mast_set_split_parents(struct maple_subtree_state *mast,
2782                                           struct maple_enode *left,
2783                                           struct maple_enode *middle,
2784                                           struct maple_enode *right,
2785                                           unsigned char split,
2786                                           unsigned char mid_split)
2787 {
2788         unsigned char slot;
2789         struct maple_enode *l = left;
2790         struct maple_enode *r = right;
2791
2792         if (mas_is_none(mast->l))
2793                 return;
2794
2795         if (middle)
2796                 r = middle;
2797
2798         slot = mast->l->offset;
2799
2800         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2801         mas_set_split_parent(mast->l, l, r, &slot, split);
2802
2803         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2804         mas_set_split_parent(mast->m, l, r, &slot, split);
2805
2806         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2807         mas_set_split_parent(mast->r, l, r, &slot, split);
2808 }
2809
2810 /*
2811  * mas_wmb_replace() - Write memory barrier and replace
2812  * @mas: The maple state
2813  * @free: the maple topiary list of nodes to free
2814  * @destroy: The maple topiary list of nodes to destroy (walk and free)
2815  *
2816  * Updates gap as necessary.
2817  */
2818 static inline void mas_wmb_replace(struct ma_state *mas,
2819                                    struct ma_topiary *free,
2820                                    struct ma_topiary *destroy)
2821 {
2822         /* All nodes must see old data as dead prior to replacing that data */
2823         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
2824
2825         /* Insert the new data in the tree */
2826         mas_replace(mas, true);
2827
2828         if (!mte_is_leaf(mas->node))
2829                 mas_descend_adopt(mas);
2830
2831         mas_mat_free(mas, free);
2832
2833         if (destroy)
2834                 mas_mat_destroy(mas, destroy);
2835
2836         if (mte_is_leaf(mas->node))
2837                 return;
2838
2839         mas_update_gap(mas);
2840 }
2841
2842 /*
2843  * mast_new_root() - Set a new tree root during subtree creation
2844  * @mast: The maple subtree state
2845  * @mas: The maple state
2846  */
2847 static inline void mast_new_root(struct maple_subtree_state *mast,
2848                                  struct ma_state *mas)
2849 {
2850         mas_mn(mast->l)->parent =
2851                 ma_parent_ptr(((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
2852         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node) &&
2853             !mte_is_root(mast->orig_l->node)) {
2854                 do {
2855                         mast_ascend_free(mast);
2856                         mast_topiary(mast);
2857                 } while (!mte_is_root(mast->orig_l->node));
2858         }
2859         if ((mast->orig_l->node != mas->node) &&
2860                    (mast->l->depth > mas_mt_height(mas))) {
2861                 mat_add(mast->free, mas->node);
2862         }
2863 }
2864
2865 /*
2866  * mast_cp_to_nodes() - Copy data out to nodes.
2867  * @mast: The maple subtree state
2868  * @left: The left encoded maple node
2869  * @middle: The middle encoded maple node
2870  * @right: The right encoded maple node
2871  * @split: The location to split between left and (middle ? middle : right)
2872  * @mid_split: The location to split between middle and right.
2873  */
2874 static inline void mast_cp_to_nodes(struct maple_subtree_state *mast,
2875         struct maple_enode *left, struct maple_enode *middle,
2876         struct maple_enode *right, unsigned char split, unsigned char mid_split)
2877 {
2878         bool new_lmax = true;
2879
2880         mast->l->node = mte_node_or_none(left);
2881         mast->m->node = mte_node_or_none(middle);
2882         mast->r->node = mte_node_or_none(right);
2883
2884         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2885         if (split == mast->bn->b_end) {
2886                 mast->l->max = mast->orig_r->max;
2887                 new_lmax = false;
2888         }
2889
2890         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, new_lmax);
2891
2892         if (middle) {
2893                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mid_split, mast->m, true);
2894                 mast->m->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2895                 split = mid_split;
2896         }
2897
2898         mast->r->max = mast->orig_r->max;
2899         if (right) {
2900                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mast->bn->b_end, mast->r, false);
2901                 mast->r->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2902         }
2903 }
2904
2905 /*
2906  * mast_combine_cp_left - Copy in the original left side of the tree into the
2907  * combined data set in the maple subtree state big node.
2908  * @mast: The maple subtree state
2909  */
2910 static inline void mast_combine_cp_left(struct maple_subtree_state *mast)
2911 {
2912         unsigned char l_slot = mast->orig_l->offset;
2913
2914         if (!l_slot)
2915                 return;
2916
2917         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, l_slot - 1, mast->bn, 0);
2918 }
2919
2920 /*
2921  * mast_combine_cp_right: Copy in the original right side of the tree into the
2922  * combined data set in the maple subtree state big node.
2923  * @mast: The maple subtree state
2924  */
2925 static inline void mast_combine_cp_right(struct maple_subtree_state *mast)
2926 {
2927         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] >= mast->orig_r->max)
2928                 return;
2929
2930         mas_mab_cp(mast->orig_r, mast->orig_r->offset + 1,
2931                    mt_slot_count(mast->orig_r->node), mast->bn,
2932                    mast->bn->b_end);
2933         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2934 }
2935
2936 /*
2937  * mast_sufficient: Check if the maple subtree state has enough data in the big
2938  * node to create at least one sufficient node
2939  * @mast: the maple subtree state
2940  */
2941 static inline bool mast_sufficient(struct maple_subtree_state *mast)
2942 {
2943         if (mast->bn->b_end > mt_min_slot_count(mast->orig_l->node))
2944                 return true;
2945
2946         return false;
2947 }
2948
2949 /*
2950  * mast_overflow: Check if there is too much data in the subtree state for a
2951  * single node.
2952  * @mast: The maple subtree state
2953  */
2954 static inline bool mast_overflow(struct maple_subtree_state *mast)
2955 {
2956         if (mast->bn->b_end >= mt_slot_count(mast->orig_l->node))
2957                 return true;
2958
2959         return false;
2960 }
2961
2962 static inline void *mtree_range_walk(struct ma_state *mas)
2963 {
2964         unsigned long *pivots;
2965         unsigned char offset;
2966         struct maple_node *node;
2967         struct maple_enode *next, *last;
2968         enum maple_type type;
2969         void __rcu **slots;
2970         unsigned char end;
2971         unsigned long max, min;
2972         unsigned long prev_max, prev_min;
2973
2974         next = mas->node;
2975         min = mas->min;
2976         max = mas->max;
2977         do {
2978                 offset = 0;
2979                 last = next;
2980                 node = mte_to_node(next);
2981                 type = mte_node_type(next);
2982                 pivots = ma_pivots(node, type);
2983                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
2984                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2985                         goto dead_node;
2986
2987                 if (pivots[offset] >= mas->index) {
2988                         prev_max = max;
2989                         prev_min = min;
2990                         max = pivots[offset];
2991                         goto next;
2992                 }
2993
2994                 do {
2995                         offset++;
2996                 } while ((offset < end) && (pivots[offset] < mas->index));
2997
2998                 prev_min = min;
2999                 min = pivots[offset - 1] + 1;
3000                 prev_max = max;
3001                 if (likely(offset < end && pivots[offset]))
3002                         max = pivots[offset];
3003
3004 next:
3005                 slots = ma_slots(node, type);
3006                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
3007                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3008                         goto dead_node;
3009         } while (!ma_is_leaf(type));
3010
3011         mas->offset = offset;
3012         mas->index = min;
3013         mas->last = max;
3014         mas->min = prev_min;
3015         mas->max = prev_max;
3016         mas->node = last;
3017         return (void *)next;
3018
3019 dead_node:
3020         mas_reset(mas);
3021         return NULL;
3022 }
3023
3024 /*
3025  * mas_spanning_rebalance() - Rebalance across two nodes which may not be peers.
3026  * @mas: The starting maple state
3027  * @mast: The maple_subtree_state, keeps track of 4 maple states.
3028  * @count: The estimated count of iterations needed.
3029  *
3030  * Follow the tree upwards from @l_mas and @r_mas for @count, or until the root
3031  * is hit.  First @b_node is split into two entries which are inserted into the
3032  * next iteration of the loop.  @b_node is returned populated with the final
3033  * iteration. @mas is used to obtain allocations.  orig_l_mas keeps track of the
3034  * nodes that will remain active by using orig_l_mas->index and orig_l_mas->last
3035  * to account of what has been copied into the new sub-tree.  The update of
3036  * orig_l_mas->last is used in mas_consume to find the slots that will need to
3037  * be either freed or destroyed.  orig_l_mas->depth keeps track of the height of
3038  * the new sub-tree in case the sub-tree becomes the full tree.
3039  *
3040  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3041  */
3042 static int mas_spanning_rebalance(struct ma_state *mas,
3043                 struct maple_subtree_state *mast, unsigned char count)
3044 {
3045         unsigned char split, mid_split;
3046         unsigned char slot = 0;
3047         struct maple_enode *left = NULL, *middle = NULL, *right = NULL;
3048
3049         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
3050         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3051         MA_STATE(m_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
3052         MA_TOPIARY(free, mas->tree);
3053         MA_TOPIARY(destroy, mas->tree);
3054
3055         /*
3056          * The tree needs to be rebalanced and leaves need to be kept at the same level.
3057          * Rebalancing is done by use of the ``struct maple_topiary``.
3058          */
3059         mast->l = &l_mas;
3060         mast->m = &m_mas;
3061         mast->r = &r_mas;
3062         mast->free = &free;
3063         mast->destroy = &destroy;
3064         l_mas.node = r_mas.node = m_mas.node = MAS_NONE;
3065
3066         /* Check if this is not root and has sufficient data.  */
3067         if (((mast->orig_l->min != 0) || (mast->orig_r->max != ULONG_MAX)) &&
3068             unlikely(mast->bn->b_end <= mt_min_slots[mast->bn->type]))
3069                 mast_spanning_rebalance(mast);
3070
3071         mast->orig_l->depth = 0;
3072
3073         /*
3074          * Each level of the tree is examined and balanced, pushing data to the left or
3075          * right, or rebalancing against left or right nodes is employed to avoid
3076          * rippling up the tree to limit the amount of churn.  Once a new sub-section of
3077          * the tree is created, there may be a mix of new and old nodes.  The old nodes
3078          * will have the incorrect parent pointers and currently be in two trees: the
3079          * original tree and the partially new tree.  To remedy the parent pointers in
3080          * the old tree, the new data is swapped into the active tree and a walk down
3081          * the tree is performed and the parent pointers are updated.
3082          * See mas_descend_adopt() for more information..
3083          */
3084         while (count--) {
3085                 mast->bn->b_end--;
3086                 mast->bn->type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
3087                 split = mas_mab_to_node(mas, mast->bn, &left, &right, &middle,
3088                                         &mid_split, mast->orig_l->min);
3089                 mast_set_split_parents(mast, left, middle, right, split,
3090                                        mid_split);
3091                 mast_cp_to_nodes(mast, left, middle, right, split, mid_split);
3092
3093                 /*
3094                  * Copy data from next level in the tree to mast->bn from next
3095                  * iteration
3096                  */
3097                 memset(mast->bn, 0, sizeof(struct maple_big_node));
3098                 mast->bn->type = mte_node_type(left);
3099                 mast->orig_l->depth++;
3100
3101                 /* Root already stored in l->node. */
3102                 if (mas_is_root_limits(mast->l))
3103                         goto new_root;
3104
3105                 mast_ascend_free(mast);
3106                 mast_combine_cp_left(mast);
3107                 l_mas.offset = mast->bn->b_end;
3108                 mab_set_b_end(mast->bn, &l_mas, left);
3109                 mab_set_b_end(mast->bn, &m_mas, middle);
3110                 mab_set_b_end(mast->bn, &r_mas, right);
3111
3112                 /* Copy anything necessary out of the right node. */
3113                 mast_combine_cp_right(mast);
3114                 mast_topiary(mast);
3115                 mast->orig_l->last = mast->orig_l->max;
3116
3117                 if (mast_sufficient(mast))
3118                         continue;
3119
3120                 if (mast_overflow(mast))
3121                         continue;
3122
3123                 /* May be a new root stored in mast->bn */
3124                 if (mas_is_root_limits(mast->orig_l))
3125                         break;
3126
3127                 mast_spanning_rebalance(mast);
3128
3129                 /* rebalancing from other nodes may require another loop. */
3130                 if (!count)
3131                         count++;
3132         }
3133
3134         l_mas.node = mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)),
3135                                 mte_node_type(mast->orig_l->node));
3136         mast->orig_l->depth++;
3137         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, &l_mas, true);
3138         mte_set_parent(left, l_mas.node, slot);
3139         if (middle)
3140                 mte_set_parent(middle, l_mas.node, ++slot);
3141
3142         if (right)
3143                 mte_set_parent(right, l_mas.node, ++slot);
3144
3145         if (mas_is_root_limits(mast->l)) {
3146 new_root:
3147                 mast_new_root(mast, mas);
3148         } else {
3149                 mas_mn(&l_mas)->parent = mas_mn(mast->orig_l)->parent;
3150         }
3151
3152         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node))
3153                 mat_add(&free, mast->orig_l->node);
3154
3155         mas->depth = mast->orig_l->depth;
3156         *mast->orig_l = l_mas;
3157         mte_set_node_dead(mas->node);
3158
3159         /* Set up mas for insertion. */
3160         mast->orig_l->depth = mas->depth;
3161         mast->orig_l->alloc = mas->alloc;
3162         *mas = *mast->orig_l;
3163         mas_wmb_replace(mas, &free, &destroy);
3164         mtree_range_walk(mas);
3165         return mast->bn->b_end;
3166 }
3167
3168 /*
3169  * mas_rebalance() - Rebalance a given node.
3170  * @mas: The maple state
3171  * @b_node: The big maple node.
3172  *
3173  * Rebalance two nodes into a single node or two new nodes that are sufficient.
3174  * Continue upwards until tree is sufficient.
3175  *
3176  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3177  */
3178 static inline int mas_rebalance(struct ma_state *mas,
3179                                 struct maple_big_node *b_node)
3180 {
3181         char empty_count = mas_mt_height(mas);
3182         struct maple_subtree_state mast;
3183         unsigned char shift, b_end = ++b_node->b_end;
3184
3185         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3186         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3187
3188         trace_ma_op(__func__, mas);
3189
3190         /*
3191          * Rebalancing occurs if a node is insufficient.  Data is rebalanced
3192          * against the node to the right if it exists, otherwise the node to the
3193          * left of this node is rebalanced against this node.  If rebalancing
3194          * causes just one node to be produced instead of two, then the parent
3195          * is also examined and rebalanced if it is insufficient.  Every level
3196          * tries to combine the data in the same way.  If one node contains the
3197          * entire range of the tree, then that node is used as a new root node.
3198          */
3199         mas_node_count(mas, 1 + empty_count * 3);
3200         if (mas_is_err(mas))
3201                 return 0;
3202
3203         mast.orig_l = &l_mas;
3204         mast.orig_r = &r_mas;
3205         mast.bn = b_node;
3206         mast.bn->type = mte_node_type(mas->node);
3207
3208         l_mas = r_mas = *mas;
3209
3210         if (mas_next_sibling(&r_mas)) {
3211                 mas_mab_cp(&r_mas, 0, mt_slot_count(r_mas.node), b_node, b_end);
3212                 r_mas.last = r_mas.index = r_mas.max;
3213         } else {
3214                 mas_prev_sibling(&l_mas);
3215                 shift = mas_data_end(&l_mas) + 1;
3216                 mab_shift_right(b_node, shift);
3217                 mas->offset += shift;
3218                 mas_mab_cp(&l_mas, 0, shift - 1, b_node, 0);
3219                 b_node->b_end = shift + b_end;
3220                 l_mas.index = l_mas.last = l_mas.min;
3221         }
3222
3223         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, empty_count);
3224 }
3225
3226 /*
3227  * mas_destroy_rebalance() - Rebalance left-most node while destroying the maple
3228  * state.
3229  * @mas: The maple state
3230  * @end: The end of the left-most node.
3231  *
3232  * During a mass-insert event (such as forking), it may be necessary to
3233  * rebalance the left-most node when it is not sufficient.
