Merge tag 'usb-6.8-rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/gregkh/usb
[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  * Copyright (c) 2023 ByteDance
8  * Author: Peng Zhang <zhangpeng.00@bytedance.com>
9  */
10
11 /*
12  * DOC: Interesting implementation details of the Maple Tree
13  *
14  * Each node type has a number of slots for entries and a number of slots for
15  * pivots.  In the case of dense nodes, the pivots are implied by the position
16  * and are simply the slot index + the minimum of the node.
17  *
18  * In regular B-Tree terms, pivots are called keys.  The term pivot is used to
19  * indicate that the tree is specifying ranges.  Pivots may appear in the
20  * subtree with an entry attached to the value whereas keys are unique to a
21  * specific position of a B-tree.  Pivot values are inclusive of the slot with
22  * the same index.
23  *
24  *
25  * The following illustrates the layout of a range64 nodes slots and pivots.
26  *
27  *
28  *  Slots -> | 0 | 1 | 2 | ... | 12 | 13 | 14 | 15 |
29  *           ┬   ┬   ┬   ┬     ┬    ┬    ┬    ┬    ┬
30  *           │   │   │   │     │    │    │    │    └─ Implied maximum
31  *           │   │   │   │     │    │    │    └─ Pivot 14
32  *           │   │   │   │     │    │    └─ Pivot 13
33  *           │   │   │   │     │    └─ Pivot 12
34  *           │   │   │   │     └─ Pivot 11
35  *           │   │   │   └─ Pivot 2
36  *           │   │   └─ Pivot 1
37  *           │   └─ Pivot 0
38  *           └─  Implied minimum
39  *
40  * Slot contents:
41  *  Internal (non-leaf) nodes contain pointers to other nodes.
42  *  Leaf nodes contain entries.
43  *
44  * The location of interest is often referred to as an offset.  All offsets have
45  * a slot, but the last offset has an implied pivot from the node above (or
46  * UINT_MAX for the root node.
47  *
48  * Ranges complicate certain write activities.  When modifying any of
49  * the B-tree variants, it is known that one entry will either be added or
50  * deleted.  When modifying the Maple Tree, one store operation may overwrite
51  * the entire data set, or one half of the tree, or the middle half of the tree.
52  *
53  */
54
55
56 #include <linux/maple_tree.h>
57 #include <linux/xarray.h>
58 #include <linux/types.h>
59 #include <linux/export.h>
60 #include <linux/slab.h>
61 #include <linux/limits.h>
62 #include <asm/barrier.h>
63
64 #define CREATE_TRACE_POINTS
65 #include <trace/events/maple_tree.h>
66
67 #define MA_ROOT_PARENT 1
68
69 /*
70  * Maple state flags
71  * * MA_STATE_BULK              - Bulk insert mode
72  * * MA_STATE_REBALANCE         - Indicate a rebalance during bulk insert
73  * * MA_STATE_PREALLOC          - Preallocated nodes, WARN_ON allocation
74  */
75 #define MA_STATE_BULK           1
76 #define MA_STATE_REBALANCE      2
77 #define MA_STATE_PREALLOC       4
78
79 #define ma_parent_ptr(x) ((struct maple_pnode *)(x))
80 #define mas_tree_parent(x) ((unsigned long)(x->tree) | MA_ROOT_PARENT)
81 #define ma_mnode_ptr(x) ((struct maple_node *)(x))
82 #define ma_enode_ptr(x) ((struct maple_enode *)(x))
83 static struct kmem_cache *maple_node_cache;
84
85 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
86 static const unsigned long mt_max[] = {
87         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS,
88         [maple_leaf_64]         = ULONG_MAX,
89         [maple_range_64]        = ULONG_MAX,
90         [maple_arange_64]       = ULONG_MAX,
91 };
92 #define mt_node_max(x) mt_max[mte_node_type(x)]
93 #endif
94
95 static const unsigned char mt_slots[] = {
96         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS,
97         [maple_leaf_64]         = MAPLE_RANGE64_SLOTS,
98         [maple_range_64]        = MAPLE_RANGE64_SLOTS,
99         [maple_arange_64]       = MAPLE_ARANGE64_SLOTS,
100 };
101 #define mt_slot_count(x) mt_slots[mte_node_type(x)]
102
103 static const unsigned char mt_pivots[] = {
104         [maple_dense]           = 0,
105         [maple_leaf_64]         = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1,
106         [maple_range_64]        = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1,
107         [maple_arange_64]       = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1,
108 };
109 #define mt_pivot_count(x) mt_pivots[mte_node_type(x)]
110
111 static const unsigned char mt_min_slots[] = {
112         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS / 2,
113         [maple_leaf_64]         = (MAPLE_RANGE64_SLOTS / 2) - 2,
114         [maple_range_64]        = (MAPLE_RANGE64_SLOTS / 2) - 2,
115         [maple_arange_64]       = (MAPLE_ARANGE64_SLOTS / 2) - 1,
116 };
117 #define mt_min_slot_count(x) mt_min_slots[mte_node_type(x)]
118
119 #define MAPLE_BIG_NODE_SLOTS    (MAPLE_RANGE64_SLOTS * 2 + 2)
120 #define MAPLE_BIG_NODE_GAPS     (MAPLE_ARANGE64_SLOTS * 2 + 1)
121
122 struct maple_big_node {
123         struct maple_pnode *parent;
124         unsigned long pivot[MAPLE_BIG_NODE_SLOTS - 1];
125         union {
126                 struct maple_enode *slot[MAPLE_BIG_NODE_SLOTS];
127                 struct {
128                         unsigned long padding[MAPLE_BIG_NODE_GAPS];
129                         unsigned long gap[MAPLE_BIG_NODE_GAPS];
130                 };
131         };
132         unsigned char b_end;
133         enum maple_type type;
134 };
135
136 /*
137  * The maple_subtree_state is used to build a tree to replace a segment of an
138  * existing tree in a more atomic way.  Any walkers of the older tree will hit a
139  * dead node and restart on updates.
140  */
141 struct maple_subtree_state {
142         struct ma_state *orig_l;        /* Original left side of subtree */
143         struct ma_state *orig_r;        /* Original right side of subtree */
144         struct ma_state *l;             /* New left side of subtree */
145         struct ma_state *m;             /* New middle of subtree (rare) */
146         struct ma_state *r;             /* New right side of subtree */
147         struct ma_topiary *free;        /* nodes to be freed */
148         struct ma_topiary *destroy;     /* Nodes to be destroyed (walked and freed) */
149         struct maple_big_node *bn;
150 };
151
152 #ifdef CONFIG_KASAN_STACK
153 /* Prevent mas_wr_bnode() from exceeding the stack frame limit */
154 #define noinline_for_kasan noinline_for_stack
155 #else
156 #define noinline_for_kasan inline
157 #endif
158
159 /* Functions */
160 static inline struct maple_node *mt_alloc_one(gfp_t gfp)
161 {
162         return kmem_cache_alloc(maple_node_cache, gfp);
163 }
164
165 static inline int mt_alloc_bulk(gfp_t gfp, size_t size, void **nodes)
166 {
167         return kmem_cache_alloc_bulk(maple_node_cache, gfp, size, nodes);
168 }
169
170 static inline void mt_free_one(struct maple_node *node)
171 {
172         kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
173 }
174
175 static inline void mt_free_bulk(size_t size, void __rcu **nodes)
176 {
177         kmem_cache_free_bulk(maple_node_cache, size, (void **)nodes);
178 }
179
180 static void mt_free_rcu(struct rcu_head *head)
181 {
182         struct maple_node *node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
183
184         kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
185 }
186
187 /*
188  * ma_free_rcu() - Use rcu callback to free a maple node
189  * @node: The node to free
190  *
191  * The maple tree uses the parent pointer to indicate this node is no longer in
192  * use and will be freed.
193  */
194 static void ma_free_rcu(struct maple_node *node)
195 {
196         WARN_ON(node->parent != ma_parent_ptr(node));
197         call_rcu(&node->rcu, mt_free_rcu);
198 }
199
200 static void mas_set_height(struct ma_state *mas)
201 {
202         unsigned int new_flags = mas->tree->ma_flags;
203
204         new_flags &= ~MT_FLAGS_HEIGHT_MASK;
205         MAS_BUG_ON(mas, mas->depth > MAPLE_HEIGHT_MAX);
206         new_flags |= mas->depth << MT_FLAGS_HEIGHT_OFFSET;
207         mas->tree->ma_flags = new_flags;
208 }
209
210 static unsigned int mas_mt_height(struct ma_state *mas)
211 {
212         return mt_height(mas->tree);
213 }
214
215 static inline unsigned int mt_attr(struct maple_tree *mt)
216 {
217         return mt->ma_flags & ~MT_FLAGS_HEIGHT_MASK;
218 }
219
220 static __always_inline enum maple_type mte_node_type(
221                 const struct maple_enode *entry)
222 {
223         return ((unsigned long)entry >> MAPLE_NODE_TYPE_SHIFT) &
224                 MAPLE_NODE_TYPE_MASK;
225 }
226
227 static __always_inline bool ma_is_dense(const enum maple_type type)
228 {
229         return type < maple_leaf_64;
230 }
231
232 static __always_inline bool ma_is_leaf(const enum maple_type type)
233 {
234         return type < maple_range_64;
235 }
236
237 static __always_inline bool mte_is_leaf(const struct maple_enode *entry)
238 {
239         return ma_is_leaf(mte_node_type(entry));
240 }
241
242 /*
243  * We also reserve values with the bottom two bits set to '10' which are
244  * below 4096
245  */
246 static __always_inline bool mt_is_reserved(const void *entry)
247 {
248         return ((unsigned long)entry < MAPLE_RESERVED_RANGE) &&
249                 xa_is_internal(entry);
250 }
251
252 static __always_inline void mas_set_err(struct ma_state *mas, long err)
253 {
254         mas->node = MA_ERROR(err);
255         mas->status = ma_error;
256 }
257
258 static __always_inline bool mas_is_ptr(const struct ma_state *mas)
259 {
260         return mas->status == ma_root;
261 }
262
263 static __always_inline bool mas_is_start(const struct ma_state *mas)
264 {
265         return mas->status == ma_start;
266 }
267
268 static __always_inline bool mas_is_none(const struct ma_state *mas)
269 {
270         return mas->status == ma_none;
271 }
272
273 static __always_inline bool mas_is_paused(const struct ma_state *mas)
274 {
275         return mas->status == ma_pause;
276 }
277
278 static __always_inline bool mas_is_overflow(struct ma_state *mas)
279 {
280         return mas->status == ma_overflow;
281 }
282
283 static inline bool mas_is_underflow(struct ma_state *mas)
284 {
285         return mas->status == ma_underflow;
286 }
287
288 static __always_inline struct maple_node *mte_to_node(
289                 const struct maple_enode *entry)
290 {
291         return (struct maple_node *)((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
292 }
293
294 /*
295  * mte_to_mat() - Convert a maple encoded node to a maple topiary node.
296  * @entry: The maple encoded node
297  *
298  * Return: a maple topiary pointer
299  */
300 static inline struct maple_topiary *mte_to_mat(const struct maple_enode *entry)
301 {
302         return (struct maple_topiary *)
303                 ((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
304 }
305
306 /*
307  * mas_mn() - Get the maple state node.
308  * @mas: The maple state
309  *
310  * Return: the maple node (not encoded - bare pointer).
311  */
312 static inline struct maple_node *mas_mn(const struct ma_state *mas)
313 {
314         return mte_to_node(mas->node);
315 }
316
317 /*
318  * mte_set_node_dead() - Set a maple encoded node as dead.
319  * @mn: The maple encoded node.
320  */
321 static inline void mte_set_node_dead(struct maple_enode *mn)
322 {
323         mte_to_node(mn)->parent = ma_parent_ptr(mte_to_node(mn));
324         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
325 }
326
327 /* Bit 1 indicates the root is a node */
328 #define MAPLE_ROOT_NODE                 0x02
329 /* maple_type stored bit 3-6 */
330 #define MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT          0x03
331 /* Bit 2 means a NULL somewhere below */
332 #define MAPLE_ENODE_NULL                0x04
333
334 static inline struct maple_enode *mt_mk_node(const struct maple_node *node,
335                                              enum maple_type type)
336 {
337         return (void *)((unsigned long)node |
338                         (type << MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT) | MAPLE_ENODE_NULL);
339 }
340
341 static inline void *mte_mk_root(const struct maple_enode *node)
342 {
343         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ROOT_NODE);
344 }
345
346 static inline void *mte_safe_root(const struct maple_enode *node)
347 {
348         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ROOT_NODE);
349 }
350
351 static inline void *mte_set_full(const struct maple_enode *node)
352 {
353         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ENODE_NULL);
354 }
355
356 static inline void *mte_clear_full(const struct maple_enode *node)
357 {
358         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ENODE_NULL);
359 }
360
361 static inline bool mte_has_null(const struct maple_enode *node)
362 {
363         return (unsigned long)node & MAPLE_ENODE_NULL;
364 }
365
366 static __always_inline bool ma_is_root(struct maple_node *node)
367 {
368         return ((unsigned long)node->parent & MA_ROOT_PARENT);
369 }
370
371 static __always_inline bool mte_is_root(const struct maple_enode *node)
372 {
373         return ma_is_root(mte_to_node(node));
374 }
375
376 static inline bool mas_is_root_limits(const struct ma_state *mas)
377 {
378         return !mas->min && mas->max == ULONG_MAX;
379 }
380
381 static __always_inline bool mt_is_alloc(struct maple_tree *mt)
382 {
383         return (mt->ma_flags & MT_FLAGS_ALLOC_RANGE);
384 }
385
386 /*
387  * The Parent Pointer
388  * Excluding root, the parent pointer is 256B aligned like all other tree nodes.
389  * When storing a 32 or 64 bit values, the offset can fit into 5 bits.  The 16
390  * bit values need an extra bit to store the offset.  This extra bit comes from
391  * a reuse of the last bit in the node type.  This is possible by using bit 1 to
392  * indicate if bit 2 is part of the type or the slot.
393  *
394  * Note types:
395  *  0x??1 = Root
396  *  0x?00 = 16 bit nodes
397  *  0x010 = 32 bit nodes
398  *  0x110 = 64 bit nodes
399  *
400  * Slot size and alignment
401  *  0b??1 : Root
402  *  0b?00 : 16 bit values, type in 0-1, slot in 2-7
403  *  0b010 : 32 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
404  *  0b110 : 64 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
405  */
406
407 #define MAPLE_PARENT_ROOT               0x01
408
409 #define MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT         0x03
410 #define MAPLE_PARENT_SLOT_MASK          0xF8
411
412 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT     0x02
413 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK      0xFC
414
415 #define MAPLE_PARENT_RANGE64            0x06
416 #define MAPLE_PARENT_RANGE32            0x04
417 #define MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16        0x02
418
419 /*
420  * mte_parent_shift() - Get the parent shift for the slot storage.
421  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long
422  * Return: The shift into that pointer to the star to of the slot
423  */
424 static inline unsigned long mte_parent_shift(unsigned long parent)
425 {
426         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
427         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
428                 return MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
429
430         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT;
431 }
432
433 /*
434  * mte_parent_slot_mask() - Get the slot mask for the parent.
435  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long.
436  * Return: The slot mask for that parent.
437  */
438 static inline unsigned long mte_parent_slot_mask(unsigned long parent)
439 {
440         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
441         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
442                 return MAPLE_PARENT_SLOT_MASK;
443
444         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK;
445 }
446
447 /*
448  * mas_parent_type() - Return the maple_type of the parent from the stored
449  * parent type.
450  * @mas: The maple state
451  * @enode: The maple_enode to extract the parent's enum
452  * Return: The node->parent maple_type
453  */
454 static inline
455 enum maple_type mas_parent_type(struct ma_state *mas, struct maple_enode *enode)
456 {
457         unsigned long p_type;
458
459         p_type = (unsigned long)mte_to_node(enode)->parent;
460         if (WARN_ON(p_type & MAPLE_PARENT_ROOT))
461                 return 0;
462
463         p_type &= MAPLE_NODE_MASK;
464         p_type &= ~mte_parent_slot_mask(p_type);
465         switch (p_type) {
466         case MAPLE_PARENT_RANGE64: /* or MAPLE_PARENT_ARANGE64 */
467                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
468                         return maple_arange_64;
469                 return maple_range_64;
470         }
471
472         return 0;
473 }
474
475 /*
476  * mas_set_parent() - Set the parent node and encode the slot
477  * @enode: The encoded maple node.
478  * @parent: The encoded maple node that is the parent of @enode.
479  * @slot: The slot that @enode resides in @parent.
480  *
481  * Slot number is encoded in the enode->parent bit 3-6 or 2-6, depending on the
482  * parent type.
483  */
484 static inline
485 void mas_set_parent(struct ma_state *mas, struct maple_enode *enode,
486                     const struct maple_enode *parent, unsigned char slot)
487 {
488         unsigned long val = (unsigned long)parent;
489         unsigned long shift;
490         unsigned long type;
491         enum maple_type p_type = mte_node_type(parent);
492
493         MAS_BUG_ON(mas, p_type == maple_dense);
494         MAS_BUG_ON(mas, p_type == maple_leaf_64);
495
496         switch (p_type) {
497         case maple_range_64:
498         case maple_arange_64:
499                 shift = MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
500                 type = MAPLE_PARENT_RANGE64;
501                 break;
502         default:
503         case maple_dense:
504         case maple_leaf_64:
505                 shift = type = 0;
506                 break;
507         }
508
509         val &= ~MAPLE_NODE_MASK; /* Clear all node metadata in parent */
510         val |= (slot << shift) | type;
511         mte_to_node(enode)->parent = ma_parent_ptr(val);
512 }
513
514 /*
515  * mte_parent_slot() - get the parent slot of @enode.
516  * @enode: The encoded maple node.
517  *
518  * Return: The slot in the parent node where @enode resides.
519  */
520 static __always_inline
521 unsigned int mte_parent_slot(const struct maple_enode *enode)
522 {
523         unsigned long val = (unsigned long)mte_to_node(enode)->parent;
524
525         if (unlikely(val & MA_ROOT_PARENT))
526                 return 0;
527
528         /*
529          * Okay to use MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK as the last bit will be lost
530          * by shift if the parent shift is MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT
531          */
532         return (val & MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK) >> mte_parent_shift(val);
533 }
534
535 /*
536  * mte_parent() - Get the parent of @node.
537  * @node: The encoded maple node.
538  *
539  * Return: The parent maple node.
540  */
541 static __always_inline
542 struct maple_node *mte_parent(const struct maple_enode *enode)
543 {
544         return (void *)((unsigned long)
545                         (mte_to_node(enode)->parent) & ~MAPLE_NODE_MASK);
546 }
547
548 /*
549  * ma_dead_node() - check if the @enode is dead.
550  * @enode: The encoded maple node
551  *
552  * Return: true if dead, false otherwise.
553  */
554 static __always_inline bool ma_dead_node(const struct maple_node *node)
555 {
556         struct maple_node *parent;
557
558         /* Do not reorder reads from the node prior to the parent check */
559         smp_rmb();
560         parent = (void *)((unsigned long) node->parent & ~MAPLE_NODE_MASK);
561         return (parent == node);
562 }
563
564 /*
565  * mte_dead_node() - check if the @enode is dead.
566  * @enode: The encoded maple node
567  *
568  * Return: true if dead, false otherwise.
569  */
570 static __always_inline bool mte_dead_node(const struct maple_enode *enode)
571 {
572         struct maple_node *parent, *node;
573
574         node = mte_to_node(enode);
575         /* Do not reorder reads from the node prior to the parent check */
576         smp_rmb();
577         parent = mte_parent(enode);
578         return (parent == node);
579 }
580
581 /*
582  * mas_allocated() - Get the number of nodes allocated in a maple state.
583  * @mas: The maple state
584  *
585  * The ma_state alloc member is overloaded to hold a pointer to the first
586  * allocated node or to the number of requested nodes to allocate.  If bit 0 is
587  * set, then the alloc contains the number of requested nodes.  If there is an
588  * allocated node, then the total allocated nodes is in that node.
589  *
590  * Return: The total number of nodes allocated
591  */
592 static inline unsigned long mas_allocated(const struct ma_state *mas)
593 {
594         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1))
595                 return 0;
596
597         return mas->alloc->total;
598 }
599
600 /*
601  * mas_set_alloc_req() - Set the requested number of allocations.
602  * @mas: the maple state
603  * @count: the number of allocations.
604  *
605  * The requested number of allocations is either in the first allocated node,
606  * located in @mas->alloc->request_count, or directly in @mas->alloc if there is
607  * no allocated node.  Set the request either in the node or do the necessary
608  * encoding to store in @mas->alloc directly.
609  */
610 static inline void mas_set_alloc_req(struct ma_state *mas, unsigned long count)
611 {
612         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)) {
613                 if (!count)
614                         mas->alloc = NULL;
615                 else
616                         mas->alloc = (struct maple_alloc *)(((count) << 1U) | 1U);
617                 return;
618         }
619
620         mas->alloc->request_count = count;
621 }
622
623 /*
624  * mas_alloc_req() - get the requested number of allocations.