3234  */
3235 static inline void mas_destroy_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end)
3236 {
3237         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
3238         struct maple_node reuse, *newnode, *parent, *new_left, *left, *node;
3239         struct maple_enode *eparent;
3240         unsigned char offset, tmp, split = mt_slots[mt] / 2;
3241         void __rcu **l_slots, **slots;
3242         unsigned long *l_pivs, *pivs, gap;
3243         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
3244
3245         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3246
3247         l_mas = *mas;
3248         mas_prev_sibling(&l_mas);
3249
3250         /* set up node. */
3251         if (in_rcu) {
3252                 /* Allocate for both left and right as well as parent. */
3253                 mas_node_count(mas, 3);
3254                 if (mas_is_err(mas))
3255                         return;
3256
3257                 newnode = mas_pop_node(mas);
3258         } else {
3259                 newnode = &reuse;
3260         }
3261
3262         node = mas_mn(mas);
3263         newnode->parent = node->parent;
3264         slots = ma_slots(newnode, mt);
3265         pivs = ma_pivots(newnode, mt);
3266         left = mas_mn(&l_mas);
3267         l_slots = ma_slots(left, mt);
3268         l_pivs = ma_pivots(left, mt);
3269         if (!l_slots[split])
3270                 split++;
3271         tmp = mas_data_end(&l_mas) - split;
3272
3273         memcpy(slots, l_slots + split + 1, sizeof(void *) * tmp);
3274         memcpy(pivs, l_pivs + split + 1, sizeof(unsigned long) * tmp);
3275         pivs[tmp] = l_mas.max;
3276         memcpy(slots + tmp, ma_slots(node, mt), sizeof(void *) * end);
3277         memcpy(pivs + tmp, ma_pivots(node, mt), sizeof(unsigned long) * end);
3278
3279         l_mas.max = l_pivs[split];
3280         mas->min = l_mas.max + 1;
3281         eparent = mt_mk_node(mte_parent(l_mas.node),
3282                              mas_parent_enum(&l_mas, l_mas.node));
3283         tmp += end;
3284         if (!in_rcu) {
3285                 unsigned char max_p = mt_pivots[mt];
3286                 unsigned char max_s = mt_slots[mt];
3287
3288                 if (tmp < max_p)
3289                         memset(pivs + tmp, 0,
3290                                sizeof(unsigned long *) * (max_p - tmp));
3291
3292                 if (tmp < mt_slots[mt])
3293                         memset(slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3294
3295                 memcpy(node, newnode, sizeof(struct maple_node));
3296                 ma_set_meta(node, mt, 0, tmp - 1);
3297                 mte_set_pivot(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node),
3298                               l_pivs[split]);
3299
3300                 /* Remove data from l_pivs. */
3301                 tmp = split + 1;
3302                 memset(l_pivs + tmp, 0, sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3303                 memset(l_slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3304                 ma_set_meta(left, mt, 0, split);
3305
3306                 goto done;
3307         }
3308
3309         /* RCU requires replacing both l_mas, mas, and parent. */
3310         mas->node = mt_mk_node(newnode, mt);
3311         ma_set_meta(newnode, mt, 0, tmp);
3312
3313         new_left = mas_pop_node(mas);
3314         new_left->parent = left->parent;
3315         mt = mte_node_type(l_mas.node);
3316         slots = ma_slots(new_left, mt);
3317         pivs = ma_pivots(new_left, mt);
3318         memcpy(slots, l_slots, sizeof(void *) * split);
3319         memcpy(pivs, l_pivs, sizeof(unsigned long) * split);
3320         ma_set_meta(new_left, mt, 0, split);
3321         l_mas.node = mt_mk_node(new_left, mt);
3322
3323         /* replace parent. */
3324         offset = mte_parent_slot(mas->node);
3325         mt = mas_parent_enum(&l_mas, l_mas.node);
3326         parent = mas_pop_node(mas);
3327         slots = ma_slots(parent, mt);
3328         pivs = ma_pivots(parent, mt);
3329         memcpy(parent, mte_to_node(eparent), sizeof(struct maple_node));
3330         rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
3331         rcu_assign_pointer(slots[offset - 1], l_mas.node);
3332         pivs[offset - 1] = l_mas.max;
3333         eparent = mt_mk_node(parent, mt);
3334 done:
3335         gap = mas_leaf_max_gap(mas);
3336         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(mas->node), gap);
3337         gap = mas_leaf_max_gap(&l_mas);
3338         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node), gap);
3339         mas_ascend(mas);
3340
3341         if (in_rcu)
3342                 mas_replace(mas, false);
3343
3344         mas_update_gap(mas);
3345 }
3346
3347 /*
3348  * mas_split_final_node() - Split the final node in a subtree operation.
3349  * @mast: the maple subtree state
3350  * @mas: The maple state
3351  * @height: The height of the tree in case it's a new root.
3352  */
3353 static inline bool mas_split_final_node(struct maple_subtree_state *mast,
3354                                         struct ma_state *mas, int height)
3355 {
3356         struct maple_enode *ancestor;
3357
3358         if (mte_is_root(mas->node)) {
3359                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
3360                         mast->bn->type = maple_arange_64;
3361                 else
3362                         mast->bn->type = maple_range_64;
3363                 mas->depth = height;
3364         }
3365         /*
3366          * Only a single node is used here, could be root.
3367          * The Big_node data should just fit in a single node.
3368          */
3369         ancestor = mas_new_ma_node(mas, mast->bn);
3370         mte_set_parent(mast->l->node, ancestor, mast->l->offset);
3371         mte_set_parent(mast->r->node, ancestor, mast->r->offset);
3372         mte_to_node(ancestor)->parent = mas_mn(mas)->parent;
3373
3374         mast->l->node = ancestor;
3375         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, mast->l, true);
3376         mas->offset = mast->bn->b_end - 1;
3377         return true;
3378 }
3379
3380 /*
3381  * mast_fill_bnode() - Copy data into the big node in the subtree state
3382  * @mast: The maple subtree state
3383  * @mas: the maple state
3384  * @skip: The number of entries to skip for new nodes insertion.
3385  */
3386 static inline void mast_fill_bnode(struct maple_subtree_state *mast,
3387                                          struct ma_state *mas,
3388                                          unsigned char skip)
3389 {
3390         bool cp = true;
3391         struct maple_enode *old = mas->node;
3392         unsigned char split;
3393
3394         memset(mast->bn->gap, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->gap));
3395         memset(mast->bn->slot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->slot));
3396         memset(mast->bn->pivot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->pivot));
3397         mast->bn->b_end = 0;
3398
3399         if (mte_is_root(mas->node)) {
3400                 cp = false;
3401         } else {
3402                 mas_ascend(mas);
3403                 mat_add(mast->free, old);
3404                 mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3405         }
3406
3407         if (cp && mast->l->offset)
3408                 mas_mab_cp(mas, 0, mast->l->offset - 1, mast->bn, 0);
3409
3410         split = mast->bn->b_end;
3411         mab_set_b_end(mast->bn, mast->l, mast->l->node);
3412         mast->r->offset = mast->bn->b_end;
3413         mab_set_b_end(mast->bn, mast->r, mast->r->node);
3414         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] == mas->max)
3415                 cp = false;
3416
3417         if (cp)
3418                 mas_mab_cp(mas, split + skip, mt_slot_count(mas->node) - 1,
3419                            mast->bn, mast->bn->b_end);
3420
3421         mast->bn->b_end--;
3422         mast->bn->type = mte_node_type(mas->node);
3423 }
3424
3425 /*
3426  * mast_split_data() - Split the data in the subtree state big node into regular
3427  * nodes.
3428  * @mast: The maple subtree state
3429  * @mas: The maple state
3430  * @split: The location to split the big node
3431  */
3432 static inline void mast_split_data(struct maple_subtree_state *mast,
3433            struct ma_state *mas, unsigned char split)
3434 {
3435         unsigned char p_slot;
3436
3437         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, true);
3438         mte_set_pivot(mast->r->node, 0, mast->r->max);
3439         mab_mas_cp(mast->bn, split + 1, mast->bn->b_end, mast->r, false);
3440         mast->l->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3441         mast->l->max = mast->bn->pivot[split];
3442         mast->r->min = mast->l->max + 1;
3443         if (mte_is_leaf(mas->node))
3444                 return;
3445
3446         p_slot = mast->orig_l->offset;
3447         mas_set_split_parent(mast->orig_l, mast->l->node, mast->r->node,
3448                              &p_slot, split);
3449         mas_set_split_parent(mast->orig_r, mast->l->node, mast->r->node,
3450                              &p_slot, split);
3451 }
3452
3453 /*
3454  * mas_push_data() - Instead of splitting a node, it is beneficial to push the
3455  * data to the right or left node if there is room.
3456  * @mas: The maple state
3457  * @height: The current height of the maple state
3458  * @mast: The maple subtree state
3459  * @left: Push left or not.
3460  *
3461  * Keeping the height of the tree low means faster lookups.
3462  *
3463  * Return: True if pushed, false otherwise.
3464  */
3465 static inline bool mas_push_data(struct ma_state *mas, int height,
3466                                  struct maple_subtree_state *mast, bool left)
3467 {
3468         unsigned char slot_total = mast->bn->b_end;
3469         unsigned char end, space, split;
3470
3471         MA_STATE(tmp_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3472         tmp_mas = *mas;
3473         tmp_mas.depth = mast->l->depth;
3474
3475         if (left && !mas_prev_sibling(&tmp_mas))
3476                 return false;
3477         else if (!left && !mas_next_sibling(&tmp_mas))
3478                 return false;
3479
3480         end = mas_data_end(&tmp_mas);
3481         slot_total += end;
3482         space = 2 * mt_slot_count(mas->node) - 2;
3483         /* -2 instead of -1 to ensure there isn't a triple split */
3484         if (ma_is_leaf(mast->bn->type))
3485                 space--;
3486
3487         if (mas->max == ULONG_MAX)
3488                 space--;
3489
3490         if (slot_total >= space)
3491                 return false;
3492
3493         /* Get the data; Fill mast->bn */
3494         mast->bn->b_end++;
3495         if (left) {
3496                 mab_shift_right(mast->bn, end + 1);
3497                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, 0);
3498                 mast->bn->b_end = slot_total + 1;
3499         } else {
3500                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, mast->bn->b_end);
3501         }
3502
3503         /* Configure mast for splitting of mast->bn */
3504         split = mt_slots[mast->bn->type] - 2;
3505         if (left) {
3506                 /*  Switch mas to prev node  */
3507                 mat_add(mast->free, mas->node);
3508                 *mas = tmp_mas;
3509                 /* Start using mast->l for the left side. */
3510                 tmp_mas.node = mast->l->node;
3511                 *mast->l = tmp_mas;
3512         } else {
3513                 mat_add(mast->free, tmp_mas.node);
3514                 tmp_mas.node = mast->r->node;
3515                 *mast->r = tmp_mas;
3516                 split = slot_total - split;
3517         }
3518         split = mab_no_null_split(mast->bn, split, mt_slots[mast->bn->type]);
3519         /* Update parent slot for split calculation. */
3520         if (left)
3521                 mast->orig_l->offset += end + 1;
3522
3523         mast_split_data(mast, mas, split);
3524         mast_fill_bnode(mast, mas, 2);
3525         mas_split_final_node(mast, mas, height + 1);
3526         return true;
3527 }
3528
3529 /*
3530  * mas_split() - Split data that is too big for one node into two.
3531  * @mas: The maple state
3532  * @b_node: The maple big node
3533  * Return: 1 on success, 0 on failure.
3534  */
3535 static int mas_split(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
3536 {
3537         struct maple_subtree_state mast;
3538         int height = 0;
3539         unsigned char mid_split, split = 0;
3540
3541         /*
3542          * Splitting is handled differently from any other B-tree; the Maple
3543          * Tree splits upwards.  Splitting up means that the split operation
3544          * occurs when the walk of the tree hits the leaves and not on the way
3545          * down.  The reason for splitting up is that it is impossible to know
3546          * how much space will be needed until the leaf is (or leaves are)
3547          * reached.  Since overwriting data is allowed and a range could
3548          * overwrite more than one range or result in changing one entry into 3
3549          * entries, it is impossible to know if a split is required until the
3550          * data is examined.
3551          *
3552          * Splitting is a balancing act between keeping allocations to a minimum
3553          * and avoiding a 'jitter' event where a tree is expanded to make room
3554          * for an entry followed by a contraction when the entry is removed.  To
3555          * accomplish the balance, there are empty slots remaining in both left
3556          * and right nodes after a split.
3557          */
3558         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3559         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3560         MA_STATE(prev_l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3561         MA_STATE(prev_r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3562         MA_TOPIARY(mat, mas->tree);
3563
3564         trace_ma_op(__func__, mas);
3565         mas->depth = mas_mt_height(mas);
3566         /* Allocation failures will happen early. */
3567         mas_node_count(mas, 1 + mas->depth * 2);
3568         if (mas_is_err(mas))
3569                 return 0;
3570
3571         mast.l = &l_mas;
3572         mast.r = &r_mas;
3573         mast.orig_l = &prev_l_mas;
3574         mast.orig_r = &prev_r_mas;
3575         mast.free = &mat;
3576         mast.bn = b_node;
3577
3578         while (height++ <= mas->depth) {
3579                 if (mt_slots[b_node->type] > b_node->b_end) {
3580                         mas_split_final_node(&mast, mas, height);
3581                         break;
3582                 }
3583
3584                 l_mas = r_mas = *mas;
3585                 l_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3586                 r_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3587                 /*
3588                  * Another way that 'jitter' is avoided is to terminate a split up early if the
3589                  * left or right node has space to spare.  This is referred to as "pushing left"
3590                  * or "pushing right" and is similar to the B* tree, except the nodes left or
3591                  * right can rarely be reused due to RCU, but the ripple upwards is halted which
3592                  * is a significant savings.
3593                  */
3594                 /* Try to push left. */
3595                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, true))
3596                         break;
3597
3598                 /* Try to push right. */
3599                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, false))
3600                         break;
3601
3602                 split = mab_calc_split(mas, b_node, &mid_split, prev_l_mas.min);
3603                 mast_split_data(&mast, mas, split);
3604                 /*
3605                  * Usually correct, mab_mas_cp in the above call overwrites
3606                  * r->max.
3607                  */
3608                 mast.r->max = mas->max;
3609                 mast_fill_bnode(&mast, mas, 1);
3610                 prev_l_mas = *mast.l;
3611                 prev_r_mas = *mast.r;
3612         }
3613
3614         /* Set the original node as dead */
3615         mat_add(mast.free, mas->node);
3616         mas->node = l_mas.node;
3617         mas_wmb_replace(mas, mast.free, NULL);
3618         mtree_range_walk(mas);
3619         return 1;
3620 }
3621
3622 /*
3623  * mas_reuse_node() - Reuse the node to store the data.
3624  * @wr_mas: The maple write state
3625  * @bn: The maple big node
3626  * @end: The end of the data.
3627  *
3628  * Will always return false in RCU mode.
3629  *
3630  * Return: True if node was reused, false otherwise.
3631  */
3632 static inline bool mas_reuse_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3633                           struct maple_big_node *bn, unsigned char end)
3634 {
3635         /* Need to be rcu safe. */
3636         if (mt_in_rcu(wr_mas->mas->tree))
3637                 return false;
3638
3639         if (end > bn->b_end) {
3640                 int clear = mt_slots[wr_mas->type] - bn->b_end;
3641
3642                 memset(wr_mas->slots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear--);
3643                 memset(wr_mas->pivots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear);
3644         }
3645         mab_mas_cp(bn, 0, bn->b_end, wr_mas->mas, false);
3646         return true;
3647 }
3648
3649 /*
3650  * mas_commit_b_node() - Commit the big node into the tree.
3651  * @wr_mas: The maple write state
3652  * @b_node: The maple big node
3653  * @end: The end of the data.
3654  */
3655 static noinline_for_kasan int mas_commit_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3656                             struct maple_big_node *b_node, unsigned char end)
3657 {
3658         struct maple_node *node;
3659         unsigned char b_end = b_node->b_end;
3660         enum maple_type b_type = b_node->type;
3661
3662         if ((b_end < mt_min_slots[b_type]) &&
3663             (!mte_is_root(wr_mas->mas->node)) &&
3664             (mas_mt_height(wr_mas->mas) > 1))
3665                 return mas_rebalance(wr_mas->mas, b_node);
3666
3667         if (b_end >= mt_slots[b_type])
3668                 return mas_split(wr_mas->mas, b_node);
3669
3670         if (mas_reuse_node(wr_mas, b_node, end))
3671                 goto reuse_node;
3672
3673         mas_node_count(wr_mas->mas, 1);
3674         if (mas_is_err(wr_mas->mas))
3675                 return 0;
3676
3677         node = mas_pop_node(wr_mas->mas);
3678         node->parent = mas_mn(wr_mas->mas)->parent;
3679         wr_mas->mas->node = mt_mk_node(node, b_type);
3680         mab_mas_cp(b_node, 0, b_end, wr_mas->mas, false);
3681         mas_replace(wr_mas->mas, false);
3682 reuse_node:
3683         mas_update_gap(wr_mas->mas);
3684         return 1;
3685 }
3686
3687 /*
3688  * mas_root_expand() - Expand a root to a node
3689  * @mas: The maple state
3690  * @entry: The entry to store into the tree
3691  */
3692 static inline int mas_root_expand(struct ma_state *mas, void *entry)
3693 {
3694         void *contents = mas_root_locked(mas);
3695         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3696         struct maple_node *node;
3697         void __rcu **slots;
3698         unsigned long *pivots;
3699         int slot = 0;
3700
3701         mas_node_count(mas, 1);
3702         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
3703                 return 0;
3704
3705         node = mas_pop_node(mas);
3706         pivots = ma_pivots(node, type);
3707         slots = ma_slots(node, type);
3708         node->parent = ma_parent_ptr(
3709                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3710         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3711
3712         if (mas->index) {
3713                 if (contents) {
3714                         rcu_assign_pointer(slots[slot], contents);
3715                         if (likely(mas->index > 1))
3716                                 slot++;
3717                 }
3718                 pivots[slot++] = mas->index - 1;
3719         }
3720
3721         rcu_assign_pointer(slots[slot], entry);
3722         mas->offset = slot;
3723         pivots[slot] = mas->last;
3724         if (mas->last != ULONG_MAX)
3725                 slot++;
3726         mas->depth = 1;
3727         mas_set_height(mas);
3728         ma_set_meta(node, maple_leaf_64, 0, slot);
3729         /* swap the new root into the tree */
3730         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3731         return slot;
3732 }
3733
3734 static inline void mas_store_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3735 {
3736         if (likely((mas->last != 0) || (mas->index != 0)))
3737                 mas_root_expand(mas, entry);
3738         else if (((unsigned long) (entry) & 3) == 2)
3739                 mas_root_expand(mas, entry);
3740         else {
3741                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3742                 mas->node = MAS_START;
3743         }
3744 }
3745
3746 /*
3747  * mas_is_span_wr() - Check if the write needs to be treated as a write that
3748  * spans the node.