625  * @mas: The maple state
626  *
627  * The alloc count is either stored directly in @mas, or in
628  * @mas->alloc->request_count if there is at least one node allocated.  Decode
629  * the request count if it's stored directly in @mas->alloc.
630  *
631  * Return: The allocation request count.
632  */
633 static inline unsigned int mas_alloc_req(const struct ma_state *mas)
634 {
635         if ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)
636                 return (unsigned long)(mas->alloc) >> 1;
637         else if (mas->alloc)
638                 return mas->alloc->request_count;
639         return 0;
640 }
641
642 /*
643  * ma_pivots() - Get a pointer to the maple node pivots.
644  * @node - the maple node
645  * @type - the node type
646  *
647  * In the event of a dead node, this array may be %NULL
648  *
649  * Return: A pointer to the maple node pivots
650  */
651 static inline unsigned long *ma_pivots(struct maple_node *node,
652                                            enum maple_type type)
653 {
654         switch (type) {
655         case maple_arange_64:
656                 return node->ma64.pivot;
657         case maple_range_64:
658         case maple_leaf_64:
659                 return node->mr64.pivot;
660         case maple_dense:
661                 return NULL;
662         }
663         return NULL;
664 }
665
666 /*
667  * ma_gaps() - Get a pointer to the maple node gaps.
668  * @node - the maple node
669  * @type - the node type
670  *
671  * Return: A pointer to the maple node gaps
672  */
673 static inline unsigned long *ma_gaps(struct maple_node *node,
674                                      enum maple_type type)
675 {
676         switch (type) {
677         case maple_arange_64:
678                 return node->ma64.gap;
679         case maple_range_64:
680         case maple_leaf_64:
681         case maple_dense:
682                 return NULL;
683         }
684         return NULL;
685 }
686
687 /*
688  * mas_safe_pivot() - get the pivot at @piv or mas->max.
689  * @mas: The maple state
690  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
691  * @piv: The pivot to fetch
692  * @type: The maple node type
693  *
694  * Return: The pivot at @piv within the limit of the @pivots array, @mas->max
695  * otherwise.
696  */
697 static __always_inline unsigned long
698 mas_safe_pivot(const struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
699                unsigned char piv, enum maple_type type)
700 {
701         if (piv >= mt_pivots[type])
702                 return mas->max;
703
704         return pivots[piv];
705 }
706
707 /*
708  * mas_safe_min() - Return the minimum for a given offset.
709  * @mas: The maple state
710  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
711  * @offset: The offset into the pivot array
712  *
713  * Return: The minimum range value that is contained in @offset.
714  */
715 static inline unsigned long
716 mas_safe_min(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots, unsigned char offset)
717 {
718         if (likely(offset))
719                 return pivots[offset - 1] + 1;
720
721         return mas->min;
722 }
723
724 /*
725  * mte_set_pivot() - Set a pivot to a value in an encoded maple node.
726  * @mn: The encoded maple node
727  * @piv: The pivot offset
728  * @val: The value of the pivot
729  */
730 static inline void mte_set_pivot(struct maple_enode *mn, unsigned char piv,
731                                 unsigned long val)
732 {
733         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
734         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
735
736         BUG_ON(piv >= mt_pivots[type]);
737         switch (type) {
738         case maple_range_64:
739         case maple_leaf_64:
740                 node->mr64.pivot[piv] = val;
741                 break;
742         case maple_arange_64:
743                 node->ma64.pivot[piv] = val;
744                 break;
745         case maple_dense:
746                 break;
747         }
748
749 }
750
751 /*
752  * ma_slots() - Get a pointer to the maple node slots.
753  * @mn: The maple node
754  * @mt: The maple node type
755  *
756  * Return: A pointer to the maple node slots
757  */
758 static inline void __rcu **ma_slots(struct maple_node *mn, enum maple_type mt)
759 {
760         switch (mt) {
761         case maple_arange_64:
762                 return mn->ma64.slot;
763         case maple_range_64:
764         case maple_leaf_64:
765                 return mn->mr64.slot;
766         case maple_dense:
767                 return mn->slot;
768         }
769
770         return NULL;
771 }
772
773 static inline bool mt_write_locked(const struct maple_tree *mt)
774 {
775         return mt_external_lock(mt) ? mt_write_lock_is_held(mt) :
776                 lockdep_is_held(&mt->ma_lock);
777 }
778
779 static __always_inline bool mt_locked(const struct maple_tree *mt)
780 {
781         return mt_external_lock(mt) ? mt_lock_is_held(mt) :
782                 lockdep_is_held(&mt->ma_lock);
783 }
784
785 static __always_inline void *mt_slot(const struct maple_tree *mt,
786                 void __rcu **slots, unsigned char offset)
787 {
788         return rcu_dereference_check(slots[offset], mt_locked(mt));
789 }
790
791 static __always_inline void *mt_slot_locked(struct maple_tree *mt,
792                 void __rcu **slots, unsigned char offset)
793 {
794         return rcu_dereference_protected(slots[offset], mt_write_locked(mt));
795 }
796 /*
797  * mas_slot_locked() - Get the slot value when holding the maple tree lock.
798  * @mas: The maple state
799  * @slots: The pointer to the slots
800  * @offset: The offset into the slots array to fetch
801  *
802  * Return: The entry stored in @slots at the @offset.
803  */
804 static __always_inline void *mas_slot_locked(struct ma_state *mas,
805                 void __rcu **slots, unsigned char offset)
806 {
807         return mt_slot_locked(mas->tree, slots, offset);
808 }
809
810 /*
811  * mas_slot() - Get the slot value when not holding the maple tree lock.
812  * @mas: The maple state
813  * @slots: The pointer to the slots
814  * @offset: The offset into the slots array to fetch
815  *
816  * Return: The entry stored in @slots at the @offset
817  */
818 static __always_inline void *mas_slot(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
819                 unsigned char offset)
820 {
821         return mt_slot(mas->tree, slots, offset);
822 }
823
824 /*
825  * mas_root() - Get the maple tree root.
826  * @mas: The maple state.
827  *
828  * Return: The pointer to the root of the tree
829  */
830 static __always_inline void *mas_root(struct ma_state *mas)
831 {
832         return rcu_dereference_check(mas->tree->ma_root, mt_locked(mas->tree));
833 }
834
835 static inline void *mt_root_locked(struct maple_tree *mt)
836 {
837         return rcu_dereference_protected(mt->ma_root, mt_write_locked(mt));
838 }
839
840 /*
841  * mas_root_locked() - Get the maple tree root when holding the maple tree lock.
842  * @mas: The maple state.
843  *
844  * Return: The pointer to the root of the tree
845  */
846 static inline void *mas_root_locked(struct ma_state *mas)
847 {
848         return mt_root_locked(mas->tree);
849 }
850
851 static inline struct maple_metadata *ma_meta(struct maple_node *mn,
852                                              enum maple_type mt)
853 {
854         switch (mt) {
855         case maple_arange_64:
856                 return &mn->ma64.meta;
857         default:
858                 return &mn->mr64.meta;
859         }
860 }
861
862 /*
863  * ma_set_meta() - Set the metadata information of a node.
864  * @mn: The maple node
865  * @mt: The maple node type
866  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
867  * @end: The end of the data in this node.
868  */
869 static inline void ma_set_meta(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
870                                unsigned char offset, unsigned char end)
871 {
872         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
873
874         meta->gap = offset;
875         meta->end = end;
876 }
877
878 /*
879  * mt_clear_meta() - clear the metadata information of a node, if it exists
880  * @mt: The maple tree
881  * @mn: The maple node
882  * @type: The maple node type
883  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
884  * @end: The end of the data in this node.
885  */
886 static inline void mt_clear_meta(struct maple_tree *mt, struct maple_node *mn,
887                                   enum maple_type type)
888 {
889         struct maple_metadata *meta;
890         unsigned long *pivots;
891         void __rcu **slots;
892         void *next;
893
894         switch (type) {
895         case maple_range_64:
896                 pivots = mn->mr64.pivot;
897                 if (unlikely(pivots[MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2])) {
898                         slots = mn->mr64.slot;
899                         next = mt_slot_locked(mt, slots,
900                                               MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1);
901                         if (unlikely((mte_to_node(next) &&
902                                       mte_node_type(next))))
903                                 return; /* no metadata, could be node */
904                 }
905                 fallthrough;
906         case maple_arange_64:
907                 meta = ma_meta(mn, type);
908                 break;
909         default:
910                 return;
911         }
912
913         meta->gap = 0;
914         meta->end = 0;
915 }
916
917 /*
918  * ma_meta_end() - Get the data end of a node from the metadata
919  * @mn: The maple node
920  * @mt: The maple node type
921  */
922 static inline unsigned char ma_meta_end(struct maple_node *mn,
923                                         enum maple_type mt)
924 {
925         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
926
927         return meta->end;
928 }
929
930 /*
931  * ma_meta_gap() - Get the largest gap location of a node from the metadata
932  * @mn: The maple node
933  */
934 static inline unsigned char ma_meta_gap(struct maple_node *mn)
935 {
936         return mn->ma64.meta.gap;
937 }
938
939 /*
940  * ma_set_meta_gap() - Set the largest gap location in a nodes metadata
941  * @mn: The maple node
942  * @mn: The maple node type
943  * @offset: The location of the largest gap.
944  */
945 static inline void ma_set_meta_gap(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
946                                    unsigned char offset)
947 {
948
949         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
950
951         meta->gap = offset;
952 }
953
954 /*
955  * mat_add() - Add a @dead_enode to the ma_topiary of a list of dead nodes.
956  * @mat - the ma_topiary, a linked list of dead nodes.
957  * @dead_enode - the node to be marked as dead and added to the tail of the list
958  *
959  * Add the @dead_enode to the linked list in @mat.
960  */
961 static inline void mat_add(struct ma_topiary *mat,
962                            struct maple_enode *dead_enode)
963 {
964         mte_set_node_dead(dead_enode);
965         mte_to_mat(dead_enode)->next = NULL;
966         if (!mat->tail) {
967                 mat->tail = mat->head = dead_enode;
968                 return;
969         }
970
971         mte_to_mat(mat->tail)->next = dead_enode;
972         mat->tail = dead_enode;
973 }
974
975 static void mt_free_walk(struct rcu_head *head);
976 static void mt_destroy_walk(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
977                             bool free);
978 /*
979  * mas_mat_destroy() - Free all nodes and subtrees in a dead list.
980  * @mas - the maple state
981  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
982  *
983  * Destroy walk a dead list.
984  */
985 static void mas_mat_destroy(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
986 {
987         struct maple_enode *next;
988         struct maple_node *node;
989         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
990
991         while (mat->head) {
992                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
993                 node = mte_to_node(mat->head);
994                 mt_destroy_walk(mat->head, mas->tree, !in_rcu);
995                 if (in_rcu)
996                         call_rcu(&node->rcu, mt_free_walk);
997                 mat->head = next;
998         }
999 }
1000 /*
1001  * mas_descend() - Descend into the slot stored in the ma_state.
1002  * @mas - the maple state.
1003  *
1004  * Note: Not RCU safe, only use in write side or debug code.
1005  */
1006 static inline void mas_descend(struct ma_state *mas)
1007 {
1008         enum maple_type type;
1009         unsigned long *pivots;
1010         struct maple_node *node;
1011         void __rcu **slots;
1012
1013         node = mas_mn(mas);
1014         type = mte_node_type(mas->node);
1015         pivots = ma_pivots(node, type);
1016         slots = ma_slots(node, type);
1017
1018         if (mas->offset)
1019                 mas->min = pivots[mas->offset - 1] + 1;
1020         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
1021         mas->node = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
1022 }
1023
1024 /*
1025  * mte_set_gap() - Set a maple node gap.
1026  * @mn: The encoded maple node
1027  * @gap: The offset of the gap to set
1028  * @val: The gap value
1029  */
1030 static inline void mte_set_gap(const struct maple_enode *mn,
1031                                  unsigned char gap, unsigned long val)
1032 {
1033         switch (mte_node_type(mn)) {
1034         default:
1035                 break;
1036         case maple_arange_64:
1037                 mte_to_node(mn)->ma64.gap[gap] = val;
1038                 break;
1039         }
1040 }
1041
1042 /*
1043  * mas_ascend() - Walk up a level of the tree.
1044  * @mas: The maple state
1045  *
1046  * Sets the @mas->max and @mas->min to the correct values when walking up.  This
1047  * may cause several levels of walking up to find the correct min and max.
1048  * May find a dead node which will cause a premature return.
1049  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise
1050  */
1051 static int mas_ascend(struct ma_state *mas)
1052 {
1053         struct maple_enode *p_enode; /* parent enode. */
1054         struct maple_enode *a_enode; /* ancestor enode. */
1055         struct maple_node *a_node; /* ancestor node. */
1056         struct maple_node *p_node; /* parent node. */
1057         unsigned char a_slot;
1058         enum maple_type a_type;
1059         unsigned long min, max;
1060         unsigned long *pivots;
1061         bool set_max = false, set_min = false;
1062
1063         a_node = mas_mn(mas);
1064         if (ma_is_root(a_node)) {
1065                 mas->offset = 0;
1066                 return 0;
1067         }
1068
1069         p_node = mte_parent(mas->node);
1070         if (unlikely(a_node == p_node))
1071                 return 1;
1072
1073         a_type = mas_parent_type(mas, mas->node);
1074         mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
1075         a_enode = mt_mk_node(p_node, a_type);
1076
1077         /* Check to make sure all parent information is still accurate */
1078         if (p_node != mte_parent(mas->node))
1079                 return 1;
1080
1081         mas->node = a_enode;
1082
1083         if (mte_is_root(a_enode)) {
1084                 mas->max = ULONG_MAX;
1085                 mas->min = 0;
1086                 return 0;
1087         }
1088
1089         min = 0;
1090         max = ULONG_MAX;
1091         if (!mas->offset) {
1092                 min = mas->min;
1093                 set_min = true;
1094         }
1095
1096         if (mas->max == ULONG_MAX)
1097                 set_max = true;
1098
1099         do {
1100                 p_enode = a_enode;
1101                 a_type = mas_parent_type(mas, p_enode);
1102                 a_node = mte_parent(p_enode);
1103                 a_slot = mte_parent_slot(p_enode);
1104                 a_enode = mt_mk_node(a_node, a_type);
1105                 pivots = ma_pivots(a_node, a_type);
1106
1107                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1108                         return 1;
1109
1110                 if (!set_min && a_slot) {
1111                         set_min = true;
1112                         min = pivots[a_slot - 1] + 1;
1113                 }
1114
1115                 if (!set_max && a_slot < mt_pivots[a_type]) {
1116                         set_max = true;
1117                         max = pivots[a_slot];
1118                 }
1119
1120                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1121                         return 1;
1122
1123                 if (unlikely(ma_is_root(a_node)))
1124                         break;
1125
1126         } while (!set_min || !set_max);
1127
1128         mas->max = max;
1129         mas->min = min;
1130         return 0;
1131 }
1132
1133 /*
1134  * mas_pop_node() - Get a previously allocated maple node from the maple state.
1135  * @mas: The maple state
1136  *
1137  * Return: A pointer to a maple node.
1138  */
1139 static inline struct maple_node *mas_pop_node(struct ma_state *mas)
1140 {
1141         struct maple_alloc *ret, *node = mas->alloc;
1142         unsigned long total = mas_allocated(mas);
1143         unsigned int req = mas_alloc_req(mas);
1144
1145         /* nothing or a request pending. */
1146         if (WARN_ON(!total))
1147                 return NULL;
1148
1149         if (total == 1) {
1150                 /* single allocation in this ma_state */
1151                 mas->alloc = NULL;
1152                 ret = node;
1153                 goto single_node;
1154         }
1155
1156         if (node->node_count == 1) {
1157                 /* Single allocation in this node. */
1158                 mas->alloc = node->slot[0];
1159                 mas->alloc->total = node->total - 1;
1160                 ret = node;
1161                 goto new_head;
1162         }
1163         node->total--;
1164         ret = node->slot[--node->node_count];
1165         node->slot[node->node_count] = NULL;
1166
1167 single_node:
1168 new_head:
1169         if (req) {
1170                 req++;
1171                 mas_set_alloc_req(mas, req);
1172         }
1173
1174         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
1175         return (struct maple_node *)ret;
1176 }
1177
1178 /*
1179  * mas_push_node() - Push a node back on the maple state allocation.
1180  * @mas: The maple state
1181  * @used: The used maple node
1182  *
1183  * Stores the maple node back into @mas->alloc for reuse.  Updates allocated and
1184  * requested node count as necessary.
1185  */
1186 static inline void mas_push_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *used)
1187 {
1188         struct maple_alloc *reuse = (struct maple_alloc *)used;
1189         struct maple_alloc *head = mas->alloc;
1190         unsigned long count;
1191         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1192
1193         count = mas_allocated(mas);
1194
1195         reuse->request_count = 0;
1196         reuse->node_count = 0;
1197         if (count && (head->node_count < MAPLE_ALLOC_SLOTS)) {
1198                 head->slot[head->node_count++] = reuse;
1199                 head->total++;
1200                 goto done;
1201         }
1202
1203         reuse->total = 1;
1204         if ((head) && !((unsigned long)head & 0x1)) {
1205                 reuse->slot[0] = head;
1206                 reuse->node_count = 1;
1207                 reuse->total += head->total;
1208         }
1209
1210         mas->alloc = reuse;
1211 done:
1212         if (requested > 1)
1213                 mas_set_alloc_req(mas, requested - 1);
1214 }
1215
1216 /*
1217  * mas_alloc_nodes() - Allocate nodes into a maple state
1218  * @mas: The maple state
1219  * @gfp: The GFP Flags
1220  */
1221 static inline void mas_alloc_nodes(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
1222 {
1223         struct maple_alloc *node;
1224         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1225         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1226         unsigned int count;
1227         void **slots = NULL;
1228         unsigned int max_req = 0;
1229
1230         if (!requested)
1231                 return;
1232
1233         mas_set_alloc_req(mas, 0);
1234         if (mas->mas_flags & MA_STATE_PREALLOC) {
1235                 if (allocated)
1236                         return;
1237                 BUG_ON(!allocated);
1238                 WARN_ON(!allocated);
1239         }
1240
1241         if (!allocated || mas->alloc->node_count == MAPLE_ALLOC_SLOTS) {
1242                 node = (struct maple_alloc *)mt_alloc_one(gfp);
1243                 if (!node)
1244                         goto nomem_one;
1245
1246                 if (allocated) {
1247                         node->slot[0] = mas->alloc;
1248                         node->node_count = 1;
1249                 } else {
1250                         node->node_count = 0;
1251                 }
1252
1253                 mas->alloc = node;
1254                 node->total = ++allocated;
1255                 requested--;
1256         }
1257
1258         node = mas->alloc;
1259         node->request_count = 0;
1260         while (requested) {
1261                 max_req = MAPLE_ALLOC_SLOTS - node->node_count;
1262                 slots = (void **)&node->slot[node->node_count];
1263                 max_req = min(requested, max_req);
1264                 count = mt_alloc_bulk(gfp, max_req, slots);
1265                 if (!count)
1266                         goto nomem_bulk;
1267
1268                 if (node->node_count == 0) {
1269                         node->slot[0]->node_count = 0;
1270                         node->slot[0]->request_count = 0;
1271                 }
1272
1273                 node->node_count += count;
1274                 allocated += count;
1275                 node = node->slot[0];
1276                 requested -= count;
1277         }
1278         mas->alloc->total = allocated;
1279         return;
1280
1281 nomem_bulk:
1282         /* Clean up potential freed allocations on bulk failure */
1283         memset(slots, 0, max_req * sizeof(unsigned long));
1284 nomem_one:
1285         mas_set_alloc_req(mas, requested);
1286         if (mas->alloc && !(((unsigned long)mas->alloc & 0x1)))
1287                 mas->alloc->total = allocated;
1288         mas_set_err(mas, -ENOMEM);
1289 }
1290
1291 /*
1292  * mas_free() - Free an encoded maple node
1293  * @mas: The maple state
1294  * @used: The encoded maple node to free.
1295  *
1296  * Uses rcu free if necessary, pushes @used back on the maple state allocations
1297  * otherwise.
1298  */
1299 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used)
1300 {
1301         struct maple_node *tmp = mte_to_node(used);
1302
1303         if (mt_in_rcu(mas->tree))
1304                 ma_free_rcu(tmp);
1305         else
1306                 mas_push_node(mas, tmp);
1307 }
1308
1309 /*
1310  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1311  * there is not enough nodes.
1312  * @mas: The maple state
1313  * @count: The number of nodes needed
1314  * @gfp: the gfp flags
1315  */
1316 static void mas_node_count_gfp(struct ma_state *mas, int count, gfp_t gfp)
1317 {
1318         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1319
1320         if (allocated < count) {
1321                 mas_set_alloc_req(mas, count - allocated);
1322                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
1323         }
1324 }
1325
1326 /*
1327  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1328  * there is not enough nodes.