3749  * @mas: The maple state
3750  * @piv: The pivot value being written
3751  * @type: The maple node type
3752  * @entry: The data to write
3753  *
3754  * Spanning writes are writes that start in one node and end in another OR if
3755  * the write of a %NULL will cause the node to end with a %NULL.
3756  *
3757  * Return: True if this is a spanning write, false otherwise.
3758  */
3759 static bool mas_is_span_wr(struct ma_wr_state *wr_mas)
3760 {
3761         unsigned long max;
3762         unsigned long last = wr_mas->mas->last;
3763         unsigned long piv = wr_mas->r_max;
3764         enum maple_type type = wr_mas->type;
3765         void *entry = wr_mas->entry;
3766
3767         /* Contained in this pivot */
3768         if (piv > last)
3769                 return false;
3770
3771         max = wr_mas->mas->max;
3772         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
3773                 /* Fits in the node, but may span slots. */
3774                 if (last < max)
3775                         return false;
3776
3777                 /* Writes to the end of the node but not null. */
3778                 if ((last == max) && entry)
3779                         return false;
3780
3781                 /*
3782                  * Writing ULONG_MAX is not a spanning write regardless of the
3783                  * value being written as long as the range fits in the node.
3784                  */
3785                 if ((last == ULONG_MAX) && (last == max))
3786                         return false;
3787         } else if (piv == last) {
3788                 if (entry)
3789                         return false;
3790
3791                 /* Detect spanning store wr walk */
3792                 if (last == ULONG_MAX)
3793                         return false;
3794         }
3795
3796         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, piv, entry);
3797
3798         return true;
3799 }
3800
3801 static inline void mas_wr_walk_descend(struct ma_wr_state *wr_mas)
3802 {
3803         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
3804         mas_wr_node_walk(wr_mas);
3805         wr_mas->slots = ma_slots(wr_mas->node, wr_mas->type);
3806 }
3807
3808 static inline void mas_wr_walk_traverse(struct ma_wr_state *wr_mas)
3809 {
3810         wr_mas->mas->max = wr_mas->r_max;
3811         wr_mas->mas->min = wr_mas->r_min;
3812         wr_mas->mas->node = wr_mas->content;
3813         wr_mas->mas->offset = 0;
3814         wr_mas->mas->depth++;
3815 }
3816 /*
3817  * mas_wr_walk() - Walk the tree for a write.
3818  * @wr_mas: The maple write state
3819  *
3820  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
3821  *
3822  * Return: True if it's contained in a node, false on spanning write.
3823  */
3824 static bool mas_wr_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
3825 {
3826         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3827
3828         while (true) {
3829                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3830                 if (unlikely(mas_is_span_wr(wr_mas)))
3831                         return false;
3832
3833                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3834                                                   mas->offset);
3835                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3836                         return true;
3837
3838                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3839         }
3840
3841         return true;
3842 }
3843
3844 static bool mas_wr_walk_index(struct ma_wr_state *wr_mas)
3845 {
3846         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3847
3848         while (true) {
3849                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3850                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3851                                                   mas->offset);
3852                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3853                         return true;
3854                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3855
3856         }
3857         return true;
3858 }
3859 /*
3860  * mas_extend_spanning_null() - Extend a store of a %NULL to include surrounding %NULLs.
3861  * @l_wr_mas: The left maple write state
3862  * @r_wr_mas: The right maple write state
3863  */
3864 static inline void mas_extend_spanning_null(struct ma_wr_state *l_wr_mas,
3865                                             struct ma_wr_state *r_wr_mas)
3866 {
3867         struct ma_state *r_mas = r_wr_mas->mas;
3868         struct ma_state *l_mas = l_wr_mas->mas;
3869         unsigned char l_slot;
3870
3871         l_slot = l_mas->offset;
3872         if (!l_wr_mas->content)
3873                 l_mas->index = l_wr_mas->r_min;
3874
3875         if ((l_mas->index == l_wr_mas->r_min) &&
3876                  (l_slot &&
3877                   !mas_slot_locked(l_mas, l_wr_mas->slots, l_slot - 1))) {
3878                 if (l_slot > 1)
3879                         l_mas->index = l_wr_mas->pivots[l_slot - 2] + 1;
3880                 else
3881                         l_mas->index = l_mas->min;
3882
3883                 l_mas->offset = l_slot - 1;
3884         }
3885
3886         if (!r_wr_mas->content) {
3887                 if (r_mas->last < r_wr_mas->r_max)
3888                         r_mas->last = r_wr_mas->r_max;
3889                 r_mas->offset++;
3890         } else if ((r_mas->last == r_wr_mas->r_max) &&
3891             (r_mas->last < r_mas->max) &&
3892             !mas_slot_locked(r_mas, r_wr_mas->slots, r_mas->offset + 1)) {
3893                 r_mas->last = mas_safe_pivot(r_mas, r_wr_mas->pivots,
3894                                              r_wr_mas->type, r_mas->offset + 1);
3895                 r_mas->offset++;
3896         }
3897 }
3898
3899 static inline void *mas_state_walk(struct ma_state *mas)
3900 {
3901         void *entry;
3902
3903         entry = mas_start(mas);
3904         if (mas_is_none(mas))
3905                 return NULL;
3906
3907         if (mas_is_ptr(mas))
3908                 return entry;
3909
3910         return mtree_range_walk(mas);
3911 }
3912
3913 /*
3914  * mtree_lookup_walk() - Internal quick lookup that does not keep maple state up
3915  * to date.
3916  *
3917  * @mas: The maple state.
3918  *
3919  * Note: Leaves mas in undesirable state.
3920  * Return: The entry for @mas->index or %NULL on dead node.
3921  */
3922 static inline void *mtree_lookup_walk(struct ma_state *mas)
3923 {
3924         unsigned long *pivots;
3925         unsigned char offset;
3926         struct maple_node *node;
3927         struct maple_enode *next;
3928         enum maple_type type;
3929         void __rcu **slots;
3930         unsigned char end;
3931         unsigned long max;
3932
3933         next = mas->node;
3934         max = ULONG_MAX;
3935         do {
3936                 offset = 0;
3937                 node = mte_to_node(next);
3938                 type = mte_node_type(next);
3939                 pivots = ma_pivots(node, type);
3940                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
3941                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3942                         goto dead_node;
3943                 do {
3944                         if (pivots[offset] >= mas->index) {
3945                                 max = pivots[offset];
3946                                 break;
3947                         }
3948                 } while (++offset < end);
3949
3950                 slots = ma_slots(node, type);
3951                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
3952                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3953                         goto dead_node;
3954         } while (!ma_is_leaf(type));
3955
3956         return (void *)next;
3957
3958 dead_node:
3959         mas_reset(mas);
3960         return NULL;
3961 }
3962
3963 /*
3964  * mas_new_root() - Create a new root node that only contains the entry passed
3965  * in.
3966  * @mas: The maple state
3967  * @entry: The entry to store.
3968  *
3969  * Only valid when the index == 0 and the last == ULONG_MAX
3970  *
3971  * Return 0 on error, 1 on success.
3972  */
3973 static inline int mas_new_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3974 {
3975         struct maple_enode *root = mas_root_locked(mas);
3976         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3977         struct maple_node *node;
3978         void __rcu **slots;
3979         unsigned long *pivots;
3980
3981         if (!entry && !mas->index && mas->last == ULONG_MAX) {
3982                 mas->depth = 0;
3983                 mas_set_height(mas);
3984                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3985                 mas->node = MAS_START;
3986                 goto done;
3987         }
3988
3989         mas_node_count(mas, 1);
3990         if (mas_is_err(mas))
3991                 return 0;
3992
3993         node = mas_pop_node(mas);
3994         pivots = ma_pivots(node, type);
3995         slots = ma_slots(node, type);
3996         node->parent = ma_parent_ptr(
3997                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3998         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3999         rcu_assign_pointer(slots[0], entry);
4000         pivots[0] = mas->last;
4001         mas->depth = 1;
4002         mas_set_height(mas);
4003         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
4004
4005 done:
4006         if (xa_is_node(root))
4007                 mte_destroy_walk(root, mas->tree);
4008
4009         return 1;
4010 }
4011 /*
4012  * mas_wr_spanning_store() - Create a subtree with the store operation completed
4013  * and new nodes where necessary, then place the sub-tree in the actual tree.
4014  * Note that mas is expected to point to the node which caused the store to
4015  * span.
4016  * @wr_mas: The maple write state
4017  *
4018  * Return: 0 on error, positive on success.
4019  */
4020 static inline int mas_wr_spanning_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4021 {
4022         struct maple_subtree_state mast;
4023         struct maple_big_node b_node;
4024         struct ma_state *mas;
4025         unsigned char height;
4026
4027         /* Left and Right side of spanning store */
4028         MA_STATE(l_mas, NULL, 0, 0);
4029         MA_STATE(r_mas, NULL, 0, 0);
4030
4031         MA_WR_STATE(r_wr_mas, &r_mas, wr_mas->entry);
4032         MA_WR_STATE(l_wr_mas, &l_mas, wr_mas->entry);
4033
4034         /*
4035          * A store operation that spans multiple nodes is called a spanning
4036          * store and is handled early in the store call stack by the function
4037          * mas_is_span_wr().  When a spanning store is identified, the maple
4038          * state is duplicated.  The first maple state walks the left tree path
4039          * to ``index``, the duplicate walks the right tree path to ``last``.
4040          * The data in the two nodes are combined into a single node, two nodes,
4041          * or possibly three nodes (see the 3-way split above).  A ``NULL``
4042          * written to the last entry of a node is considered a spanning store as
4043          * a rebalance is required for the operation to complete and an overflow
4044          * of data may happen.
4045          */
4046         mas = wr_mas->mas;
4047         trace_ma_op(__func__, mas);
4048
4049         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX))
4050                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4051         /*
4052          * Node rebalancing may occur due to this store, so there may be three new
4053          * entries per level plus a new root.
4054          */
4055         height = mas_mt_height(mas);
4056         mas_node_count(mas, 1 + height * 3);
4057         if (mas_is_err(mas))
4058                 return 0;
4059
4060         /*
4061          * Set up right side.  Need to get to the next offset after the spanning
4062          * store to ensure it's not NULL and to combine both the next node and
4063          * the node with the start together.
4064          */
4065         r_mas = *mas;
4066         /* Avoid overflow, walk to next slot in the tree. */
4067         if (r_mas.last + 1)
4068                 r_mas.last++;
4069
4070         r_mas.index = r_mas.last;
4071         mas_wr_walk_index(&r_wr_mas);
4072         r_mas.last = r_mas.index = mas->last;
4073
4074         /* Set up left side. */
4075         l_mas = *mas;
4076         mas_wr_walk_index(&l_wr_mas);
4077
4078         if (!wr_mas->entry) {
4079                 mas_extend_spanning_null(&l_wr_mas, &r_wr_mas);
4080                 mas->offset = l_mas.offset;
4081                 mas->index = l_mas.index;
4082                 mas->last = l_mas.last = r_mas.last;
4083         }
4084
4085         /* expanding NULLs may make this cover the entire range */
4086         if (!l_mas.index && r_mas.last == ULONG_MAX) {
4087                 mas_set_range(mas, 0, ULONG_MAX);
4088                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4089         }
4090
4091         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4092         /* Copy l_mas and store the value in b_node. */
4093         mas_store_b_node(&l_wr_mas, &b_node, l_wr_mas.node_end);
4094         /* Copy r_mas into b_node. */
4095         if (r_mas.offset <= r_wr_mas.node_end)
4096                 mas_mab_cp(&r_mas, r_mas.offset, r_wr_mas.node_end,
4097                            &b_node, b_node.b_end + 1);
4098         else
4099                 b_node.b_end++;
4100
4101         /* Stop spanning searches by searching for just index. */
4102         l_mas.index = l_mas.last = mas->index;
4103
4104         mast.bn = &b_node;
4105         mast.orig_l = &l_mas;
4106         mast.orig_r = &r_mas;
4107         /* Combine l_mas and r_mas and split them up evenly again. */
4108         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, height + 1);
4109 }
4110
4111 /*
4112  * mas_wr_node_store() - Attempt to store the value in a node
4113  * @wr_mas: The maple write state
4114  *
4115  * Attempts to reuse the node, but may allocate.
4116  *
4117  * Return: True if stored, false otherwise
4118  */
4119 static inline bool mas_wr_node_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4120 {
4121         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4122         void __rcu **dst_slots;
4123         unsigned long *dst_pivots;
4124         unsigned char dst_offset;
4125         unsigned char new_end = wr_mas->node_end;
4126         unsigned char offset;
4127         unsigned char node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4128         struct maple_node reuse, *newnode;
4129         unsigned char copy_size, max_piv = mt_pivots[wr_mas->type];
4130         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
4131
4132         offset = mas->offset;
4133         if (mas->last == wr_mas->r_max) {
4134                 /* runs right to the end of the node */
4135                 if (mas->last == mas->max)
4136                         new_end = offset;
4137                 /* don't copy this offset */
4138                 wr_mas->offset_end++;
4139         } else if (mas->last < wr_mas->r_max) {
4140                 /* new range ends in this range */
4141                 if (unlikely(wr_mas->r_max == ULONG_MAX))
4142                         mas_bulk_rebalance(mas, wr_mas->node_end, wr_mas->type);
4143
4144                 new_end++;
4145         } else {
4146                 if (wr_mas->end_piv == mas->last)
4147                         wr_mas->offset_end++;
4148
4149                 new_end -= wr_mas->offset_end - offset - 1;
4150         }
4151
4152         /* new range starts within a range */
4153         if (wr_mas->r_min < mas->index)
4154                 new_end++;
4155
4156         /* Not enough room */
4157         if (new_end >= node_slots)
4158                 return false;
4159
4160         /* Not enough data. */
4161         if (!mte_is_root(mas->node) && (new_end <= mt_min_slots[wr_mas->type]) &&
4162             !(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
4163                 return false;
4164
4165         /* set up node. */
4166         if (in_rcu) {
4167                 mas_node_count(mas, 1);
4168                 if (mas_is_err(mas))
4169                         return false;
4170
4171                 newnode = mas_pop_node(mas);
4172         } else {
4173                 memset(&reuse, 0, sizeof(struct maple_node));
4174                 newnode = &reuse;
4175         }
4176
4177         newnode->parent = mas_mn(mas)->parent;
4178         dst_pivots = ma_pivots(newnode, wr_mas->type);
4179         dst_slots = ma_slots(newnode, wr_mas->type);
4180         /* Copy from start to insert point */
4181         memcpy(dst_pivots, wr_mas->pivots, sizeof(unsigned long) * (offset + 1));
4182         memcpy(dst_slots, wr_mas->slots, sizeof(void *) * (offset + 1));
4183         dst_offset = offset;
4184
4185         /* Handle insert of new range starting after old range */
4186         if (wr_mas->r_min < mas->index) {
4187                 mas->offset++;
4188                 rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->content);
4189                 dst_pivots[dst_offset++] = mas->index - 1;
4190         }
4191
4192         /* Store the new entry and range end. */
4193         if (dst_offset < max_piv)
4194                 dst_pivots[dst_offset] = mas->last;
4195         mas->offset = dst_offset;
4196         rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->entry);
4197
4198         /*
4199          * this range wrote to the end of the node or it overwrote the rest of
4200          * the data
4201          */
4202         if (wr_mas->offset_end > wr_mas->node_end || mas->last >= mas->max) {
4203                 new_end = dst_offset;
4204                 goto done;
4205         }
4206
4207         dst_offset++;
4208         /* Copy to the end of node if necessary. */
4209         copy_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + 1;
4210         memcpy(dst_slots + dst_offset, wr_mas->slots + wr_mas->offset_end,
4211                sizeof(void *) * copy_size);
4212         if (dst_offset < max_piv) {
4213                 if (copy_size > max_piv - dst_offset)
4214                         copy_size = max_piv - dst_offset;
4215
4216                 memcpy(dst_pivots + dst_offset,
4217                        wr_mas->pivots + wr_mas->offset_end,
4218                        sizeof(unsigned long) * copy_size);
4219         }
4220
4221         if ((wr_mas->node_end == node_slots - 1) && (new_end < node_slots - 1))
4222                 dst_pivots[new_end] = mas->max;
4223
4224 done:
4225         mas_leaf_set_meta(mas, newnode, dst_pivots, maple_leaf_64, new_end);
4226         if (in_rcu) {
4227                 mte_set_node_dead(mas->node);
4228                 mas->node = mt_mk_node(newnode, wr_mas->type);
4229                 mas_replace(mas, false);
4230         } else {
4231                 memcpy(wr_mas->node, newnode, sizeof(struct maple_node));
4232         }
4233         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4234         mas_update_gap(mas);
4235         return true;
4236 }
4237
4238 /*
4239  * mas_wr_slot_store: Attempt to store a value in a slot.