1329  * @mas: The maple state
1330  * @count: The number of nodes needed
1331  *
1332  * Note: Uses GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN for gfp flags.
1333  */
1334 static void mas_node_count(struct ma_state *mas, int count)
1335 {
1336         return mas_node_count_gfp(mas, count, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1337 }
1338
1339 /*
1340  * mas_start() - Sets up maple state for operations.
1341  * @mas: The maple state.
1342  *
1343  * If mas->status == mas_start, then set the min, max and depth to
1344  * defaults.
1345  *
1346  * Return:
1347  * - If mas->node is an error or not mas_start, return NULL.
1348  * - If it's an empty tree:     NULL & mas->status == ma_none
1349  * - If it's a single entry:    The entry & mas->status == mas_root
1350  * - If it's a tree:            NULL & mas->status == safe root node.
1351  */
1352 static inline struct maple_enode *mas_start(struct ma_state *mas)
1353 {
1354         if (likely(mas_is_start(mas))) {
1355                 struct maple_enode *root;
1356
1357                 mas->min = 0;
1358                 mas->max = ULONG_MAX;
1359
1360 retry:
1361                 mas->depth = 0;
1362                 root = mas_root(mas);
1363                 /* Tree with nodes */
1364                 if (likely(xa_is_node(root))) {
1365                         mas->depth = 1;
1366                         mas->status = ma_active;
1367                         mas->node = mte_safe_root(root);
1368                         mas->offset = 0;
1369                         if (mte_dead_node(mas->node))
1370                                 goto retry;
1371
1372                         return NULL;
1373                 }
1374
1375                 /* empty tree */
1376                 if (unlikely(!root)) {
1377                         mas->node = NULL;
1378                         mas->status = ma_none;
1379                         mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1380                         return NULL;
1381                 }
1382
1383                 /* Single entry tree */
1384                 mas->status = ma_root;
1385                 mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1386
1387                 /* Single entry tree. */
1388                 if (mas->index > 0)
1389                         return NULL;
1390
1391                 return root;
1392         }
1393
1394         return NULL;
1395 }
1396
1397 /*
1398  * ma_data_end() - Find the end of the data in a node.
1399  * @node: The maple node
1400  * @type: The maple node type
1401  * @pivots: The array of pivots in the node
1402  * @max: The maximum value in the node
1403  *
1404  * Uses metadata to find the end of the data when possible.
1405  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1406  */
1407 static __always_inline unsigned char ma_data_end(struct maple_node *node,
1408                 enum maple_type type, unsigned long *pivots, unsigned long max)
1409 {
1410         unsigned char offset;
1411
1412         if (!pivots)
1413                 return 0;
1414
1415         if (type == maple_arange_64)
1416                 return ma_meta_end(node, type);
1417
1418         offset = mt_pivots[type] - 1;
1419         if (likely(!pivots[offset]))
1420                 return ma_meta_end(node, type);
1421
1422         if (likely(pivots[offset] == max))
1423                 return offset;
1424
1425         return mt_pivots[type];
1426 }
1427
1428 /*
1429  * mas_data_end() - Find the end of the data (slot).
1430  * @mas: the maple state
1431  *
1432  * This method is optimized to check the metadata of a node if the node type
1433  * supports data end metadata.
1434  *
1435  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1436  */
1437 static inline unsigned char mas_data_end(struct ma_state *mas)
1438 {
1439         enum maple_type type;
1440         struct maple_node *node;
1441         unsigned char offset;
1442         unsigned long *pivots;
1443
1444         type = mte_node_type(mas->node);
1445         node = mas_mn(mas);
1446         if (type == maple_arange_64)
1447                 return ma_meta_end(node, type);
1448
1449         pivots = ma_pivots(node, type);
1450         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
1451                 return 0;
1452
1453         offset = mt_pivots[type] - 1;
1454         if (likely(!pivots[offset]))
1455                 return ma_meta_end(node, type);
1456
1457         if (likely(pivots[offset] == mas->max))
1458                 return offset;
1459
1460         return mt_pivots[type];
1461 }
1462
1463 /*
1464  * mas_leaf_max_gap() - Returns the largest gap in a leaf node
1465  * @mas - the maple state
1466  *
1467  * Return: The maximum gap in the leaf.
1468  */
1469 static unsigned long mas_leaf_max_gap(struct ma_state *mas)
1470 {
1471         enum maple_type mt;
1472         unsigned long pstart, gap, max_gap;
1473         struct maple_node *mn;
1474         unsigned long *pivots;
1475         void __rcu **slots;
1476         unsigned char i;
1477         unsigned char max_piv;
1478
1479         mt = mte_node_type(mas->node);
1480         mn = mas_mn(mas);
1481         slots = ma_slots(mn, mt);
1482         max_gap = 0;
1483         if (unlikely(ma_is_dense(mt))) {
1484                 gap = 0;
1485                 for (i = 0; i < mt_slots[mt]; i++) {
1486                         if (slots[i]) {
1487                                 if (gap > max_gap)
1488                                         max_gap = gap;
1489                                 gap = 0;
1490                         } else {
1491                                 gap++;
1492                         }
1493                 }
1494                 if (gap > max_gap)
1495                         max_gap = gap;
1496                 return max_gap;
1497         }
1498
1499         /*
1500          * Check the first implied pivot optimizes the loop below and slot 1 may
1501          * be skipped if there is a gap in slot 0.
1502          */
1503         pivots = ma_pivots(mn, mt);
1504         if (likely(!slots[0])) {
1505                 max_gap = pivots[0] - mas->min + 1;
1506                 i = 2;
1507         } else {
1508                 i = 1;
1509         }
1510
1511         /* reduce max_piv as the special case is checked before the loop */
1512         max_piv = ma_data_end(mn, mt, pivots, mas->max) - 1;
1513         /*
1514          * Check end implied pivot which can only be a gap on the right most
1515          * node.
1516          */
1517         if (unlikely(mas->max == ULONG_MAX) && !slots[max_piv + 1]) {
1518                 gap = ULONG_MAX - pivots[max_piv];
1519                 if (gap > max_gap)
1520                         max_gap = gap;
1521
1522                 if (max_gap > pivots[max_piv] - mas->min)
1523                         return max_gap;
1524         }
1525
1526         for (; i <= max_piv; i++) {
1527                 /* data == no gap. */
1528                 if (likely(slots[i]))
1529                         continue;
1530
1531                 pstart = pivots[i - 1];
1532                 gap = pivots[i] - pstart;
1533                 if (gap > max_gap)
1534                         max_gap = gap;
1535
1536                 /* There cannot be two gaps in a row. */
1537                 i++;
1538         }
1539         return max_gap;
1540 }
1541
1542 /*
1543  * ma_max_gap() - Get the maximum gap in a maple node (non-leaf)
1544  * @node: The maple node
1545  * @gaps: The pointer to the gaps
1546  * @mt: The maple node type
1547  * @*off: Pointer to store the offset location of the gap.
1548  *
1549  * Uses the metadata data end to scan backwards across set gaps.
1550  *
1551  * Return: The maximum gap value
1552  */
1553 static inline unsigned long
1554 ma_max_gap(struct maple_node *node, unsigned long *gaps, enum maple_type mt,
1555             unsigned char *off)
1556 {
1557         unsigned char offset, i;
1558         unsigned long max_gap = 0;
1559
1560         i = offset = ma_meta_end(node, mt);
1561         do {
1562                 if (gaps[i] > max_gap) {
1563                         max_gap = gaps[i];
1564                         offset = i;
1565                 }
1566         } while (i--);
1567
1568         *off = offset;
1569         return max_gap;
1570 }
1571
1572 /*
1573  * mas_max_gap() - find the largest gap in a non-leaf node and set the slot.
1574  * @mas: The maple state.
1575  *
1576  * Return: The gap value.
1577  */
1578 static inline unsigned long mas_max_gap(struct ma_state *mas)
1579 {
1580         unsigned long *gaps;
1581         unsigned char offset;
1582         enum maple_type mt;
1583         struct maple_node *node;
1584
1585         mt = mte_node_type(mas->node);
1586         if (ma_is_leaf(mt))
1587                 return mas_leaf_max_gap(mas);
1588
1589         node = mas_mn(mas);
1590         MAS_BUG_ON(mas, mt != maple_arange_64);
1591         offset = ma_meta_gap(node);
1592         gaps = ma_gaps(node, mt);
1593         return gaps[offset];
1594 }
1595
1596 /*
1597  * mas_parent_gap() - Set the parent gap and any gaps above, as needed
1598  * @mas: The maple state
1599  * @offset: The gap offset in the parent to set
1600  * @new: The new gap value.
1601  *
1602  * Set the parent gap then continue to set the gap upwards, using the metadata
1603  * of the parent to see if it is necessary to check the node above.
1604  */
1605 static inline void mas_parent_gap(struct ma_state *mas, unsigned char offset,
1606                 unsigned long new)
1607 {
1608         unsigned long meta_gap = 0;
1609         struct maple_node *pnode;
1610         struct maple_enode *penode;
1611         unsigned long *pgaps;
1612         unsigned char meta_offset;
1613         enum maple_type pmt;
1614
1615         pnode = mte_parent(mas->node);
1616         pmt = mas_parent_type(mas, mas->node);
1617         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1618         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1619
1620 ascend:
1621         MAS_BUG_ON(mas, pmt != maple_arange_64);
1622         meta_offset = ma_meta_gap(pnode);
1623         meta_gap = pgaps[meta_offset];
1624
1625         pgaps[offset] = new;
1626
1627         if (meta_gap == new)
1628                 return;
1629
1630         if (offset != meta_offset) {
1631                 if (meta_gap > new)
1632                         return;
1633
1634                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, offset);
1635         } else if (new < meta_gap) {
1636                 new = ma_max_gap(pnode, pgaps, pmt, &meta_offset);
1637                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, meta_offset);
1638         }
1639
1640         if (ma_is_root(pnode))
1641                 return;
1642
1643         /* Go to the parent node. */
1644         pnode = mte_parent(penode);
1645         pmt = mas_parent_type(mas, penode);
1646         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1647         offset = mte_parent_slot(penode);
1648         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1649         goto ascend;
1650 }
1651
1652 /*
1653  * mas_update_gap() - Update a nodes gaps and propagate up if necessary.
1654  * @mas - the maple state.
1655  */
1656 static inline void mas_update_gap(struct ma_state *mas)
1657 {
1658         unsigned char pslot;
1659         unsigned long p_gap;
1660         unsigned long max_gap;
1661
1662         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
1663                 return;
1664
1665         if (mte_is_root(mas->node))
1666                 return;
1667
1668         max_gap = mas_max_gap(mas);
1669
1670         pslot = mte_parent_slot(mas->node);
1671         p_gap = ma_gaps(mte_parent(mas->node),
1672                         mas_parent_type(mas, mas->node))[pslot];
1673
1674         if (p_gap != max_gap)
1675                 mas_parent_gap(mas, pslot, max_gap);
1676 }
1677
1678 /*
1679  * mas_adopt_children() - Set the parent pointer of all nodes in @parent to
1680  * @parent with the slot encoded.
1681  * @mas - the maple state (for the tree)
1682  * @parent - the maple encoded node containing the children.
1683  */
1684 static inline void mas_adopt_children(struct ma_state *mas,
1685                 struct maple_enode *parent)
1686 {
1687         enum maple_type type = mte_node_type(parent);
1688         struct maple_node *node = mte_to_node(parent);
1689         void __rcu **slots = ma_slots(node, type);
1690         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, type);
1691         struct maple_enode *child;
1692         unsigned char offset;
1693
1694         offset = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
1695         do {
1696                 child = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1697                 mas_set_parent(mas, child, parent, offset);
1698         } while (offset--);
1699 }
1700
1701 /*
1702  * mas_put_in_tree() - Put a new node in the tree, smp_wmb(), and mark the old
1703  * node as dead.
1704  * @mas - the maple state with the new node
1705  * @old_enode - The old maple encoded node to replace.
1706  */
1707 static inline void mas_put_in_tree(struct ma_state *mas,
1708                 struct maple_enode *old_enode)
1709         __must_hold(mas->tree->ma_lock)
1710 {
1711         unsigned char offset;
1712         void __rcu **slots;
1713
1714         if (mte_is_root(mas->node)) {
1715                 mas_mn(mas)->parent = ma_parent_ptr(mas_tree_parent(mas));
1716                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
1717                 mas_set_height(mas);
1718         } else {
1719
1720                 offset = mte_parent_slot(mas->node);
1721                 slots = ma_slots(mte_parent(mas->node),
1722                                  mas_parent_type(mas, mas->node));
1723                 rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
1724         }
1725
1726         mte_set_node_dead(old_enode);
1727 }
1728
1729 /*
1730  * mas_replace_node() - Replace a node by putting it in the tree, marking it
1731  * dead, and freeing it.
1732  * the parent encoding to locate the maple node in the tree.
1733  * @mas - the ma_state with @mas->node pointing to the new node.
1734  * @old_enode - The old maple encoded node.
1735  */
1736 static inline void mas_replace_node(struct ma_state *mas,
1737                 struct maple_enode *old_enode)
1738         __must_hold(mas->tree->ma_lock)
1739 {
1740         mas_put_in_tree(mas, old_enode);
1741         mas_free(mas, old_enode);
1742 }
1743
1744 /*
1745  * mas_find_child() - Find a child who has the parent @mas->node.
1746  * @mas: the maple state with the parent.
1747  * @child: the maple state to store the child.
1748  */
1749 static inline bool mas_find_child(struct ma_state *mas, struct ma_state *child)
1750         __must_hold(mas->tree->ma_lock)
1751 {
1752         enum maple_type mt;
1753         unsigned char offset;
1754         unsigned char end;
1755         unsigned long *pivots;
1756         struct maple_enode *entry;
1757         struct maple_node *node;
1758         void __rcu **slots;
1759
1760         mt = mte_node_type(mas->node);
1761         node = mas_mn(mas);
1762         slots = ma_slots(node, mt);
1763         pivots = ma_pivots(node, mt);
1764         end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
1765         for (offset = mas->offset; offset <= end; offset++) {
1766                 entry = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1767                 if (mte_parent(entry) == node) {
1768                         *child = *mas;
1769                         mas->offset = offset + 1;
1770                         child->offset = offset;
1771                         mas_descend(child);
1772                         child->offset = 0;
1773                         return true;
1774                 }
1775         }
1776         return false;
1777 }
1778
1779 /*
1780  * mab_shift_right() - Shift the data in mab right. Note, does not clean out the
1781  * old data or set b_node->b_end.
1782  * @b_node: the maple_big_node
1783  * @shift: the shift count
1784  */
1785 static inline void mab_shift_right(struct maple_big_node *b_node,
1786                                  unsigned char shift)
1787 {
1788         unsigned long size = b_node->b_end * sizeof(unsigned long);
1789
1790         memmove(b_node->pivot + shift, b_node->pivot, size);
1791         memmove(b_node->slot + shift, b_node->slot, size);
1792         if (b_node->type == maple_arange_64)
1793                 memmove(b_node->gap + shift, b_node->gap, size);
1794 }
1795
1796 /*
1797  * mab_middle_node() - Check if a middle node is needed (unlikely)
1798  * @b_node: the maple_big_node that contains the data.
1799  * @size: the amount of data in the b_node
1800  * @split: the potential split location
1801  * @slot_count: the size that can be stored in a single node being considered.
1802  *
1803  * Return: true if a middle node is required.
1804  */
1805 static inline bool mab_middle_node(struct maple_big_node *b_node, int split,
1806                                    unsigned char slot_count)
1807 {
1808         unsigned char size = b_node->b_end;
1809
1810         if (size >= 2 * slot_count)
1811                 return true;
1812
1813         if (!b_node->slot[split] && (size >= 2 * slot_count - 1))
1814                 return true;
1815
1816         return false;
1817 }
1818
1819 /*
1820  * mab_no_null_split() - ensure the split doesn't fall on a NULL
1821  * @b_node: the maple_big_node with the data
1822  * @split: the suggested split location
1823  * @slot_count: the number of slots in the node being considered.
1824  *
1825  * Return: the split location.
1826  */
1827 static inline int mab_no_null_split(struct maple_big_node *b_node,
1828                                     unsigned char split, unsigned char slot_count)
1829 {
1830         if (!b_node->slot[split]) {
1831                 /*
1832                  * If the split is less than the max slot && the right side will
1833                  * still be sufficient, then increment the split on NULL.
1834                  */
1835                 if ((split < slot_count - 1) &&
1836                     (b_node->b_end - split) > (mt_min_slots[b_node->type]))
1837                         split++;
1838                 else
1839                         split--;
1840         }
1841         return split;
1842 }
1843
1844 /*
1845  * mab_calc_split() - Calculate the split location and if there needs to be two
1846  * splits.
1847  * @bn: The maple_big_node with the data
1848  * @mid_split: The second split, if required.  0 otherwise.
1849  *
1850  * Return: The first split location.  The middle split is set in @mid_split.
1851  */
1852 static inline int mab_calc_split(struct ma_state *mas,
1853          struct maple_big_node *bn, unsigned char *mid_split, unsigned long min)
1854 {
1855         unsigned char b_end = bn->b_end;
1856         int split = b_end / 2; /* Assume equal split. */
1857         unsigned char slot_min, slot_count = mt_slots[bn->type];
1858
1859         /*
1860          * To support gap tracking, all NULL entries are kept together and a node cannot
1861          * end on a NULL entry, with the exception of the left-most leaf.  The
1862          * limitation means that the split of a node must be checked for this condition
1863          * and be able to put more data in one direction or the other.
1864          */
1865         if (unlikely((mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))) {
1866                 *mid_split = 0;
1867                 split = b_end - mt_min_slots[bn->type];
1868
1869                 if (!ma_is_leaf(bn->type))
1870                         return split;
1871
1872                 mas->mas_flags |= MA_STATE_REBALANCE;
1873                 if (!bn->slot[split])
1874                         split--;
1875                 return split;
1876         }
1877
1878         /*
1879          * Although extremely rare, it is possible to enter what is known as the 3-way
1880          * split scenario.  The 3-way split comes about by means of a store of a range
1881          * that overwrites the end and beginning of two full nodes.  The result is a set
1882          * of entries that cannot be stored in 2 nodes.  Sometimes, these two nodes can
1883          * also be located in different parent nodes which are also full.  This can
1884          * carry upwards all the way to the root in the worst case.
1885          */
1886         if (unlikely(mab_middle_node(bn, split, slot_count))) {
1887                 split = b_end / 3;
1888                 *mid_split = split * 2;
1889         } else {
1890                 slot_min = mt_min_slots[bn->type];
1891
1892                 *mid_split = 0;
1893                 /*
1894                  * Avoid having a range less than the slot count unless it
1895                  * causes one node to be deficient.
1896                  * NOTE: mt_min_slots is 1 based, b_end and split are zero.
1897                  */
1898                 while ((split < slot_count - 1) &&
1899                        ((bn->pivot[split] - min) < slot_count - 1) &&
1900                        (b_end - split > slot_min))
1901                         split++;
1902         }
1903
1904         /* Avoid ending a node on a NULL entry */
1905         split = mab_no_null_split(bn, split, slot_count);
1906
1907         if (unlikely(*mid_split))
1908                 *mid_split = mab_no_null_split(bn, *mid_split, slot_count);
1909
1910         return split;
1911 }
1912
1913 /*
1914  * mas_mab_cp() - Copy data from a maple state inclusively to a maple_big_node
1915  * and set @b_node->b_end to the next free slot.
1916  * @mas: The maple state
1917  * @mas_start: The starting slot to copy
1918  * @mas_end: The end slot to copy (inclusively)
1919  * @b_node: The maple_big_node to place the data
1920  * @mab_start: The starting location in maple_big_node to store the data.
1921  */
1922 static inline void mas_mab_cp(struct ma_state *mas, unsigned char mas_start,
1923                         unsigned char mas_end, struct maple_big_node *b_node,
1924                         unsigned char mab_start)
1925 {
1926         enum maple_type mt;
1927         struct maple_node *node;
1928         void __rcu **slots;
1929         unsigned long *pivots, *gaps;
1930         int i = mas_start, j = mab_start;
1931         unsigned char piv_end;
1932
1933         node = mas_mn(mas);
1934         mt = mte_node_type(mas->node);
1935         pivots = ma_pivots(node, mt);
1936         if (!i) {
1937                 b_node->pivot[j] = pivots[i++];
1938                 if (unlikely(i > mas_end))
1939                         goto complete;
1940                 j++;
1941         }
1942
1943         piv_end = min(mas_end, mt_pivots[mt]);
1944         for (; i < piv_end; i++, j++) {
1945                 b_node->pivot[j] = pivots[i];
1946                 if (unlikely(!b_node->pivot[j]))
1947                         break;
1948
1949                 if (unlikely(mas->max == b_node->pivot[j]))
1950                         goto complete;
1951         }
1952
1953         if (likely(i <= mas_end))
1954                 b_node->pivot[j] = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, mt);
1955
1956 complete:
1957         b_node->b_end = ++j;
1958         j -= mab_start;
1959         slots = ma_slots(node, mt);
1960         memcpy(b_node->slot + mab_start, slots + mas_start, sizeof(void *) * j);
1961         if (!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree)) {
1962                 gaps = ma_gaps(node, mt);
1963                 memcpy(b_node->gap + mab_start, gaps + mas_start,
1964                        sizeof(unsigned long) * j);
1965         }
1966 }
1967
1968 /*
1969  * mas_leaf_set_meta() - Set the metadata of a leaf if possible.