4240  * @wr_mas: the maple write state
4241  *
4242  * Return: True if stored, false otherwise
4243  */
4244 static inline bool mas_wr_slot_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4245 {
4246         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4247         unsigned long lmax; /* Logical max. */
4248         unsigned char offset = mas->offset;
4249
4250         if ((wr_mas->r_max > mas->last) && ((wr_mas->r_min != mas->index) ||
4251                                   (offset != wr_mas->node_end)))
4252                 return false;
4253
4254         if (offset == wr_mas->node_end - 1)
4255                 lmax = mas->max;
4256         else
4257                 lmax = wr_mas->pivots[offset + 1];
4258
4259         /* going to overwrite too many slots. */
4260         if (lmax < mas->last)
4261                 return false;
4262
4263         if (wr_mas->r_min == mas->index) {
4264                 /* overwriting two or more ranges with one. */
4265                 if (lmax == mas->last)
4266                         return false;
4267
4268                 /* Overwriting all of offset and a portion of offset + 1. */
4269                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset], wr_mas->entry);
4270                 wr_mas->pivots[offset] = mas->last;
4271                 goto done;
4272         }
4273
4274         /* Doesn't end on the next range end. */
4275         if (lmax != mas->last)
4276                 return false;
4277
4278         /* Overwriting a portion of offset and all of offset + 1 */
4279         if ((offset + 1 < mt_pivots[wr_mas->type]) &&
4280             (wr_mas->entry || wr_mas->pivots[offset + 1]))
4281                 wr_mas->pivots[offset + 1] = mas->last;
4282
4283         rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset + 1], wr_mas->entry);
4284         wr_mas->pivots[offset] = mas->index - 1;
4285         mas->offset++; /* Keep mas accurate. */
4286
4287 done:
4288         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4289         mas_update_gap(mas);
4290         return true;
4291 }
4292
4293 static inline void mas_wr_end_piv(struct ma_wr_state *wr_mas)
4294 {
4295         while ((wr_mas->mas->last > wr_mas->end_piv) &&
4296                (wr_mas->offset_end < wr_mas->node_end))
4297                 wr_mas->end_piv = wr_mas->pivots[++wr_mas->offset_end];
4298
4299         if (wr_mas->mas->last > wr_mas->end_piv)
4300                 wr_mas->end_piv = wr_mas->mas->max;
4301 }
4302
4303 static inline void mas_wr_extend_null(struct ma_wr_state *wr_mas)
4304 {
4305         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4306
4307         if (mas->last < wr_mas->end_piv && !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end])
4308                 mas->last = wr_mas->end_piv;
4309
4310         /* Check next slot(s) if we are overwriting the end */
4311         if ((mas->last == wr_mas->end_piv) &&
4312             (wr_mas->node_end != wr_mas->offset_end) &&
4313             !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end + 1]) {
4314                 wr_mas->offset_end++;
4315                 if (wr_mas->offset_end == wr_mas->node_end)
4316                         mas->last = mas->max;
4317                 else
4318                         mas->last = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4319                 wr_mas->end_piv = mas->last;
4320         }
4321
4322         if (!wr_mas->content) {
4323                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4324                 mas->index = wr_mas->r_min;
4325         } else {
4326                 /* Check prev slot if we are overwriting the start */
4327                 if (mas->index == wr_mas->r_min && mas->offset &&
4328                     !wr_mas->slots[mas->offset - 1]) {
4329                         mas->offset--;
4330                         wr_mas->r_min = mas->index =
4331                                 mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, mas->offset);
4332                         wr_mas->r_max = wr_mas->pivots[mas->offset];
4333                 }
4334         }
4335 }
4336
4337 static inline bool mas_wr_append(struct ma_wr_state *wr_mas)
4338 {
4339         unsigned char end = wr_mas->node_end;
4340         unsigned char new_end = end + 1;
4341         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4342         unsigned char node_pivots = mt_pivots[wr_mas->type];
4343
4344         if ((mas->index != wr_mas->r_min) && (mas->last == wr_mas->r_max)) {
4345                 if (new_end < node_pivots)
4346                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4347
4348                 if (new_end < node_pivots)
4349                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4350
4351                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->entry);
4352                 mas->offset = new_end;
4353                 wr_mas->pivots[end] = mas->index - 1;
4354
4355                 return true;
4356         }
4357
4358         if ((mas->index == wr_mas->r_min) && (mas->last < wr_mas->r_max)) {
4359                 if (new_end < node_pivots)
4360                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4361
4362                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->content);
4363                 if (new_end < node_pivots)
4364                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4365
4366                 wr_mas->pivots[end] = mas->last;
4367                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[end], wr_mas->entry);
4368                 return true;
4369         }
4370
4371         return false;
4372 }
4373
4374 /*
4375  * mas_wr_bnode() - Slow path for a modification.
4376  * @wr_mas: The write maple state
4377  *
4378  * This is where split, rebalance end up.
4379  */
4380 static void mas_wr_bnode(struct ma_wr_state *wr_mas)
4381 {
4382         struct maple_big_node b_node;
4383
4384         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, 0, wr_mas->entry);
4385         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4386         mas_store_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->offset_end);
4387         mas_commit_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->node_end);
4388 }
4389
4390 static inline void mas_wr_modify(struct ma_wr_state *wr_mas)
4391 {
4392         unsigned char node_slots;
4393         unsigned char node_size;
4394         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4395
4396         /* Direct replacement */
4397         if (wr_mas->r_min == mas->index && wr_mas->r_max == mas->last) {
4398                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[mas->offset], wr_mas->entry);
4399                 if (!!wr_mas->entry ^ !!wr_mas->content)
4400                         mas_update_gap(mas);
4401                 return;
4402         }
4403
4404         /* Attempt to append */
4405         node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4406         node_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + mas->offset + 2;
4407         if (mas->max == ULONG_MAX)
4408                 node_size++;
4409
4410         /* slot and node store will not fit, go to the slow path */
4411         if (unlikely(node_size >= node_slots))
4412                 goto slow_path;
4413
4414         if (wr_mas->entry && (wr_mas->node_end < node_slots - 1) &&
4415             (mas->offset == wr_mas->node_end) && mas_wr_append(wr_mas)) {
4416                 if (!wr_mas->content || !wr_mas->entry)
4417                         mas_update_gap(mas);
4418                 return;
4419         }
4420
4421         if ((wr_mas->offset_end - mas->offset <= 1) && mas_wr_slot_store(wr_mas))
4422                 return;
4423         else if (mas_wr_node_store(wr_mas))
4424                 return;
4425
4426         if (mas_is_err(mas))
4427                 return;
4428
4429 slow_path:
4430         mas_wr_bnode(wr_mas);
4431 }
4432
4433 /*
4434  * mas_wr_store_entry() - Internal call to store a value
4435  * @mas: The maple state
4436  * @entry: The entry to store.
4437  *
4438  * Return: The contents that was stored at the index.
4439  */
4440 static inline void *mas_wr_store_entry(struct ma_wr_state *wr_mas)
4441 {
4442         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4443
4444         wr_mas->content = mas_start(mas);
4445         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4446                 mas_store_root(mas, wr_mas->entry);
4447                 return wr_mas->content;
4448         }
4449
4450         if (unlikely(!mas_wr_walk(wr_mas))) {
4451                 mas_wr_spanning_store(wr_mas);
4452                 return wr_mas->content;
4453         }
4454
4455         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4456         wr_mas->end_piv = wr_mas->r_max;
4457         mas_wr_end_piv(wr_mas);
4458
4459         if (!wr_mas->entry)
4460                 mas_wr_extend_null(wr_mas);
4461
4462         /* New root for a single pointer */
4463         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX)) {
4464                 mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4465                 return wr_mas->content;
4466         }
4467
4468         mas_wr_modify(wr_mas);
4469         return wr_mas->content;
4470 }
4471
4472 /**
4473  * mas_insert() - Internal call to insert a value
4474  * @mas: The maple state
4475  * @entry: The entry to store
4476  *
4477  * Return: %NULL or the contents that already exists at the requested index
4478  * otherwise.  The maple state needs to be checked for error conditions.
4479  */
4480 static inline void *mas_insert(struct ma_state *mas, void *entry)
4481 {
4482         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
4483
4484         /*
4485          * Inserting a new range inserts either 0, 1, or 2 pivots within the
4486          * tree.  If the insert fits exactly into an existing gap with a value
4487          * of NULL, then the slot only needs to be written with the new value.
4488          * If the range being inserted is adjacent to another range, then only a
4489          * single pivot needs to be inserted (as well as writing the entry).  If
4490          * the new range is within a gap but does not touch any other ranges,
4491          * then two pivots need to be inserted: the start - 1, and the end.  As
4492          * usual, the entry must be written.  Most operations require a new node
4493          * to be allocated and replace an existing node to ensure RCU safety,
4494          * when in RCU mode.  The exception to requiring a newly allocated node
4495          * is when inserting at the end of a node (appending).  When done
4496          * carefully, appending can reuse the node in place.
4497          */
4498         wr_mas.content = mas_start(mas);
4499         if (wr_mas.content)
4500                 goto exists;
4501
4502         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4503                 mas_store_root(mas, entry);
4504                 return NULL;
4505         }
4506
4507         /* spanning writes always overwrite something */
4508         if (!mas_wr_walk(&wr_mas))
4509                 goto exists;
4510
4511         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4512         wr_mas.offset_end = mas->offset;
4513         wr_mas.end_piv = wr_mas.r_max;
4514
4515         if (wr_mas.content || (mas->last > wr_mas.r_max))
4516                 goto exists;
4517
4518         if (!entry)
4519                 return NULL;
4520
4521         mas_wr_modify(&wr_mas);
4522         return wr_mas.content;
4523
4524 exists:
4525         mas_set_err(mas, -EEXIST);
4526         return wr_mas.content;
4527
4528 }
4529
4530 /*
4531  * mas_prev_node() - Find the prev non-null entry at the same level in the
4532  * tree.  The prev value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4533  * @mas: The maple state
4534  * @min: The lower limit to search
4535  *
4536  * The prev node value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4537  * Return: 1 if the node is dead, 0 otherwise.
4538  */
4539 static inline int mas_prev_node(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4540 {
4541         enum maple_type mt;
4542         int offset, level;
4543         void __rcu **slots;
4544         struct maple_node *node;
4545         struct maple_enode *enode;
4546         unsigned long *pivots;
4547
4548         if (mas_is_none(mas))
4549                 return 0;
4550
4551         level = 0;
4552         do {
4553                 node = mas_mn(mas);
4554                 if (ma_is_root(node))
4555                         goto no_entry;
4556
4557                 /* Walk up. */
4558                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4559                         return 1;
4560                 offset = mas->offset;
4561                 level++;
4562         } while (!offset);
4563
4564         offset--;
4565         mt = mte_node_type(mas->node);
4566         node = mas_mn(mas);
4567         slots = ma_slots(node, mt);
4568         pivots = ma_pivots(node, mt);
4569         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4570                 return 1;
4571
4572         mas->max = pivots[offset];
4573         if (offset)
4574                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4575         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4576                 return 1;
4577
4578         if (mas->max < min)
4579                 goto no_entry_min;
4580
4581         while (level > 1) {
4582                 level--;
4583                 enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4584                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4585                         return 1;
4586
4587                 mas->node = enode;
4588                 mt = mte_node_type(mas->node);
4589                 node = mas_mn(mas);
4590                 slots = ma_slots(node, mt);
4591                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4592                 offset = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4593                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4594                         return 1;
4595
4596                 if (offset)
4597                         mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4598
4599                 if (offset < mt_pivots[mt])
4600                         mas->max = pivots[offset];
4601
4602                 if (mas->max < min)
4603                         goto no_entry;
4604         }
4605
4606         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4607         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4608                 return 1;
4609
4610         mas->offset = mas_data_end(mas);
4611         if (unlikely(mte_dead_node(mas->node)))
4612                 return 1;
4613
4614         return 0;
4615
4616 no_entry_min:
4617         mas->offset = offset;
4618         if (offset)
4619                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4620 no_entry:
4621         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4622                 return 1;
4623
4624         mas->node = MAS_NONE;
4625         return 0;
4626 }
4627
4628 /*
4629  * mas_next_node() - Get the next node at the same level in the tree.
4630  * @mas: The maple state
4631  * @max: The maximum pivot value to check.
4632  *
4633  * The next value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4634  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise.
4635  */
4636 static inline int mas_next_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *node,
4637                                 unsigned long max)
4638 {
4639         unsigned long min, pivot;
4640         unsigned long *pivots;
4641         struct maple_enode *enode;
4642         int level = 0;
4643         unsigned char offset;
4644         unsigned char node_end;
4645         enum maple_type mt;
4646         void __rcu **slots;
4647
4648         if (mas->max >= max)
4649                 goto no_entry;
4650
4651         level = 0;
4652         do {
4653                 if (ma_is_root(node))
4654                         goto no_entry;
4655
4656                 min = mas->max + 1;
4657                 if (min > max)
4658                         goto no_entry;
4659
4660                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4661                         return 1;
4662
4663                 offset = mas->offset;
4664                 level++;
4665                 node = mas_mn(mas);
4666                 mt = mte_node_type(mas->node);
4667                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4668                 node_end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4669                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4670                         return 1;
4671
4672         } while (unlikely(offset == node_end));
4673
4674         slots = ma_slots(node, mt);
4675         pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, ++offset, mt);
4676         while (unlikely(level > 1)) {
4677                 /* Descend, if necessary */
4678                 enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4679                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4680                         return 1;
4681
4682                 mas->node = enode;
4683                 level--;
4684                 node = mas_mn(mas);
4685                 mt = mte_node_type(mas->node);
4686                 slots = ma_slots(node, mt);
4687                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4688                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4689                         return 1;
4690
4691                 offset = 0;
4692                 pivot = pivots[0];
4693         }
4694
4695         enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4696         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4697                 return 1;
4698
4699         mas->node = enode;
4700         mas->min = min;
4701         mas->max = pivot;
4702         return 0;
4703
4704 no_entry:
4705         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4706                 return 1;
4707
4708         mas->node = MAS_NONE;
4709         return 0;
4710 }
4711
4712 /*
4713  * mas_next_nentry() - Get the next node entry
4714  * @mas: The maple state
4715  * @max: The maximum value to check
4716  * @*range_start: Pointer to store the start of the range.
4717  *
4718  * Sets @mas->offset to the offset of the next node entry, @mas->last to the
4719  * pivot of the entry.
4720  *
4721  * Return: The next entry, %NULL otherwise
4722  */
4723 static inline void *mas_next_nentry(struct ma_state *mas,
4724             struct maple_node *node, unsigned long max, enum maple_type type)
4725 {
4726         unsigned char count;
4727         unsigned long pivot;
4728         unsigned long *pivots;
4729         void __rcu **slots;
4730         void *entry;
4731
4732         if (mas->last == mas->max) {
4733                 mas->index = mas->max;
4734                 return NULL;
4735         }
4736
4737         slots = ma_slots(node, type);
4738         pivots = ma_pivots(node, type);
4739         count = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
4740         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4741                 return NULL;
4742
4743         mas->index = mas_safe_min(mas, pivots, mas->offset);
4744         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4745                 return NULL;
4746
4747         if (mas->index > max)
4748                 return NULL;
4749
4750         if (mas->offset > count)
4751                 return NULL;
4752
4753         while (mas->offset < count) {
4754                 pivot = pivots[mas->offset];
4755                 entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4756                 if (ma_dead_node(node))
4757                         return NULL;
4758
4759                 if (entry)
4760                         goto found;
4761
4762                 if (pivot >= max)
4763                         return NULL;
4764
4765                 mas->index = pivot + 1;
4766                 mas->offset++;
4767         }
4768
4769         if (mas->index > mas->max) {
4770                 mas->index = mas->last;
4771                 return NULL;
4772         }
4773
4774         pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
4775         entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4776         if (ma_dead_node(node))
4777                 return NULL;
4778
4779         if (!pivot)
4780                 return NULL;
4781
4782         if (!entry)
4783                 return NULL;
4784
4785 found:
4786         mas->last = pivot;
4787         return entry;
4788 }
4789
4790 static inline void mas_rewalk(struct ma_state *mas, unsigned long index)
4791 {
4792 retry:
4793         mas_set(mas, index);
4794         mas_state_walk(mas);
4795         if (mas_is_start(mas))
4796                 goto retry;
4797 }
4798
4799 /*
4800  * mas_next_entry() - Internal function to get the next entry.
4801  * @mas: The maple state
4802  * @limit: The maximum range start.
4803  *
4804  * Set the @mas->node to the next entry and the range_start to
4805  * the beginning value for the entry.  Does not check beyond @limit.
4806  * Sets @mas->index and @mas->last to the limit if it is hit.
4807  * Restarts on dead nodes.
4808  *
4809  * Return: the next entry or %NULL.
4810  */
4811 static inline void *mas_next_entry(struct ma_state *mas, unsigned long limit)
4812 {
4813         void *entry = NULL;
4814         struct maple_enode *prev_node;
4815         struct maple_node *node;
4816         unsigned char offset;
4817         unsigned long last;
4818         enum maple_type mt;
4819
4820         if (mas->index > limit) {
4821                 mas->index = mas->last = limit;
4822                 mas_pause(mas);
4823                 return NULL;
4824         }
4825         last = mas->last;
4826 retry:
4827         offset = mas->offset;
4828         prev_node = mas->node;
4829         node = mas_mn(mas);
4830         mt = mte_node_type(mas->node);
4831         mas->offset++;
4832         if (unlikely(mas->offset >= mt_slots[mt])) {
4833                 mas->offset = mt_slots[mt] - 1;
4834                 goto next_node;
4835         }
4836
4837         while (!mas_is_none(mas)) {
4838                 entry = mas_next_nentry(mas, node, limit, mt);
4839                 if (unlikely(ma_dead_node(node))) {
4840                         mas_rewalk(mas, last);
4841                         goto retry;
4842                 }
4843
4844                 if (likely(entry))
4845                         return entry;
4846
4847                 if (unlikely((mas->index > limit)))
4848                         break;
4849
4850 next_node:
4851                 prev_node = mas->node;
4852                 offset = mas->offset;
4853                 if (unlikely(mas_next_node(mas, node, limit))) {
4854                         mas_rewalk(mas, last);
4855                         goto retry;
4856                 }
4857                 mas->offset = 0;
4858                 node = mas_mn(mas);
4859                 mt = mte_node_type(mas->node);
4860         }
4861
4862         mas->index = mas->last = limit;
4863         mas->offset = offset;
4864         mas->node = prev_node;
4865         return NULL;
4866 }
4867
4868 /*
4869  * mas_prev_nentry() - Get the previous node entry.
4870  * @mas: The maple state.
4871  * @limit: The lower limit to check for a value.
4872  *
4873  * Return: the entry, %NULL otherwise.
4874  */
4875 static inline void *mas_prev_nentry(struct ma_state *mas, unsigned long limit,
4876                                     unsigned long index)
4877 {
4878         unsigned long pivot, min;
4879         unsigned char offset;
4880         struct maple_node *mn;
4881         enum maple_type mt;
4882         unsigned long *pivots;
4883         void __rcu **slots;
4884         void *entry;
4885
4886 retry:
4887         if (!mas->offset)
4888                 return NULL;
4889
4890         mn = mas_mn(mas);
4891         mt = mte_node_type(mas->node);
4892         offset = mas->offset - 1;
4893         if (offset >= mt_slots[mt])
4894                 offset = mt_slots[mt] - 1;
4895
4896         slots = ma_slots(mn, mt);
4897         pivots = ma_pivots(mn, mt);
4898         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4899                 mas_rewalk(mas, index);
4900                 goto retry;
4901         }
4902
4903         if (offset == mt_pivots[mt])
4904                 pivot = mas->max;
4905         else
4906                 pivot = pivots[offset];
4907
4908         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4909                 mas_rewalk(mas, index);
4910                 goto retry;
4911         }
4912
4913         while (offset && ((!mas_slot(mas, slots, offset) && pivot >= limit) ||
4914                !pivot))
4915                 pivot = pivots[--offset];
4916
4917         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4918         entry = mas_slot(mas, slots, offset);
4919         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4920                 mas_rewalk(mas, index);
4921                 goto retry;
4922         }
4923
4924         if (likely(entry)) {
4925                 mas->offset = offset;
4926                 mas->last = pivot;
4927                 mas->index = min;
4928         }
4929         return entry;
4930 }
4931
4932 static inline void *mas_prev_entry(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4933 {
4934         void *entry;
4935
4936         if (mas->index < min) {
4937                 mas->index = mas->last = min;
4938                 mas->node = MAS_NONE;
4939                 return NULL;
4940         }
4941 retry:
4942         while (likely(!mas_is_none(mas))) {
4943                 entry = mas_prev_nentry(mas, min, mas->index);
4944                 if (unlikely(mas->last < min))
4945                         goto not_found;
4946
4947                 if (likely(entry))
4948                         return entry;
4949
4950                 if (unlikely(mas_prev_node(mas, min))) {
4951                         mas_rewalk(mas, mas->index);
4952                         goto retry;
4953                 }
4954
4955                 mas->offset++;
4956         }
4957
4958         mas->offset--;
4959 not_found:
4960         mas->index = mas->last = min;
4961         return NULL;
4962 }
4963
4964 /*
4965  * mas_rev_awalk() - Internal function.  Reverse allocation walk.  Find the
4966  * highest gap address of a given size in a given node and descend.
4967  * @mas: The maple state
4968  * @size: The needed size.
4969  *
4970  * Return: True if found in a leaf, false otherwise.
4971  *
4972  */
4973 static bool mas_rev_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
4974 {
4975         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4976         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
4977         unsigned long *pivots, *gaps;
4978         void __rcu **slots;
4979         unsigned long gap = 0;
4980         unsigned long max, min;
4981         unsigned char offset;
4982
4983         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
4984                 return true;
4985
4986         if (ma_is_dense(type)) {
4987                 /* dense nodes. */
4988                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4989                 return true;
4990         }
4991
4992         pivots = ma_pivots(node, type);
4993         slots = ma_slots(node, type);
4994         gaps = ma_gaps(node, type);
4995         offset = mas->offset;
4996         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4997         /* Skip out of bounds. */
4998         while (mas->last < min)
4999                 min = mas_safe_min(mas, pivots, --offset);
5000
5001         max = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
5002         while (mas->index <= max) {
5003                 gap = 0;
5004                 if (gaps)
5005                         gap = gaps[offset];
5006                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
5007                         gap = max - min + 1;
5008
5009                 if (gap) {
5010                         if ((size <= gap) && (size <= mas->last - min + 1))
5011                                 break;
5012
5013                         if (!gaps) {
5014                                 /* Skip the next slot, it cannot be a gap. */
5015                                 if (offset < 2)
5016                                         goto ascend;
5017
5018                                 offset -= 2;
5019                                 max = pivots[offset];
5020                                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5021                                 continue;
5022                         }
5023                 }
5024
5025                 if (!offset)
5026                         goto ascend;
5027
5028                 offset--;
5029                 max = min - 1;
5030                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5031         }
5032
5033         if (unlikely((mas->index > max) || (size - 1 > max - mas->index)))
5034                 goto no_space;
5035
5036         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
5037                 mas->offset = offset;
5038                 mas->min = min;
5039                 mas->max = min + gap - 1;
5040                 return true;
5041         }
5042
5043         /* descend, only happens under lock. */
5044         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
5045         mas->min = min;
5046         mas->max = max;
5047         mas->offset = mas_data_end(mas);
5048         return false;
5049
5050 ascend:
5051         if (!mte_is_root(mas->node))
5052                 return false;
5053
5054 no_space:
5055         mas_set_err(mas, -EBUSY);
5056         return false;
5057 }
5058
5059 static inline bool mas_anode_descend(struct ma_state *mas, unsigned long size)
5060 {
5061         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
5062         unsigned long pivot, min, gap = 0;
5063         unsigned char offset;
5064         unsigned long *gaps;
5065         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
5066         void __rcu **slots = ma_slots(mas_mn(mas), type);
5067         bool found = false;
5068
5069         if (ma_is_dense(type)) {
5070                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
5071                 return true;
5072         }
5073
5074         gaps = ma_gaps(mte_to_node(mas->node), type);
5075         offset = mas->offset;
5076         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5077         for (; offset < mt_slots[type]; offset++) {
5078                 pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
5079                 if (offset && !pivot)
5080                         break;
5081
5082                 /* Not within lower bounds */
5083                 if (mas->index > pivot)
5084                         goto next_slot;
5085
5086                 if (gaps)
5087                         gap = gaps[offset];
5088                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
5089                         gap = min(pivot, mas->last) - max(mas->index, min) + 1;
5090                 else
5091                         goto next_slot;
5092
5093                 if (gap >= size) {
5094                         if (ma_is_leaf(type)) {
5095                                 found = true;
5096                                 goto done;
5097                         }
5098                         if (mas->index <= pivot) {
5099                                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
5100                                 mas->min = min;
5101                                 mas->max = pivot;
5102                                 offset = 0;
5103                                 break;
5104                         }
5105                 }
5106 next_slot:
5107                 min = pivot + 1;
5108                 if (mas->last <= pivot) {
5109                         mas_set_err(mas, -EBUSY);
5110                         return true;
5111                 }
5112         }
5113
5114         if (mte_is_root(mas->node))
5115                 found = true;
5116 done:
5117         mas->offset = offset;
5118         return found;
5119 }
5120
5121 /**
5122  * mas_walk() - Search for @mas->index in the tree.
5123  * @mas: The maple state.
5124  *
5125  * mas->index and mas->last will be set to the range if there is a value.  If
5126  * mas->node is MAS_NONE, reset to MAS_START.
5127  *
5128  * Return: the entry at the location or %NULL.
5129  */
5130 void *mas_walk(struct ma_state *mas)
5131 {
5132         void *entry;
5133
5134 retry:
5135         entry = mas_state_walk(mas);
5136         if (mas_is_start(mas))
5137                 goto retry;
5138
5139         if (mas_is_ptr(mas)) {
5140                 if (!mas->index) {
5141                         mas->last = 0;
5142                 } else {
5143                         mas->index = 1;
5144                         mas->last = ULONG_MAX;
5145                 }
5146                 return entry;
5147         }
5148
5149         if (mas_is_none(mas)) {
5150                 mas->index = 0;
5151                 mas->last = ULONG_MAX;
5152         }
5153
5154         return entry;
5155 }
5156 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_walk);
5157
5158 static inline bool mas_rewind_node(struct ma_state *mas)
5159 {
5160         unsigned char slot;
5161
5162         do {
5163                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5164                         slot = mas->offset;
5165                         if (!slot)
5166                                 return false;
5167                 } else {
5168                         mas_ascend(mas);
5169                         slot = mas->offset;
5170                 }
5171         } while (!slot);
5172
5173         mas->offset = --slot;
5174         return true;
5175 }
5176
5177 /*
5178  * mas_skip_node() - Internal function.  Skip over a node.
5179  * @mas: The maple state.
5180  *
5181  * Return: true if there is another node, false otherwise.
5182  */
5183 static inline bool mas_skip_node(struct ma_state *mas)
5184 {
5185         if (mas_is_err(mas))
5186                 return false;
5187
5188         do {
5189                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5190                         if (mas->offset >= mas_data_end(mas)) {
5191                                 mas_set_err(mas, -EBUSY);
5192                                 return false;
5193                         }
5194                 } else {
5195                         mas_ascend(mas);
5196                 }
5197         } while (mas->offset >= mas_data_end(mas));
5198
5199         mas->offset++;
5200         return true;
5201 }
5202
5203 /*
5204  * mas_awalk() - Allocation walk.  Search from low address to high, for a gap of
5205  * @size
5206  * @mas: The maple state
5207  * @size: The size of the gap required
5208  *
5209  * Search between @mas->index and @mas->last for a gap of @size.
5210  */
5211 static inline void mas_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
5212 {
5213         struct maple_enode *last = NULL;
5214
5215         /*
5216          * There are 4 options:
5217          * go to child (descend)
5218          * go back to parent (ascend)
5219          * no gap found. (return, slot == MAPLE_NODE_SLOTS)
5220          * found the gap. (return, slot != MAPLE_NODE_SLOTS)
5221          */
5222         while (!mas_is_err(mas) && !mas_anode_descend(mas, size)) {
5223                 if (last == mas->node)
5224                         mas_skip_node(mas);
5225                 else
5226                         last = mas->node;
5227         }
5228 }
5229
5230 /*
5231  * mas_fill_gap() - Fill a located gap with @entry.
5232  * @mas: The maple state
5233  * @entry: The value to store
5234  * @slot: The offset into the node to store the @entry
5235  * @size: The size of the entry
5236  * @index: The start location
5237  */
5238 static inline void mas_fill_gap(struct ma_state *mas, void *entry,
5239                 unsigned char slot, unsigned long size, unsigned long *index)
5240 {
5241         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5242         unsigned char pslot = mte_parent_slot(mas->node);
5243         struct maple_enode *mn = mas->node;
5244         unsigned long *pivots;
5245         enum maple_type ptype;
5246         /*
5247          * mas->index is the start address for the search
5248          *  which may no longer be needed.
5249          * mas->last is the end address for the search
5250          */
5251
5252         *index = mas->index;
5253         mas->last = mas->index + size - 1;
5254
5255         /*
5256          * It is possible that using mas->max and mas->min to correctly
5257          * calculate the index and last will cause an issue in the gap
5258          * calculation, so fix the ma_state here
5259          */
5260         mas_ascend(mas);
5261         ptype = mte_node_type(mas->node);
5262         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), ptype);
5263         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, pslot, ptype);
5264         mas->min = mas_safe_min(mas, pivots, pslot);
5265         mas->node = mn;
5266         mas->offset = slot;
5267         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5268 }
5269
5270 /*
5271  * mas_sparse_area() - Internal function.  Return upper or lower limit when
5272  * searching for a gap in an empty tree.
5273  * @mas: The maple state
5274  * @min: the minimum range
5275  * @max: The maximum range
5276  * @size: The size of the gap
5277  * @fwd: Searching forward or back
5278  */
5279 static inline void mas_sparse_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5280                                 unsigned long max, unsigned long size, bool fwd)
5281 {
5282         unsigned long start = 0;
5283
5284         if (!unlikely(mas_is_none(mas)))
5285                 start++;
5286         /* mas_is_ptr */
5287
5288         if (start < min)
5289                 start = min;
5290
5291         if (fwd) {
5292                 mas->index = start;
5293                 mas->last = start + size - 1;
5294                 return;
5295         }
5296
5297         mas->index = max;
5298 }
5299
5300 /*
5301  * mas_empty_area() - Get the lowest address within the range that is
5302  * sufficient for the size requested.
5303  * @mas: The maple state
5304  * @min: The lowest value of the range
5305  * @max: The highest value of the range
5306  * @size: The size needed
5307  */
5308 int mas_empty_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5309                 unsigned long max, unsigned long size)
5310 {
5311         unsigned char offset;
5312         unsigned long *pivots;
5313         enum maple_type mt;
5314
5315         if (mas_is_start(mas))
5316                 mas_start(mas);
5317         else if (mas->offset >= 2)
5318                 mas->offset -= 2;
5319         else if (!mas_skip_node(mas))
5320                 return -EBUSY;
5321
5322         /* Empty set */
5323         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5324                 mas_sparse_area(mas, min, max, size, true);
5325                 return 0;
5326         }
5327
5328         /* The start of the window can only be within these values */
5329         mas->index = min;
5330         mas->last = max;
5331         mas_awalk(mas, size);
5332
5333         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5334                 return xa_err(mas->node);
5335
5336         offset = mas->offset;
5337         if (unlikely(offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5338                 return -EBUSY;
5339
5340         mt = mte_node_type(mas->node);
5341         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), mt);
5342         if (offset)
5343                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
5344
5345         if (offset < mt_pivots[mt])
5346                 mas->max = pivots[offset];
5347
5348         if (mas->index < mas->min)
5349                 mas->index = mas->min;
5350
5351         mas->last = mas->index + size - 1;
5352         return 0;
5353 }
5354 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area);
5355
5356 /*
5357  * mas_empty_area_rev() - Get the highest address within the range that is
5358  * sufficient for the size requested.
5359  * @mas: The maple state
5360  * @min: The lowest value of the range
5361  * @max: The highest value of the range
5362  * @size: The size needed
5363  */
5364 int mas_empty_area_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5365                 unsigned long max, unsigned long size)
5366 {
5367         struct maple_enode *last = mas->node;
5368
5369         if (mas_is_start(mas)) {
5370                 mas_start(mas);
5371                 mas->offset = mas_data_end(mas);
5372         } else if (mas->offset >= 2) {
5373                 mas->offset -= 2;
5374         } else if (!mas_rewind_node(mas)) {
5375                 return -EBUSY;
5376         }
5377
5378         /* Empty set. */
5379         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5380                 mas_sparse_area(mas, min, max, size, false);
5381                 return 0;
5382         }
5383
5384         /* The start of the window can only be within these values. */
5385         mas->index = min;
5386         mas->last = max;
5387
5388         while (!mas_rev_awalk(mas, size)) {
5389                 if (last == mas->node) {
5390                         if (!mas_rewind_node(mas))
5391                                 return -EBUSY;
5392                 } else {
5393                         last = mas->node;
5394                 }
5395         }
5396
5397         if (mas_is_err(mas))
5398                 return xa_err(mas->node);
5399
5400         if (unlikely(mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5401                 return -EBUSY;
5402
5403         /*
5404          * mas_rev_awalk() has set mas->min and mas->max to the gap values.  If
5405          * the maximum is outside the window we are searching, then use the last
5406          * location in the search.
5407          * mas->max and mas->min is the range of the gap.
5408          * mas->index and mas->last are currently set to the search range.
5409          */
5410
5411         /* Trim the upper limit to the max. */
5412         if (mas->max <= mas->last)
5413                 mas->last = mas->max;
5414
5415         mas->index = mas->last - size + 1;
5416         return 0;
5417 }
5418 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area_rev);
5419
5420 static inline int mas_alloc(struct ma_state *mas, void *entry,
5421                 unsigned long size, unsigned long *index)
5422 {
5423         unsigned long min;
5424
5425         mas_start(mas);
5426         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5427                 mas_root_expand(mas, entry);
5428                 if (mas_is_err(mas))
5429                         return xa_err(mas->node);
5430
5431                 if (!mas->index)
5432                         return mte_pivot(mas->node, 0);
5433                 return mte_pivot(mas->node, 1);
5434         }
5435
5436         /* Must be walking a tree. */
5437         mas_awalk(mas, size);
5438         if (mas_is_err(mas))
5439                 return xa_err(mas->node);
5440
5441         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5442                 goto no_gap;
5443
5444         /*
5445          * At this point, mas->node points to the right node and we have an
5446          * offset that has a sufficient gap.
5447          */
5448         min = mas->min;
5449         if (mas->offset)
5450                 min = mte_pivot(mas->node, mas->offset - 1) + 1;
5451
5452         if (mas->index < min)
5453                 mas->index = min;
5454
5455         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5456         return 0;
5457
5458 no_gap:
5459         return -EBUSY;
5460 }
5461
5462 static inline int mas_rev_alloc(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5463                                 unsigned long max, void *entry,
5464                                 unsigned long size, unsigned long *index)
5465 {
5466         int ret = 0;
5467
5468         ret = mas_empty_area_rev(mas, min, max, size);
5469         if (ret)
5470                 return ret;
5471
5472         if (mas_is_err(mas))
5473                 return xa_err(mas->node);
5474
5475         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5476                 goto no_gap;
5477
5478         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5479         return 0;
5480
5481 no_gap:
5482         return -EBUSY;
5483 }
5484
5485 /*
5486  * mte_dead_leaves() - Mark all leaves of a node as dead.
5487  * @mas: The maple state
5488  * @slots: Pointer to the slot array
5489  * @type: The maple node type
5490  *
5491  * Must hold the write lock.