1970  * @node: The maple node
1971  * @mt: The maple type
1972  * @end: The node end
1973  */
1974 static inline void mas_leaf_set_meta(struct maple_node *node,
1975                 enum maple_type mt, unsigned char end)
1976 {
1977         if (end < mt_slots[mt] - 1)
1978                 ma_set_meta(node, mt, 0, end);
1979 }
1980
1981 /*
1982  * mab_mas_cp() - Copy data from maple_big_node to a maple encoded node.
1983  * @b_node: the maple_big_node that has the data
1984  * @mab_start: the start location in @b_node.
1985  * @mab_end: The end location in @b_node (inclusively)
1986  * @mas: The maple state with the maple encoded node.
1987  */
1988 static inline void mab_mas_cp(struct maple_big_node *b_node,
1989                               unsigned char mab_start, unsigned char mab_end,
1990                               struct ma_state *mas, bool new_max)
1991 {
1992         int i, j = 0;
1993         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
1994         struct maple_node *node = mte_to_node(mas->node);
1995         void __rcu **slots = ma_slots(node, mt);
1996         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, mt);
1997         unsigned long *gaps = NULL;
1998         unsigned char end;
1999
2000         if (mab_end - mab_start > mt_pivots[mt])
2001                 mab_end--;
2002
2003         if (!pivots[mt_pivots[mt] - 1])
2004                 slots[mt_pivots[mt]] = NULL;
2005
2006         i = mab_start;
2007         do {
2008                 pivots[j++] = b_node->pivot[i++];
2009         } while (i <= mab_end && likely(b_node->pivot[i]));
2010
2011         memcpy(slots, b_node->slot + mab_start,
2012                sizeof(void *) * (i - mab_start));
2013
2014         if (new_max)
2015                 mas->max = b_node->pivot[i - 1];
2016
2017         end = j - 1;
2018         if (likely(!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree))) {
2019                 unsigned long max_gap = 0;
2020                 unsigned char offset = 0;
2021
2022                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2023                 do {
2024                         gaps[--j] = b_node->gap[--i];
2025                         if (gaps[j] > max_gap) {
2026                                 offset = j;
2027                                 max_gap = gaps[j];
2028                         }
2029                 } while (j);
2030
2031                 ma_set_meta(node, mt, offset, end);
2032         } else {
2033                 mas_leaf_set_meta(node, mt, end);
2034         }
2035 }
2036
2037 /*
2038  * mas_bulk_rebalance() - Rebalance the end of a tree after a bulk insert.
2039  * @mas: The maple state
2040  * @end: The maple node end
2041  * @mt: The maple node type
2042  */
2043 static inline void mas_bulk_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end,
2044                                       enum maple_type mt)
2045 {
2046         if (!(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
2047                 return;
2048
2049         if (mte_is_root(mas->node))
2050                 return;
2051
2052         if (end > mt_min_slots[mt]) {
2053                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
2054                 return;
2055         }
2056 }
2057
2058 /*
2059  * mas_store_b_node() - Store an @entry into the b_node while also copying the
2060  * data from a maple encoded node.
2061  * @wr_mas: the maple write state
2062  * @b_node: the maple_big_node to fill with data
2063  * @offset_end: the offset to end copying
2064  *
2065  * Return: The actual end of the data stored in @b_node
2066  */
2067 static noinline_for_kasan void mas_store_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
2068                 struct maple_big_node *b_node, unsigned char offset_end)
2069 {
2070         unsigned char slot;
2071         unsigned char b_end;
2072         /* Possible underflow of piv will wrap back to 0 before use. */
2073         unsigned long piv;
2074         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2075
2076         b_node->type = wr_mas->type;
2077         b_end = 0;
2078         slot = mas->offset;
2079         if (slot) {
2080                 /* Copy start data up to insert. */
2081                 mas_mab_cp(mas, 0, slot - 1, b_node, 0);
2082                 b_end = b_node->b_end;
2083                 piv = b_node->pivot[b_end - 1];
2084         } else
2085                 piv = mas->min - 1;
2086
2087         if (piv + 1 < mas->index) {
2088                 /* Handle range starting after old range */
2089                 b_node->slot[b_end] = wr_mas->content;
2090                 if (!wr_mas->content)
2091                         b_node->gap[b_end] = mas->index - 1 - piv;
2092                 b_node->pivot[b_end++] = mas->index - 1;
2093         }
2094
2095         /* Store the new entry. */
2096         mas->offset = b_end;
2097         b_node->slot[b_end] = wr_mas->entry;
2098         b_node->pivot[b_end] = mas->last;
2099
2100         /* Appended. */
2101         if (mas->last >= mas->max)
2102                 goto b_end;
2103
2104         /* Handle new range ending before old range ends */
2105         piv = mas_safe_pivot(mas, wr_mas->pivots, offset_end, wr_mas->type);
2106         if (piv > mas->last) {
2107                 if (piv == ULONG_MAX)
2108                         mas_bulk_rebalance(mas, b_node->b_end, wr_mas->type);
2109
2110                 if (offset_end != slot)
2111                         wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
2112                                                           offset_end);
2113
2114                 b_node->slot[++b_end] = wr_mas->content;
2115                 if (!wr_mas->content)
2116                         b_node->gap[b_end] = piv - mas->last + 1;
2117                 b_node->pivot[b_end] = piv;
2118         }
2119
2120         slot = offset_end + 1;
2121         if (slot > mas->end)
2122                 goto b_end;
2123
2124         /* Copy end data to the end of the node. */
2125         mas_mab_cp(mas, slot, mas->end + 1, b_node, ++b_end);
2126         b_node->b_end--;
2127         return;
2128
2129 b_end:
2130         b_node->b_end = b_end;
2131 }
2132
2133 /*
2134  * mas_prev_sibling() - Find the previous node with the same parent.
2135  * @mas: the maple state
2136  *
2137  * Return: True if there is a previous sibling, false otherwise.
2138  */
2139 static inline bool mas_prev_sibling(struct ma_state *mas)
2140 {
2141         unsigned int p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
2142
2143         if (mte_is_root(mas->node))
2144                 return false;
2145
2146         if (!p_slot)
2147                 return false;
2148
2149         mas_ascend(mas);
2150         mas->offset = p_slot - 1;
2151         mas_descend(mas);
2152         return true;
2153 }
2154
2155 /*
2156  * mas_next_sibling() - Find the next node with the same parent.
2157  * @mas: the maple state
2158  *
2159  * Return: true if there is a next sibling, false otherwise.
2160  */
2161 static inline bool mas_next_sibling(struct ma_state *mas)
2162 {
2163         MA_STATE(parent, mas->tree, mas->index, mas->last);
2164
2165         if (mte_is_root(mas->node))
2166                 return false;
2167
2168         parent = *mas;
2169         mas_ascend(&parent);
2170         parent.offset = mte_parent_slot(mas->node) + 1;
2171         if (parent.offset > mas_data_end(&parent))
2172                 return false;
2173
2174         *mas = parent;
2175         mas_descend(mas);
2176         return true;
2177 }
2178
2179 /*
2180  * mte_node_or_none() - Set the enode and state.
2181  * @enode: The encoded maple node.
2182  *
2183  * Set the node to the enode and the status.
2184  */
2185 static inline void mas_node_or_none(struct ma_state *mas,
2186                 struct maple_enode *enode)
2187 {
2188         if (enode) {
2189                 mas->node = enode;
2190                 mas->status = ma_active;
2191         } else {
2192                 mas->node = NULL;
2193                 mas->status = ma_none;
2194         }
2195 }
2196
2197 /*
2198  * mas_wr_node_walk() - Find the correct offset for the index in the @mas.
2199  * @wr_mas: The maple write state
2200  *
2201  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
2202  */
2203 static inline void mas_wr_node_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
2204 {
2205         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2206         unsigned char count, offset;
2207
2208         if (unlikely(ma_is_dense(wr_mas->type))) {
2209                 wr_mas->r_max = wr_mas->r_min = mas->index;
2210                 mas->offset = mas->index = mas->min;
2211                 return;
2212         }
2213
2214         wr_mas->node = mas_mn(wr_mas->mas);
2215         wr_mas->pivots = ma_pivots(wr_mas->node, wr_mas->type);
2216         count = mas->end = ma_data_end(wr_mas->node, wr_mas->type,
2217                                        wr_mas->pivots, mas->max);
2218         offset = mas->offset;
2219
2220         while (offset < count && mas->index > wr_mas->pivots[offset])
2221                 offset++;
2222
2223         wr_mas->r_max = offset < count ? wr_mas->pivots[offset] : mas->max;
2224         wr_mas->r_min = mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, offset);
2225         wr_mas->offset_end = mas->offset = offset;
2226 }
2227
2228 /*
2229  * mast_rebalance_next() - Rebalance against the next node
2230  * @mast: The maple subtree state
2231  * @old_r: The encoded maple node to the right (next node).
2232  */
2233 static inline void mast_rebalance_next(struct maple_subtree_state *mast)
2234 {
2235         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2236
2237         mas_mab_cp(mast->orig_r, 0, mt_slot_count(mast->orig_r->node),
2238                    mast->bn, b_end);
2239         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2240 }
2241
2242 /*
2243  * mast_rebalance_prev() - Rebalance against the previous node
2244  * @mast: The maple subtree state
2245  * @old_l: The encoded maple node to the left (previous node)
2246  */
2247 static inline void mast_rebalance_prev(struct maple_subtree_state *mast)
2248 {
2249         unsigned char end = mas_data_end(mast->orig_l) + 1;
2250         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2251
2252         mab_shift_right(mast->bn, end);
2253         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, end - 1, mast->bn, 0);
2254         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2255         mast->orig_l->index = mast->orig_l->min;
2256         mast->bn->b_end = end + b_end;
2257         mast->l->offset += end;
2258 }
2259
2260 /*
2261  * mast_spanning_rebalance() - Rebalance nodes with nearest neighbour favouring
2262  * the node to the right.  Checking the nodes to the right then the left at each
2263  * level upwards until root is reached.
2264  * Data is copied into the @mast->bn.
2265  * @mast: The maple_subtree_state.
2266  */
2267 static inline
2268 bool mast_spanning_rebalance(struct maple_subtree_state *mast)
2269 {
2270         struct ma_state r_tmp = *mast->orig_r;
2271         struct ma_state l_tmp = *mast->orig_l;
2272         unsigned char depth = 0;
2273
2274         r_tmp = *mast->orig_r;
2275         l_tmp = *mast->orig_l;
2276         do {
2277                 mas_ascend(mast->orig_r);
2278                 mas_ascend(mast->orig_l);
2279                 depth++;
2280                 if (mast->orig_r->offset < mas_data_end(mast->orig_r)) {
2281                         mast->orig_r->offset++;
2282                         do {
2283                                 mas_descend(mast->orig_r);
2284                                 mast->orig_r->offset = 0;
2285                         } while (--depth);
2286
2287                         mast_rebalance_next(mast);
2288                         *mast->orig_l = l_tmp;
2289                         return true;
2290                 } else if (mast->orig_l->offset != 0) {
2291                         mast->orig_l->offset--;
2292                         do {
2293                                 mas_descend(mast->orig_l);
2294                                 mast->orig_l->offset =
2295                                         mas_data_end(mast->orig_l);
2296                         } while (--depth);
2297
2298                         mast_rebalance_prev(mast);
2299                         *mast->orig_r = r_tmp;
2300                         return true;
2301                 }
2302         } while (!mte_is_root(mast->orig_r->node));
2303
2304         *mast->orig_r = r_tmp;
2305         *mast->orig_l = l_tmp;
2306         return false;
2307 }
2308
2309 /*
2310  * mast_ascend() - Ascend the original left and right maple states.
2311  * @mast: the maple subtree state.
2312  *
2313  * Ascend the original left and right sides.  Set the offsets to point to the
2314  * data already in the new tree (@mast->l and @mast->r).
2315  */
2316 static inline void mast_ascend(struct maple_subtree_state *mast)
2317 {
2318         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_r,  NULL);
2319         mas_ascend(mast->orig_l);
2320         mas_ascend(mast->orig_r);
2321
2322         mast->orig_r->offset = 0;
2323         mast->orig_r->index = mast->r->max;
2324         /* last should be larger than or equal to index */
2325         if (mast->orig_r->last < mast->orig_r->index)
2326                 mast->orig_r->last = mast->orig_r->index;
2327
2328         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_r->node);
2329         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2330         /* Set up the left side of things */
2331         mast->orig_l->offset = 0;
2332         mast->orig_l->index = mast->l->min;
2333         wr_mas.mas = mast->orig_l;
2334         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2335         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2336
2337         mast->bn->type = wr_mas.type;
2338 }
2339
2340 /*
2341  * mas_new_ma_node() - Create and return a new maple node.  Helper function.
2342  * @mas: the maple state with the allocations.
2343  * @b_node: the maple_big_node with the type encoding.
2344  *
2345  * Use the node type from the maple_big_node to allocate a new node from the
2346  * ma_state.  This function exists mainly for code readability.
2347  *
2348  * Return: A new maple encoded node
2349  */
2350 static inline struct maple_enode
2351 *mas_new_ma_node(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
2352 {
2353         return mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)), b_node->type);
2354 }
2355
2356 /*
2357  * mas_mab_to_node() - Set up right and middle nodes
2358  *
2359  * @mas: the maple state that contains the allocations.
2360  * @b_node: the node which contains the data.
2361  * @left: The pointer which will have the left node
2362  * @right: The pointer which may have the right node
2363  * @middle: the pointer which may have the middle node (rare)
2364  * @mid_split: the split location for the middle node
2365  *
2366  * Return: the split of left.
2367  */
2368 static inline unsigned char mas_mab_to_node(struct ma_state *mas,
2369         struct maple_big_node *b_node, struct maple_enode **left,
2370         struct maple_enode **right, struct maple_enode **middle,
2371         unsigned char *mid_split, unsigned long min)
2372 {
2373         unsigned char split = 0;
2374         unsigned char slot_count = mt_slots[b_node->type];
2375
2376         *left = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2377         *right = NULL;
2378         *middle = NULL;
2379         *mid_split = 0;
2380
2381         if (b_node->b_end < slot_count) {
2382                 split = b_node->b_end;
2383         } else {
2384                 split = mab_calc_split(mas, b_node, mid_split, min);
2385                 *right = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2386         }
2387
2388         if (*mid_split)
2389                 *middle = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2390
2391         return split;
2392
2393 }
2394
2395 /*
2396  * mab_set_b_end() - Add entry to b_node at b_node->b_end and increment the end
2397  * pointer.
2398  * @b_node - the big node to add the entry
2399  * @mas - the maple state to get the pivot (mas->max)
2400  * @entry - the entry to add, if NULL nothing happens.
2401  */
2402 static inline void mab_set_b_end(struct maple_big_node *b_node,
2403                                  struct ma_state *mas,
2404                                  void *entry)
2405 {
2406         if (!entry)
2407                 return;
2408
2409         b_node->slot[b_node->b_end] = entry;
2410         if (mt_is_alloc(mas->tree))
2411                 b_node->gap[b_node->b_end] = mas_max_gap(mas);
2412         b_node->pivot[b_node->b_end++] = mas->max;
2413 }
2414
2415 /*
2416  * mas_set_split_parent() - combine_then_separate helper function.  Sets the parent
2417  * of @mas->node to either @left or @right, depending on @slot and @split
2418  *
2419  * @mas - the maple state with the node that needs a parent
2420  * @left - possible parent 1
2421  * @right - possible parent 2
2422  * @slot - the slot the mas->node was placed
2423  * @split - the split location between @left and @right
2424  */
2425 static inline void mas_set_split_parent(struct ma_state *mas,
2426                                         struct maple_enode *left,
2427                                         struct maple_enode *right,
2428                                         unsigned char *slot, unsigned char split)
2429 {
2430         if (mas_is_none(mas))
2431                 return;
2432
2433         if ((*slot) <= split)
2434                 mas_set_parent(mas, mas->node, left, *slot);
2435         else if (right)
2436                 mas_set_parent(mas, mas->node, right, (*slot) - split - 1);
2437
2438         (*slot)++;
2439 }
2440
2441 /*
2442  * mte_mid_split_check() - Check if the next node passes the mid-split
2443  * @**l: Pointer to left encoded maple node.
2444  * @**m: Pointer to middle encoded maple node.
2445  * @**r: Pointer to right encoded maple node.
2446  * @slot: The offset
2447  * @*split: The split location.
2448  * @mid_split: The middle split.
2449  */
2450 static inline void mte_mid_split_check(struct maple_enode **l,
2451                                        struct maple_enode **r,
2452                                        struct maple_enode *right,
2453                                        unsigned char slot,
2454                                        unsigned char *split,
2455                                        unsigned char mid_split)
2456 {
2457         if (*r == right)
2458                 return;
2459
2460         if (slot < mid_split)
2461                 return;
2462
2463         *l = *r;
2464         *r = right;
2465         *split = mid_split;
2466 }
2467
2468 /*
2469  * mast_set_split_parents() - Helper function to set three nodes parents.  Slot
2470  * is taken from @mast->l.
2471  * @mast - the maple subtree state
2472  * @left - the left node
2473  * @right - the right node
2474  * @split - the split location.
2475  */
2476 static inline void mast_set_split_parents(struct maple_subtree_state *mast,
2477                                           struct maple_enode *left,
2478                                           struct maple_enode *middle,
2479                                           struct maple_enode *right,
2480                                           unsigned char split,
2481                                           unsigned char mid_split)
2482 {
2483         unsigned char slot;
2484         struct maple_enode *l = left;
2485         struct maple_enode *r = right;
2486
2487         if (mas_is_none(mast->l))
2488                 return;
2489
2490         if (middle)
2491                 r = middle;
2492
2493         slot = mast->l->offset;
2494
2495         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2496         mas_set_split_parent(mast->l, l, r, &slot, split);
2497
2498         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2499         mas_set_split_parent(mast->m, l, r, &slot, split);
2500
2501         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2502         mas_set_split_parent(mast->r, l, r, &slot, split);
2503 }
2504
2505 /*
2506  * mas_topiary_node() - Dispose of a single node
2507  * @mas: The maple state for pushing nodes
2508  * @enode: The encoded maple node
2509  * @in_rcu: If the tree is in rcu mode
2510  *
2511  * The node will either be RCU freed or pushed back on the maple state.
2512  */
2513 static inline void mas_topiary_node(struct ma_state *mas,
2514                 struct ma_state *tmp_mas, bool in_rcu)
2515 {
2516         struct maple_node *tmp;
2517         struct maple_enode *enode;
2518
2519         if (mas_is_none(tmp_mas))
2520                 return;
2521
2522         enode = tmp_mas->node;
2523         tmp = mte_to_node(enode);
2524         mte_set_node_dead(enode);
2525         if (in_rcu)
2526                 ma_free_rcu(tmp);
2527         else
2528                 mas_push_node(mas, tmp);
2529 }
2530
2531 /*
2532  * mas_topiary_replace() - Replace the data with new data, then repair the
2533  * parent links within the new tree.  Iterate over the dead sub-tree and collect
2534  * the dead subtrees and topiary the nodes that are no longer of use.
2535  *
2536  * The new tree will have up to three children with the correct parent.  Keep
2537  * track of the new entries as they need to be followed to find the next level
2538  * of new entries.
2539  *
2540  * The old tree will have up to three children with the old parent.  Keep track
2541  * of the old entries as they may have more nodes below replaced.  Nodes within
2542  * [index, last] are dead subtrees, others need to be freed and followed.
2543  *
2544  * @mas: The maple state pointing at the new data
2545  * @old_enode: The maple encoded node being replaced
2546  *
2547  */
2548 static inline void mas_topiary_replace(struct ma_state *mas,
2549                 struct maple_enode *old_enode)
2550 {
2551         struct ma_state tmp[3], tmp_next[3];
2552         MA_TOPIARY(subtrees, mas->tree);
2553         bool in_rcu;
2554         int i, n;
2555
2556         /* Place data in tree & then mark node as old */
2557         mas_put_in_tree(mas, old_enode);
2558
2559         /* Update the parent pointers in the tree */
2560         tmp[0] = *mas;
2561         tmp[0].offset = 0;
2562         tmp[1].status = ma_none;
2563         tmp[2].status = ma_none;
2564         while (!mte_is_leaf(tmp[0].node)) {
2565                 n = 0;
2566                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2567                         if (mas_is_none(&tmp[i]))
2568                                 continue;
2569
2570                         while (n < 3) {
2571                                 if (!mas_find_child(&tmp[i], &tmp_next[n]))
2572                                         break;
2573                                 n++;