5492  *
5493  * Return: The number of leaves marked as dead.
5494  */
5495 static inline
5496 unsigned char mte_dead_leaves(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5497                               void __rcu **slots)
5498 {
5499         struct maple_node *node;
5500         enum maple_type type;
5501         void *entry;
5502         int offset;
5503
5504         for (offset = 0; offset < mt_slot_count(enode); offset++) {
5505                 entry = mt_slot(mt, slots, offset);
5506                 type = mte_node_type(entry);
5507                 node = mte_to_node(entry);
5508                 /* Use both node and type to catch LE & BE metadata */
5509                 if (!node || !type)
5510                         break;
5511
5512                 mte_set_node_dead(entry);
5513                 node->type = type;
5514                 rcu_assign_pointer(slots[offset], node);
5515         }
5516
5517         return offset;
5518 }
5519
5520 /**
5521  * mte_dead_walk() - Walk down a dead tree to just before the leaves
5522  * @enode: The maple encoded node
5523  * @offset: The starting offset
5524  *
5525  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5526  */
5527 static void __rcu **mte_dead_walk(struct maple_enode **enode, unsigned char offset)
5528 {
5529         struct maple_node *node, *next;
5530         void __rcu **slots = NULL;
5531
5532         next = mte_to_node(*enode);
5533         do {
5534                 *enode = ma_enode_ptr(next);
5535                 node = mte_to_node(*enode);
5536                 slots = ma_slots(node, node->type);
5537                 next = rcu_dereference_protected(slots[offset],
5538                                         lock_is_held(&rcu_callback_map));
5539                 offset = 0;
5540         } while (!ma_is_leaf(next->type));
5541
5542         return slots;
5543 }
5544
5545 /**
5546  * mt_free_walk() - Walk & free a tree in the RCU callback context
5547  * @head: The RCU head that's within the node.
5548  *
5549  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5550  */
5551 static void mt_free_walk(struct rcu_head *head)
5552 {
5553         void __rcu **slots;
5554         struct maple_node *node, *start;
5555         struct maple_enode *enode;
5556         unsigned char offset;
5557         enum maple_type type;
5558
5559         node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
5560
5561         if (ma_is_leaf(node->type))
5562                 goto free_leaf;
5563
5564         start = node;
5565         enode = mt_mk_node(node, node->type);
5566         slots = mte_dead_walk(&enode, 0);
5567         node = mte_to_node(enode);
5568         do {
5569                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5570                 offset = node->parent_slot + 1;
5571                 enode = node->piv_parent;
5572                 if (mte_to_node(enode) == node)
5573                         goto free_leaf;
5574
5575                 type = mte_node_type(enode);
5576                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5577                 if ((offset < mt_slots[type]) &&
5578                     rcu_dereference_protected(slots[offset],
5579                                               lock_is_held(&rcu_callback_map)))
5580                         slots = mte_dead_walk(&enode, offset);
5581                 node = mte_to_node(enode);
5582         } while ((node != start) || (node->slot_len < offset));
5583
5584         slots = ma_slots(node, node->type);
5585         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5586
5587 free_leaf:
5588         mt_free_rcu(&node->rcu);
5589 }
5590
5591 static inline void __rcu **mte_destroy_descend(struct maple_enode **enode,
5592         struct maple_tree *mt, struct maple_enode *prev, unsigned char offset)
5593 {
5594         struct maple_node *node;
5595         struct maple_enode *next = *enode;
5596         void __rcu **slots = NULL;
5597         enum maple_type type;
5598         unsigned char next_offset = 0;
5599
5600         do {
5601                 *enode = next;
5602                 node = mte_to_node(*enode);
5603                 type = mte_node_type(*enode);
5604                 slots = ma_slots(node, type);
5605                 next = mt_slot_locked(mt, slots, next_offset);
5606                 if ((mte_dead_node(next)))
5607                         next = mt_slot_locked(mt, slots, ++next_offset);
5608
5609                 mte_set_node_dead(*enode);
5610                 node->type = type;
5611                 node->piv_parent = prev;
5612                 node->parent_slot = offset;
5613                 offset = next_offset;
5614                 next_offset = 0;
5615                 prev = *enode;
5616         } while (!mte_is_leaf(next));
5617
5618         return slots;
5619 }
5620
5621 static void mt_destroy_walk(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5622                             bool free)
5623 {
5624         void __rcu **slots;
5625         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5626         struct maple_enode *start;
5627
5628         if (mte_is_leaf(enode)) {
5629                 node->type = mte_node_type(enode);
5630                 goto free_leaf;
5631         }
5632
5633         start = enode;
5634         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, start, 0);
5635         node = mte_to_node(enode); // Updated in the above call.
5636         do {
5637                 enum maple_type type;
5638                 unsigned char offset;
5639                 struct maple_enode *parent, *tmp;
5640
5641                 node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5642                 if (free)
5643                         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5644                 offset = node->parent_slot + 1;
5645                 enode = node->piv_parent;
5646                 if (mte_to_node(enode) == node)
5647                         goto free_leaf;
5648
5649                 type = mte_node_type(enode);
5650                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5651                 if (offset >= mt_slots[type])
5652                         goto next;
5653
5654                 tmp = mt_slot_locked(mt, slots, offset);
5655                 if (mte_node_type(tmp) && mte_to_node(tmp)) {
5656                         parent = enode;
5657                         enode = tmp;
5658                         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, parent, offset);
5659                 }
5660 next:
5661                 node = mte_to_node(enode);
5662         } while (start != enode);
5663
5664         node = mte_to_node(enode);
5665         node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5666         if (free)
5667                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5668
5669 free_leaf:
5670         if (free)
5671                 mt_free_rcu(&node->rcu);
5672         else
5673                 mt_clear_meta(mt, node, node->type);
5674 }
5675
5676 /*
5677  * mte_destroy_walk() - Free a tree or sub-tree.
5678  * @enode: the encoded maple node (maple_enode) to start
5679  * @mt: the tree to free - needed for node types.
5680  *
5681  * Must hold the write lock.
5682  */
5683 static inline void mte_destroy_walk(struct maple_enode *enode,
5684                                     struct maple_tree *mt)
5685 {
5686         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5687
5688         if (mt_in_rcu(mt)) {
5689                 mt_destroy_walk(enode, mt, false);
5690                 call_rcu(&node->rcu, mt_free_walk);
5691         } else {
5692                 mt_destroy_walk(enode, mt, true);
5693         }
5694 }
5695
5696 static void mas_wr_store_setup(struct ma_wr_state *wr_mas)
5697 {
5698         if (unlikely(mas_is_paused(wr_mas->mas)))
5699                 mas_reset(wr_mas->mas);
5700
5701         if (!mas_is_start(wr_mas->mas)) {
5702                 if (mas_is_none(wr_mas->mas)) {
5703                         mas_reset(wr_mas->mas);
5704                 } else {
5705                         wr_mas->r_max = wr_mas->mas->max;
5706                         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
5707                         if (mas_is_span_wr(wr_mas))
5708                                 mas_reset(wr_mas->mas);
5709                 }
5710         }
5711 }
5712
5713 /* Interface */
5714
5715 /**
5716  * mas_store() - Store an @entry.
5717  * @mas: The maple state.
5718  * @entry: The entry to store.
5719  *
5720  * The @mas->index and @mas->last is used to set the range for the @entry.
5721  * Note: The @mas should have pre-allocated entries to ensure there is memory to
5722  * store the entry.  Please see mas_expected_entries()/mas_destroy() for more details.
5723  *
5724  * Return: the first entry between mas->index and mas->last or %NULL.
5725  */
5726 void *mas_store(struct ma_state *mas, void *entry)
5727 {
5728         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5729
5730         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5731 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
5732         if (mas->index > mas->last)
5733                 pr_err("Error %lu > %lu %p\n", mas->index, mas->last, entry);
5734         MT_BUG_ON(mas->tree, mas->index > mas->last);
5735         if (mas->index > mas->last) {
5736                 mas_set_err(mas, -EINVAL);
5737                 return NULL;
5738         }
5739
5740 #endif
5741
5742         /*
5743          * Storing is the same operation as insert with the added caveat that it
5744          * can overwrite entries.  Although this seems simple enough, one may
5745          * want to examine what happens if a single store operation was to
5746          * overwrite multiple entries within a self-balancing B-Tree.
5747          */
5748         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5749         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5750         return wr_mas.content;
5751 }
5752 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store);
5753
5754 /**
5755  * mas_store_gfp() - Store a value into the tree.
5756  * @mas: The maple state
5757  * @entry: The entry to store
5758  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations if necessary.
5759  *
5760  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
5761  * be allocated.
5762  */
5763 int mas_store_gfp(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5764 {
5765         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5766
5767         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5768         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5769 retry:
5770         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5771         if (unlikely(mas_nomem(mas, gfp)))
5772                 goto retry;
5773
5774         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5775                 return xa_err(mas->node);
5776
5777         return 0;
5778 }
5779 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_gfp);
5780
5781 /**
5782  * mas_store_prealloc() - Store a value into the tree using memory
5783  * preallocated in the maple state.
5784  * @mas: The maple state
5785  * @entry: The entry to store.
5786  */
5787 void mas_store_prealloc(struct ma_state *mas, void *entry)
5788 {
5789         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5790
5791         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5792         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5793         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5794         BUG_ON(mas_is_err(mas));
5795         mas_destroy(mas);
5796 }
5797 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_prealloc);
5798
5799 /**
5800  * mas_preallocate() - Preallocate enough nodes for a store operation
5801  * @mas: The maple state
5802  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
5803  *
5804  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5805  */
5806 int mas_preallocate(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
5807 {
5808         int ret;
5809
5810         mas_node_count_gfp(mas, 1 + mas_mt_height(mas) * 3, gfp);
5811         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5812         if (likely(!mas_is_err(mas)))
5813                 return 0;
5814
5815         mas_set_alloc_req(mas, 0);
5816         ret = xa_err(mas->node);
5817         mas_reset(mas);
5818         mas_destroy(mas);
5819         mas_reset(mas);
5820         return ret;
5821 }
5822
5823 /*
5824  * mas_destroy() - destroy a maple state.
5825  * @mas: The maple state
5826  *
5827  * Upon completion, check the left-most node and rebalance against the node to
5828  * the right if necessary.  Frees any allocated nodes associated with this maple
5829  * state.
5830  */
5831 void mas_destroy(struct ma_state *mas)
5832 {
5833         struct maple_alloc *node;
5834         unsigned long total;
5835
5836         /*
5837          * When using mas_for_each() to insert an expected number of elements,
5838          * it is possible that the number inserted is less than the expected
5839          * number.  To fix an invalid final node, a check is performed here to
5840          * rebalance the previous node with the final node.
5841          */
5842         if (mas->mas_flags & MA_STATE_REBALANCE) {
5843                 unsigned char end;
5844
5845                 if (mas_is_start(mas))
5846                         mas_start(mas);
5847
5848                 mtree_range_walk(mas);
5849                 end = mas_data_end(mas) + 1;
5850                 if (end < mt_min_slot_count(mas->node) - 1)
5851                         mas_destroy_rebalance(mas, end);
5852
5853                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
5854         }
5855         mas->mas_flags &= ~(MA_STATE_BULK|MA_STATE_PREALLOC);
5856
5857         total = mas_allocated(mas);
5858         while (total) {
5859                 node = mas->alloc;
5860                 mas->alloc = node->slot[0];
5861                 if (node->node_count > 1) {
5862                         size_t count = node->node_count - 1;
5863
5864                         mt_free_bulk(count, (void __rcu **)&node->slot[1]);
5865                         total -= count;
5866                 }
5867                 kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
5868                 total--;
5869         }
5870
5871         mas->alloc = NULL;
5872 }
5873 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_destroy);
5874
5875 /*
5876  * mas_expected_entries() - Set the expected number of entries that will be inserted.
5877  * @mas: The maple state
5878  * @nr_entries: The number of expected entries.
5879  *
5880  * This will attempt to pre-allocate enough nodes to store the expected number
5881  * of entries.  The allocations will occur using the bulk allocator interface
5882  * for speed.  Please call mas_destroy() on the @mas after inserting the entries
5883  * to ensure any unused nodes are freed.
5884  *
5885  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5886  */
5887 int mas_expected_entries(struct ma_state *mas, unsigned long nr_entries)
5888 {
5889         int nonleaf_cap = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 2;
5890         struct maple_enode *enode = mas->node;
5891         int nr_nodes;
5892         int ret;
5893
5894         /*
5895          * Sometimes it is necessary to duplicate a tree to a new tree, such as
5896          * forking a process and duplicating the VMAs from one tree to a new
5897          * tree.  When such a situation arises, it is known that the new tree is
5898          * not going to be used until the entire tree is populated.  For
5899          * performance reasons, it is best to use a bulk load with RCU disabled.
5900          * This allows for optimistic splitting that favours the left and reuse
5901          * of nodes during the operation.
5902          */
5903
5904         /* Optimize splitting for bulk insert in-order */
5905         mas->mas_flags |= MA_STATE_BULK;
5906
5907         /*
5908          * Avoid overflow, assume a gap between each entry and a trailing null.
5909          * If this is wrong, it just means allocation can happen during
5910          * insertion of entries.
5911          */
5912         nr_nodes = max(nr_entries, nr_entries * 2 + 1);
5913         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
5914                 nonleaf_cap = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2;
5915
5916         /* Leaves; reduce slots to keep space for expansion */
5917         nr_nodes = DIV_ROUND_UP(nr_nodes, MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2);
5918         /* Internal nodes */
5919         nr_nodes += DIV_ROUND_UP(nr_nodes, nonleaf_cap);
5920         /* Add working room for split (2 nodes) + new parents */
5921         mas_node_count(mas, nr_nodes + 3);
5922
5923         /* Detect if allocations run out */
5924         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5925
5926         if (!mas_is_err(mas))
5927                 return 0;
5928
5929         ret = xa_err(mas->node);
5930         mas->node = enode;
5931         mas_destroy(mas);
5932         return ret;
5933
5934 }
5935 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_expected_entries);
5936
5937 /**
5938  * mas_next() - Get the next entry.
5939  * @mas: The maple state
5940  * @max: The maximum index to check.
5941  *
5942  * Returns the next entry after @mas->index.
5943  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5944  * Can return the zero entry.
5945  *
5946  * Return: The next entry or %NULL
5947  */
5948 void *mas_next(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5949 {
5950         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5951                 mas->node = MAS_START;
5952
5953         if (mas_is_start(mas))
5954                 mas_walk(mas); /* Retries on dead nodes handled by mas_walk */
5955
5956         if (mas_is_ptr(mas)) {
5957                 if (!mas->index) {
5958                         mas->index = 1;
5959                         mas->last = ULONG_MAX;
5960                 }
5961                 return NULL;
5962         }
5963
5964         if (mas->last == ULONG_MAX)
5965                 return NULL;
5966
5967         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
5968         return mas_next_entry(mas, max);
5969 }
5970 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next);
5971
5972 /**
5973  * mt_next() - get the next value in the maple tree
5974  * @mt: The maple tree
5975  * @index: The start index
5976  * @max: The maximum index to check
5977  *
5978  * Return: The entry at @index or higher, or %NULL if nothing is found.
5979  */
5980 void *mt_next(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long max)
5981 {
5982         void *entry = NULL;
5983         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5984
5985         rcu_read_lock();
5986         entry = mas_next(&mas, max);
5987         rcu_read_unlock();
5988         return entry;
5989 }
5990 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_next);
5991
5992 /**
5993  * mas_prev() - Get the previous entry
5994  * @mas: The maple state
5995  * @min: The minimum value to check.
5996  *
5997  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5998  * Will reset mas to MAS_START if the node is MAS_NONE.  Will stop on not
5999  * searchable nodes.
6000  *
6001  * Return: the previous value or %NULL.
6002  */
6003 void *mas_prev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6004 {
6005         if (!mas->index) {
6006                 /* Nothing comes before 0 */
6007                 mas->last = 0;
6008                 mas->node = MAS_NONE;
6009                 return NULL;
6010         }
6011
6012         if (unlikely(mas_is_ptr(mas)))
6013                 return NULL;
6014
6015         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
6016                 mas->node = MAS_START;
6017
6018         if (mas_is_start(mas)) {
6019                 mas_walk(mas);
6020                 if (!mas->index)
6021                         return NULL;
6022         }
6023
6024         if (mas_is_ptr(mas)) {
6025                 if (!mas->index) {
6026                         mas->last = 0;
6027                         return NULL;
6028                 }
6029
6030                 mas->index = mas->last = 0;
6031                 return mas_root_locked(mas);
6032         }
6033         return mas_prev_entry(mas, min);
6034 }
6035 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev);
6036
6037 /**
6038  * mt_prev() - get the previous value in the maple tree
6039  * @mt: The maple tree
6040  * @index: The start index
6041  * @min: The minimum index to check
6042  *
6043  * Return: The entry at @index or lower, or %NULL if nothing is found.
6044  */
6045 void *mt_prev(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long min)
6046 {
6047         void *entry = NULL;
6048         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6049
6050         rcu_read_lock();
6051         entry = mas_prev(&mas, min);
6052         rcu_read_unlock();
6053         return entry;
6054 }
6055 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_prev);
6056
6057 /**
6058  * mas_pause() - Pause a mas_find/mas_for_each to drop the lock.
6059  * @mas: The maple state to pause
6060  *
6061  * Some users need to pause a walk and drop the lock they're holding in
6062  * order to yield to a higher priority thread or carry out an operation
6063  * on an entry.  Those users should call this function before they drop
6064  * the lock.  It resets the @mas to be suitable for the next iteration
6065  * of the loop after the user has reacquired the lock.  If most entries
6066  * found during a walk require you to call mas_pause(), the mt_for_each()
6067  * iterator may be more appropriate.
6068  *
6069  */
6070 void mas_pause(struct ma_state *mas)
6071 {
6072         mas->node = MAS_PAUSE;
6073 }
6074 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_pause);
6075
6076 /**
6077  * mas_find() - On the first call, find the entry at or after mas->index up to
6078  * %max.  Otherwise, find the entry after mas->index.
6079  * @mas: The maple state
6080  * @max: The maximum value to check.
6081  *
6082  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6083  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6084  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6085  *
6086  * Return: The entry or %NULL.
6087  */
6088 void *mas_find(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6089 {
6090         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
6091                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
6092                         mas->node = MAS_NONE;
6093                         return NULL;
6094                 }
6095                 mas->node = MAS_START;
6096                 mas->index = ++mas->last;
6097         }
6098
6099         if (unlikely(mas_is_none(mas)))
6100                 mas->node = MAS_START;
6101
6102         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6103                 /* First run or continue */
6104                 void *entry;
6105
6106                 if (mas->index > max)
6107                         return NULL;
6108
6109                 entry = mas_walk(mas);
6110                 if (entry)
6111                         return entry;
6112         }
6113
6114         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6115                 return NULL;
6116
6117         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
6118         return mas_next_entry(mas, max);
6119 }
6120 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find);
6121
6122 /**
6123  * mas_find_rev: On the first call, find the first non-null entry at or below
6124  * mas->index down to %min.  Otherwise find the first non-null entry below
6125  * mas->index down to %min.
6126  * @mas: The maple state
6127  * @min: The minimum value to check.
6128  *
6129  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6130  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6131  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6132  *
6133  * Return: The entry or %NULL.
6134  */
6135 void *mas_find_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6136 {
6137         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
6138                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
6139                         mas->node = MAS_NONE;
6140                         return NULL;
6141                 }
6142                 mas->node = MAS_START;
6143                 mas->last = --mas->index;
6144         }
6145
6146         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6147                 /* First run or continue */
6148                 void *entry;
6149
6150                 if (mas->index < min)
6151                         return NULL;
6152
6153                 entry = mas_walk(mas);
6154                 if (entry)
6155                         return entry;
6156         }
6157
6158         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6159                 return NULL;
6160
6161         if (mas->index < min)
6162                 return NULL;
6163
6164         /* Retries on dead nodes handled by mas_prev_entry */
6165         return mas_prev_entry(mas, min);
6166 }
6167 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_rev);
6168
6169 /**
6170  * mas_erase() - Find the range in which index resides and erase the entire
6171  * range.
6172  * @mas: The maple state
6173  *
6174  * Must hold the write lock.
6175  * Searches for @mas->index, sets @mas->index and @mas->last to the range and
6176  * erases that range.
6177  *
6178  * Return: the entry that was erased or %NULL, @mas->index and @mas->last are updated.
6179  */
6180 void *mas_erase(struct ma_state *mas)
6181 {
6182         void *entry;
6183         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, NULL);
6184
6185         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
6186                 mas->node = MAS_START;
6187
6188         /* Retry unnecessary when holding the write lock. */
6189         entry = mas_state_walk(mas);
6190         if (!entry)
6191                 return NULL;
6192
6193 write_retry:
6194         /* Must reset to ensure spanning writes of last slot are detected */
6195         mas_reset(mas);
6196         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
6197         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6198         if (mas_nomem(mas, GFP_KERNEL))
6199                 goto write_retry;
6200
6201         return entry;
6202 }
6203 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_erase);
6204
6205 /**
6206  * mas_nomem() - Check if there was an error allocating and do the allocation
6207  * if necessary If there are allocations, then free them.
6208  * @mas: The maple state
6209  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6210  * Return: true on allocation, false otherwise.
6211  */
6212 bool mas_nomem(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
6213         __must_hold(mas->tree->lock)
6214 {
6215         if (likely(mas->node != MA_ERROR(-ENOMEM))) {
6216                 mas_destroy(mas);
6217                 return false;
6218         }
6219
6220         if (gfpflags_allow_blocking(gfp) && !mt_external_lock(mas->tree)) {
6221                 mtree_unlock(mas->tree);
6222                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6223                 mtree_lock(mas->tree);
6224         } else {
6225                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6226         }
6227
6228         if (!mas_allocated(mas))
6229                 return false;
6230
6231         mas->node = MAS_START;
6232         return true;
6233 }
6234
6235 void __init maple_tree_init(void)
6236 {
6237         maple_node_cache = kmem_cache_create("maple_node",
6238                         sizeof(struct maple_node), sizeof(struct maple_node),
6239                         SLAB_PANIC, NULL);
6240 }
6241
6242 /**
6243  * mtree_load() - Load a value stored in a maple tree
6244  * @mt: The maple tree
6245  * @index: The index to load
6246  *
6247  * Return: the entry or %NULL
6248  */
6249 void *mtree_load(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6250 {
6251         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6252         void *entry;
6253
6254         trace_ma_read(__func__, &mas);
6255         rcu_read_lock();
6256 retry:
6257         entry = mas_start(&mas);
6258         if (unlikely(mas_is_none(&mas)))
6259                 goto unlock;
6260
6261         if (unlikely(mas_is_ptr(&mas))) {
6262                 if (index)
6263                         entry = NULL;
6264
6265                 goto unlock;
6266         }
6267
6268         entry = mtree_lookup_walk(&mas);
6269         if (!entry && unlikely(mas_is_start(&mas)))
6270                 goto retry;
6271 unlock:
6272         rcu_read_unlock();
6273         if (xa_is_zero(entry))
6274                 return NULL;
6275
6276         return entry;
6277 }
6278 EXPORT_SYMBOL(mtree_load);
6279
6280 /**
6281  * mtree_store_range() - Store an entry at a given range.
6282  * @mt: The maple tree
6283  * @index: The start of the range
6284  * @last: The end of the range
6285  * @entry: The entry to store
6286  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6287  *
6288  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6289  * be allocated.
6290  */
6291 int mtree_store_range(struct maple_tree *mt, unsigned long index,
6292                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6293 {
6294         MA_STATE(mas, mt, index, last);
6295         MA_WR_STATE(wr_mas, &mas, entry);
6296
6297         trace_ma_write(__func__, &mas, 0, entry);
6298         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6299                 return -EINVAL;
6300
6301         if (index > last)
6302                 return -EINVAL;
6303
6304         mtree_lock(mt);
6305 retry:
6306         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6307         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6308                 goto retry;
6309
6310         mtree_unlock(mt);
6311         if (mas_is_err(&mas))
6312                 return xa_err(mas.node);
6313
6314         return 0;
6315 }
6316 EXPORT_SYMBOL(mtree_store_range);
6317
6318 /**
6319  * mtree_store() - Store an entry at a given index.
6320  * @mt: The maple tree
6321  * @index: The index to store the value
6322  * @entry: The entry to store
6323  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6324  *
6325  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6326  * be allocated.
6327  */
6328 int mtree_store(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6329                  gfp_t gfp)
6330 {
6331         return mtree_store_range(mt, index, index, entry, gfp);
6332 }
6333 EXPORT_SYMBOL(mtree_store);
6334
6335 /**
6336  * mtree_insert_range() - Insert an entry at a give range if there is no value.
6337  * @mt: The maple tree
6338  * @first: The start of the range
6339  * @last: The end of the range
6340  * @entry: The entry to store
6341  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6342  *
6343  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6344  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6345  */
6346 int mtree_insert_range(struct maple_tree *mt, unsigned long first,
6347                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6348 {
6349         MA_STATE(ms, mt, first, last);
6350
6351         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6352                 return -EINVAL;
6353
6354         if (first > last)
6355                 return -EINVAL;
6356
6357         mtree_lock(mt);
6358 retry:
6359         mas_insert(&ms, entry);
6360         if (mas_nomem(&ms, gfp))
6361                 goto retry;
6362
6363         mtree_unlock(mt);
6364         if (mas_is_err(&ms))
6365                 return xa_err(ms.node);
6366
6367         return 0;
6368 }
6369 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert_range);
6370
6371 /**
6372  * mtree_insert() - Insert an entry at a give index if there is no value.
6373  * @mt: The maple tree
6374  * @index : The index to store the value
6375  * @entry: The entry to store
6376  * @gfp: The FGP_FLAGS to use for allocations.
6377  *
6378  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6379  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6380  */
6381 int mtree_insert(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6382                  gfp_t gfp)
6383 {
6384         return mtree_insert_range(mt, index, index, entry, gfp);
6385 }
6386 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert);
6387
6388 int mtree_alloc_range(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6389                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6390                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6391 {
6392         int ret = 0;
6393
6394         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6395         if (!mt_is_alloc(mt))
6396                 return -EINVAL;
6397
6398         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6399                 return -EINVAL;
6400
6401         if (min > max)
6402                 return -EINVAL;
6403
6404         if (max < size)
6405                 return -EINVAL;
6406
6407         if (!size)
6408                 return -EINVAL;
6409
6410         mtree_lock(mt);
6411 retry:
6412         mas.offset = 0;
6413         mas.index = min;
6414         mas.last = max - size;
6415         ret = mas_alloc(&mas, entry, size, startp);
6416         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6417                 goto retry;
6418
6419         mtree_unlock(mt);
6420         return ret;
6421 }
6422 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_range);
6423
6424 int mtree_alloc_rrange(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6425                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6426                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6427 {
6428         int ret = 0;
6429
6430         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6431         if (!mt_is_alloc(mt))
6432                 return -EINVAL;
6433
6434         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6435                 return -EINVAL;
6436
6437         if (min >= max)
6438                 return -EINVAL;
6439
6440         if (max < size - 1)
6441                 return -EINVAL;
6442
6443         if (!size)
6444                 return -EINVAL;
6445
6446         mtree_lock(mt);
6447 retry:
6448         ret = mas_rev_alloc(&mas, min, max, entry, size, startp);
6449         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6450                 goto retry;
6451
6452         mtree_unlock(mt);
6453         return ret;
6454 }
6455 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_rrange);
6456
6457 /**
6458  * mtree_erase() - Find an index and erase the entire range.
6459  * @mt: The maple tree
6460  * @index: The index to erase
6461  *
6462  * Erasing is the same as a walk to an entry then a store of a NULL to that
6463  * ENTIRE range.  In fact, it is implemented as such using the advanced API.
6464  *
6465  * Return: The entry stored at the @index or %NULL
6466  */
6467 void *mtree_erase(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6468 {
6469         void *entry = NULL;
6470
6471         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6472         trace_ma_op(__func__, &mas);
6473
6474         mtree_lock(mt);
6475         entry = mas_erase(&mas);
6476         mtree_unlock(mt);
6477
6478         return entry;
6479 }
6480 EXPORT_SYMBOL(mtree_erase);
6481
6482 /**
6483  * __mt_destroy() - Walk and free all nodes of a locked maple tree.
6484  * @mt: The maple tree
6485  *
6486  * Note: Does not handle locking.
6487  */
6488 void __mt_destroy(struct maple_tree *mt)
6489 {
6490         void *root = mt_root_locked(mt);
6491
6492         rcu_assign_pointer(mt->ma_root, NULL);
6493         if (xa_is_node(root))
6494                 mte_destroy_walk(root, mt);
6495
6496         mt->ma_flags = 0;
6497 }
6498 EXPORT_SYMBOL_GPL(__mt_destroy);
6499
6500 /**
6501  * mtree_destroy() - Destroy a maple tree
6502  * @mt: The maple tree
6503  *
6504  * Frees all resources used by the tree.  Handles locking.
6505  */
6506 void mtree_destroy(struct maple_tree *mt)
6507 {
6508         mtree_lock(mt);
6509         __mt_destroy(mt);
6510         mtree_unlock(mt);
6511 }
6512 EXPORT_SYMBOL(mtree_destroy);
6513
6514 /**
6515  * mt_find() - Search from the start up until an entry is found.
6516  * @mt: The maple tree
6517  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6518  * @max: The maximum value to check
6519  *
6520  * Handles locking.  @index will be incremented to one beyond the range.
6521  *
6522  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6523  */
6524 void *mt_find(struct maple_tree *mt, unsigned long *index, unsigned long max)
6525 {
6526         MA_STATE(mas, mt, *index, *index);
6527         void *entry;
6528 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6529         unsigned long copy = *index;
6530 #endif
6531
6532         trace_ma_read(__func__, &mas);
6533
6534         if ((*index) > max)
6535                 return NULL;
6536
6537         rcu_read_lock();
6538 retry:
6539         entry = mas_state_walk(&mas);
6540         if (mas_is_start(&mas))
6541                 goto retry;
6542
6543         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6544                 entry = NULL;
6545
6546         if (entry)
6547                 goto unlock;
6548
6549         while (mas_searchable(&mas) && (mas.index < max)) {
6550                 entry = mas_next_entry(&mas, max);
6551                 if (likely(entry && !xa_is_zero(entry)))
6552                         break;
6553         }
6554
6555         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6556                 entry = NULL;
6557 unlock:
6558         rcu_read_unlock();
6559         if (likely(entry)) {
6560                 *index = mas.last + 1;
6561 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6562                 if ((*index) && (*index) <= copy)
6563                         pr_err("index not increased! %lx <= %lx\n",
6564                                *index, copy);
6565                 MT_BUG_ON(mt, (*index) && ((*index) <= copy));
6566 #endif
6567         }
6568
6569         return entry;
6570 }
6571 EXPORT_SYMBOL(mt_find);
6572
6573 /**
6574  * mt_find_after() - Search from the start up until an entry is found.
6575  * @mt: The maple tree
6576  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6577  * @max: The maximum value to check
6578  *
6579  * Handles locking, detects wrapping on index == 0
6580  *
6581  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6582  */
6583 void *mt_find_after(struct maple_tree *mt, unsigned long *index,
6584                     unsigned long max)
6585 {
6586         if (!(*index))
6587                 return NULL;
6588
6589         return mt_find(mt, index, max);
6590 }
6591 EXPORT_SYMBOL(mt_find_after);
6592
6593 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6594 atomic_t maple_tree_tests_run;
6595 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_run);
6596 atomic_t maple_tree_tests_passed;
6597 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_passed);
6598
6599 #ifndef __KERNEL__
6600 extern void kmem_cache_set_non_kernel(struct kmem_cache *, unsigned int);
6601 void mt_set_non_kernel(unsigned int val)
6602 {
6603         kmem_cache_set_non_kernel(maple_node_cache, val);
6604 }
6605
6606 extern unsigned long kmem_cache_get_alloc(struct kmem_cache *);
6607 unsigned long mt_get_alloc_size(void)
6608 {
6609         return kmem_cache_get_alloc(maple_node_cache);
6610 }
6611
6612 extern void kmem_cache_zero_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6613 void mt_zero_nr_tallocated(void)
6614 {
6615         kmem_cache_zero_nr_tallocated(maple_node_cache);
6616 }
6617
6618 extern unsigned int kmem_cache_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6619 unsigned int mt_nr_tallocated(void)
6620 {
6621         return kmem_cache_nr_tallocated(maple_node_cache);
6622 }
6623
6624 extern unsigned int kmem_cache_nr_allocated(struct kmem_cache *);
6625 unsigned int mt_nr_allocated(void)
6626 {
6627         return kmem_cache_nr_allocated(maple_node_cache);
6628 }
6629
6630 /*
6631  * mas_dead_node() - Check if the maple state is pointing to a dead node.
6632  * @mas: The maple state
6633  * @index: The index to restore in @mas.
6634  *
6635  * Used in test code.
6636  * Return: 1 if @mas has been reset to MAS_START, 0 otherwise.
6637  */
6638 static inline int mas_dead_node(struct ma_state *mas, unsigned long index)
6639 {
6640         if (unlikely(!mas_searchable(mas) || mas_is_start(mas)))
6641                 return 0;
6642
6643         if (likely(!mte_dead_node(mas->node)))
6644                 return 0;
6645
6646         mas_rewalk(mas, index);
6647         return 1;
6648 }
6649
6650 void mt_cache_shrink(void)
6651 {
6652 }
6653 #else
6654 /*
6655  * mt_cache_shrink() - For testing, don't use this.
6656  *
6657  * Certain testcases can trigger an OOM when combined with other memory
6658  * debugging configuration options.  This function is used to reduce the
6659  * possibility of an out of memory even due to kmem_cache objects remaining
6660  * around for longer than usual.
6661  */
6662 void mt_cache_shrink(void)
6663 {
6664         kmem_cache_shrink(maple_node_cache);
6665
6666 }
6667 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_cache_shrink);
6668
6669 #endif /* not defined __KERNEL__ */
6670 /*
6671  * mas_get_slot() - Get the entry in the maple state node stored at @offset.
6672  * @mas: The maple state
6673  * @offset: The offset into the slot array to fetch.
6674  *
6675  * Return: The entry stored at @offset.
6676  */
6677 static inline struct maple_enode *mas_get_slot(struct ma_state *mas,
6678                 unsigned char offset)
6679 {
6680         return mas_slot(mas, ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node)),
6681                         offset);
6682 }
6683
6684
6685 /*
6686  * mas_first_entry() - Go the first leaf and find the first entry.
6687  * @mas: the maple state.
6688  * @limit: the maximum index to check.
6689  * @*r_start: Pointer to set to the range start.
6690  *
6691  * Sets mas->offset to the offset of the entry, r_start to the range minimum.
6692  *
6693  * Return: The first entry or MAS_NONE.
6694  */
6695 static inline void *mas_first_entry(struct ma_state *mas, struct maple_node *mn,
6696                 unsigned long limit, enum maple_type mt)
6697
6698 {
6699         unsigned long max;
6700         unsigned long *pivots;
6701         void __rcu **slots;
6702         void *entry = NULL;
6703
6704         mas->index = mas->min;
6705         if (mas->index > limit)
6706                 goto none;
6707
6708         max = mas->max;
6709         mas->offset = 0;
6710         while (likely(!ma_is_leaf(mt))) {
6711                 MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6712                 slots = ma_slots(mn, mt);
6713                 entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6714                 pivots = ma_pivots(mn, mt);
6715                 if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6716                         return NULL;
6717                 max = pivots[0];
6718                 mas->node = entry;
6719                 mn = mas_mn(mas);
6720                 mt = mte_node_type(mas->node);
6721         }
6722         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6723
6724         mas->max = max;
6725         slots = ma_slots(mn, mt);
6726         entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6727         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6728                 return NULL;
6729
6730         /* Slot 0 or 1 must be set */
6731         if (mas->index > limit)
6732                 goto none;
6733
6734         if (likely(entry))
6735                 return entry;
6736
6737         mas->offset = 1;
6738         entry = mas_slot(mas, slots, 1);
6739         pivots = ma_pivots(mn, mt);
6740         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6741                 return NULL;
6742
6743         mas->index = pivots[0] + 1;
6744         if (mas->index > limit)
6745                 goto none;
6746
6747         if (likely(entry))
6748                 return entry;
6749
6750 none:
6751         if (likely(!ma_dead_node(mn)))
6752                 mas->node = MAS_NONE;
6753         return NULL;
6754 }
6755
6756 /* Depth first search, post-order */
6757 static void mas_dfs_postorder(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6758 {
6759
6760         struct maple_enode *p = MAS_NONE, *mn = mas->node;
6761         unsigned long p_min, p_max;
6762
6763         mas_next_node(mas, mas_mn(mas), max);
6764         if (!mas_is_none(mas))
6765                 return;
6766
6767         if (mte_is_root(mn))
6768                 return;
6769
6770         mas->node = mn;
6771         mas_ascend(mas);
6772         while (mas->node != MAS_NONE) {
6773                 p = mas->node;
6774                 p_min = mas->min;
6775                 p_max = mas->max;
6776                 mas_prev_node(mas, 0);
6777         }
6778
6779         if (p == MAS_NONE)
6780                 return;
6781
6782         mas->node = p;
6783         mas->max = p_max;
6784         mas->min = p_min;
6785 }
6786
6787 /* Tree validations */
6788 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6789                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth);
6790 static void mt_dump_range(unsigned long min, unsigned long max,
6791                           unsigned int depth)
6792 {
6793         static const char spaces[] = "                                ";
6794
6795         if (min == max)
6796                 pr_info("%.*s%lu: ", depth * 2, spaces, min);
6797         else
6798                 pr_info("%.*s%lu-%lu: ", depth * 2, spaces, min, max);
6799 }
6800
6801 static void mt_dump_entry(void *entry, unsigned long min, unsigned long max,
6802                           unsigned int depth)
6803 {
6804         mt_dump_range(min, max, depth);
6805
6806         if (xa_is_value(entry))
6807                 pr_cont("value %ld (0x%lx) [%p]\n", xa_to_value(entry),
6808                                 xa_to_value(entry), entry);
6809         else if (xa_is_zero(entry))
6810                 pr_cont("zero (%ld)\n", xa_to_internal(entry));
6811         else if (mt_is_reserved(entry))
6812                 pr_cont("UNKNOWN ENTRY (%p)\n", entry);
6813         else
6814                 pr_cont("%p\n", entry);
6815 }
6816
6817 static void mt_dump_range64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6818                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6819 {
6820         struct maple_range_64 *node = &mte_to_node(entry)->mr64;
6821         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6822         unsigned long first = min;
6823         int i;
6824
6825         pr_cont(" contents: ");
6826         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1; i++)
6827                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6828         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6829         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS; i++) {
6830                 unsigned long last = max;
6831
6832                 if (i < (MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1))
6833                         last = node->pivot[i];
6834                 else if (!node->slot[i] && max != mt_node_max(entry))
6835                         break;
6836                 if (last == 0 && i > 0)
6837                         break;
6838                 if (leaf)
6839                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6840                                         first, last, depth + 1);
6841                 else if (node->slot[i])
6842                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6843                                         first, last, depth + 1);
6844
6845                 if (last == max)
6846                         break;
6847                 if (last > max) {
6848                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6849                                         node, last, max, i);
6850                         break;
6851                 }
6852                 first = last + 1;
6853         }
6854 }
6855
6856 static void mt_dump_arange64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6857                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6858 {
6859         struct maple_arange_64 *node = &mte_to_node(entry)->ma64;
6860         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6861         unsigned long first = min;
6862         int i;
6863
6864         pr_cont(" contents: ");
6865         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++)
6866                 pr_cont("%lu ", node->gap[i]);
6867         pr_cont("| %02X %02X| ", node->meta.end, node->meta.gap);
6868         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1; i++)
6869                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6870         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6871         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++) {
6872                 unsigned long last = max;
6873
6874                 if (i < (MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1))
6875                         last = node->pivot[i];
6876                 else if (!node->slot[i])
6877                         break;
6878                 if (last == 0 && i > 0)
6879                         break;
6880                 if (leaf)
6881                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6882                                         first, last, depth + 1);
6883                 else if (node->slot[i])
6884                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6885                                         first, last, depth + 1);
6886
6887                 if (last == max)
6888                         break;
6889                 if (last > max) {
6890                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6891                                         node, last, max, i);
6892                         break;
6893                 }
6894                 first = last + 1;
6895         }
6896 }
6897
6898 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6899                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6900 {
6901         struct maple_node *node = mte_to_node(entry);
6902         unsigned int type = mte_node_type(entry);
6903         unsigned int i;
6904
6905         mt_dump_range(min, max, depth);
6906
6907         pr_cont("node %p depth %d type %d parent %p", node, depth, type,
6908                         node ? node->parent : NULL);
6909         switch (type) {
6910         case maple_dense:
6911                 pr_cont("\n");
6912                 for (i = 0; i < MAPLE_NODE_SLOTS; i++) {
6913                         if (min + i > max)
6914                                 pr_cont("OUT OF RANGE: ");
6915                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6916                                         min + i, min + i, depth);
6917                 }
6918                 break;
6919         case maple_leaf_64:
6920         case maple_range_64:
6921                 mt_dump_range64(mt, entry, min, max, depth);
6922                 break;
6923         case maple_arange_64:
6924                 mt_dump_arange64(mt, entry, min, max, depth);
6925                 break;
6926
6927         default:
6928                 pr_cont(" UNKNOWN TYPE\n");
6929         }
6930 }
6931
6932 void mt_dump(const struct maple_tree *mt)
6933 {
6934         void *entry = rcu_dereference_check(mt->ma_root, mt_locked(mt));
6935
6936         pr_info("maple_tree(%p) flags %X, height %u root %p\n",
6937                  mt, mt->ma_flags, mt_height(mt), entry);
6938         if (!xa_is_node(entry))
6939                 mt_dump_entry(entry, 0, 0, 0);
6940         else if (entry)
6941                 mt_dump_node(mt, entry, 0, mt_node_max(entry), 0);
6942 }
6943 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_dump);
6944
6945 /*
6946  * Calculate the maximum gap in a node and check if that's what is reported in
6947  * the parent (unless root).
6948  */
6949 static void mas_validate_gaps(struct ma_state *mas)
6950 {
6951         struct maple_enode *mte = mas->node;
6952         struct maple_node *p_mn;
6953         unsigned long gap = 0, max_gap = 0;
6954         unsigned long p_end, p_start = mas->min;
6955         unsigned char p_slot;
6956         unsigned long *gaps = NULL;
6957         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6958         int i;
6959
6960         if (ma_is_dense(mte_node_type(mte))) {
6961                 for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6962                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6963                                 if (gap > max_gap)
6964                                         max_gap = gap;
6965                                 gap = 0;
6966                                 continue;
6967                         }
6968                         gap++;
6969                 }
6970                 goto counted;
6971         }
6972
6973         gaps = ma_gaps(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6974         for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6975                 p_end = mas_logical_pivot(mas, pivots, i, mte_node_type(mte));
6976
6977                 if (!gaps) {
6978                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6979                                 gap = 0;
6980                                 goto not_empty;
6981                         }
6982
6983                         gap += p_end - p_start + 1;
6984                 } else {
6985                         void *entry = mas_get_slot(mas, i);
6986
6987                         gap = gaps[i];
6988                         if (!entry) {
6989                                 if (gap != p_end - p_start + 1) {
6990                                         pr_err("%p[%u] -> %p %lu != %lu - %lu + 1\n",
6991                                                 mas_mn(mas), i,
6992                                                 mas_get_slot(mas, i), gap,
6993                                                 p_end, p_start);
6994                                         mt_dump(mas->tree);
6995
6996                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
6997                                                 gap != p_end - p_start + 1);
6998                                 }
6999                         } else {
7000                                 if (gap > p_end - p_start + 1) {
7001                                         pr_err("%p[%u] %lu >= %lu - %lu + 1 (%lu)\n",
7002                                         mas_mn(mas), i, gap, p_end, p_start,
7003                                         p_end - p_start + 1);
7004                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
7005                                                 gap > p_end - p_start + 1);
7006                                 }
7007                         }
7008                 }
7009
7010                 if (gap > max_gap)
7011                         max_gap = gap;
7012 not_empty:
7013                 p_start = p_end + 1;
7014                 if (p_end >= mas->max)
7015                         break;
7016         }
7017
7018 counted:
7019         if (mte_is_root(mte))
7020                 return;
7021
7022         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
7023         p_mn = mte_parent(mte);
7024         MT_BUG_ON(mas->tree, max_gap > mas->max);
7025         if (ma_gaps(p_mn, mas_parent_enum(mas, mte))[p_slot] != max_gap) {
7026                 pr_err("gap %p[%u] != %lu\n", p_mn, p_slot, max_gap);
7027                 mt_dump(mas->tree);
7028         }
7029
7030         MT_BUG_ON(mas->tree,
7031                   ma_gaps(p_mn, mas_parent_enum(mas, mte))[p_slot] != max_gap);
7032 }
7033
7034 static void mas_validate_parent_slot(struct ma_state *mas)
7035 {
7036         struct maple_node *parent;
7037         struct maple_enode *node;
7038         enum maple_type p_type = mas_parent_enum(mas, mas->node);
7039         unsigned char p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
7040         void __rcu **slots;
7041         int i;
7042
7043         if (mte_is_root(mas->node))
7044                 return;
7045
7046         parent = mte_parent(mas->node);
7047         slots = ma_slots(parent, p_type);
7048         MT_BUG_ON(mas->tree, mas_mn(mas) == parent);
7049
7050         /* Check prev/next parent slot for duplicate node entry */
7051
7052         for (i = 0; i < mt_slots[p_type]; i++) {
7053                 node = mas_slot(mas, slots, i);
7054                 if (i == p_slot) {
7055                         if (node != mas->node)
7056                                 pr_err("parent %p[%u] does not have %p\n",
7057                                         parent, i, mas_mn(mas));
7058                         MT_BUG_ON(mas->tree, node != mas->node);
7059                 } else if (node == mas->node) {
7060                         pr_err("Invalid child %p at parent %p[%u] p_slot %u\n",
7061                                mas_mn(mas), parent, i, p_slot);
7062                         MT_BUG_ON(mas->tree, node == mas->node);
7063                 }
7064         }
7065 }
7066
7067 static void mas_validate_child_slot(struct ma_state *mas)
7068 {
7069         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7070         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7071         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mas->node), type);
7072         struct maple_enode *child;
7073         unsigned char i;
7074
7075         if (mte_is_leaf(mas->node))
7076                 return;
7077
7078         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7079                 child = mas_slot(mas, slots, i);
7080                 if (!pivots[i] || pivots[i] == mas->max)
7081                         break;
7082
7083                 if (!child)
7084                         break;
7085
7086                 if (mte_parent_slot(child) != i) {
7087                         pr_err("Slot error at %p[%u]: child %p has pslot %u\n",
7088                                mas_mn(mas), i, mte_to_node(child),
7089                                mte_parent_slot(child));
7090                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7091                 }
7092
7093                 if (mte_parent(child) != mte_to_node(mas->node)) {
7094                         pr_err("child %p has parent %p not %p\n",
7095                                mte_to_node(child), mte_parent(child),
7096                                mte_to_node(mas->node));
7097                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7098                 }
7099         }
7100 }
7101
7102 /*
7103  * Validate all pivots are within mas->min and mas->max.
7104  */
7105 static void mas_validate_limits(struct ma_state *mas)
7106 {
7107         int i;
7108         unsigned long prev_piv = 0;
7109         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7110         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7111         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
7112
7113         /* all limits are fine here. */
7114         if (mte_is_root(mas->node))
7115                 return;
7116
7117         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7118                 unsigned long piv;
7119
7120                 piv = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, type);
7121
7122                 if (!piv && (i != 0))
7123                         break;
7124
7125                 if (!mte_is_leaf(mas->node)) {
7126                         void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7127
7128                         if (!entry)
7129                                 pr_err("%p[%u] cannot be null\n",
7130                                        mas_mn(mas), i);
7131
7132                         MT_BUG_ON(mas->tree, !entry);
7133                 }
7134
7135                 if (prev_piv > piv) {
7136                         pr_err("%p[%u] piv %lu < prev_piv %lu\n",
7137                                 mas_mn(mas), i, piv, prev_piv);
7138                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < prev_piv);
7139                 }
7140
7141                 if (piv < mas->min) {
7142                         pr_err("%p[%u] %lu < %lu\n", mas_mn(mas), i,
7143                                 piv, mas->min);
7144                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < mas->min);
7145                 }
7146                 if (piv > mas->max) {
7147                         pr_err("%p[%u] %lu > %lu\n", mas_mn(mas), i,
7148                                 piv, mas->max);
7149                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv > mas->max);
7150                 }
7151                 prev_piv = piv;
7152                 if (piv == mas->max)
7153                         break;
7154         }
7155         for (i += 1; i < mt_slots[type]; i++) {
7156                 void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7157
7158                 if (entry && (i != mt_slots[type] - 1)) {
7159                         pr_err("%p[%u] should not have entry %p\n", mas_mn(mas),
7160                                i, entry);
7161                         MT_BUG_ON(mas->tree, entry != NULL);
7162                 }
7163
7164                 if (i < mt_pivots[type]) {
7165                         unsigned long piv = pivots[i];
7166
7167                         if (!piv)
7168                                 continue;
7169
7170                         pr_err("%p[%u] should not have piv %lu\n",
7171                                mas_mn(mas), i, piv);
7172                         MT_BUG_ON(mas->tree, i < mt_pivots[type] - 1);
7173                 }
7174         }
7175 }
7176
7177 static void mt_validate_nulls(struct maple_tree *mt)
7178 {
7179         void *entry, *last = (void *)1;
7180         unsigned char offset = 0;
7181         void __rcu **slots;
7182         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7183
7184         mas_start(&mas);
7185         if (mas_is_none(&mas) || (mas.node == MAS_ROOT))
7186                 return;
7187
7188         while (!mte_is_leaf(mas.node))
7189                 mas_descend(&mas);
7190
7191         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), mte_node_type(mas.node));
7192         do {
7193                 entry = mas_slot(&mas, slots, offset);
7194                 if (!last && !entry) {
7195                         pr_err("Sequential nulls end at %p[%u]\n",
7196                                 mas_mn(&mas), offset);
7197                 }
7198                 MT_BUG_ON(mt, !last && !entry);
7199                 last = entry;
7200                 if (offset == mas_data_end(&mas)) {
7201                         mas_next_node(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX);
7202                         if (mas_is_none(&mas))
7203                                 return;
7204                         offset = 0;
7205                         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node),
7206                                          mte_node_type(mas.node));
7207                 } else {
7208                         offset++;
7209                 }
7210
7211         } while (!mas_is_none(&mas));
7212 }
7213
7214 /*
7215  * validate a maple tree by checking:
7216  * 1. The limits (pivots are within mas->min to mas->max)
7217  * 2. The gap is correctly set in the parents
7218  */
7219 void mt_validate(struct maple_tree *mt)
7220 {
7221         unsigned char end;
7222
7223         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7224         rcu_read_lock();
7225         mas_start(&mas);
7226         if (!mas_searchable(&mas))
7227                 goto done;
7228
7229         mas_first_entry(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX, mte_node_type(mas.node));
7230         while (!mas_is_none(&mas)) {
7231                 MT_BUG_ON(mas.tree, mte_dead_node(mas.node));
7232                 if (!mte_is_root(mas.node)) {
7233                         end = mas_data_end(&mas);
7234                         if ((end < mt_min_slot_count(mas.node)) &&
7235                             (mas.max != ULONG_MAX)) {
7236                                 pr_err("Invalid size %u of %p\n", end,
7237                                 mas_mn(&mas));
7238                                 MT_BUG_ON(mas.tree, 1);
7239                         }
7240
7241                 }
7242                 mas_validate_parent_slot(&mas);
7243                 mas_validate_child_slot(&mas);
7244                 mas_validate_limits(&mas);
7245                 if (mt_is_alloc(mt))
7246                         mas_validate_gaps(&mas);
7247                 mas_dfs_postorder(&mas, ULONG_MAX);
7248         }
7249         mt_validate_nulls(mt);
7250 done:
7251         rcu_read_unlock();
7252
7253 }
7254 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_validate);
7255
7256 #endif /* CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE */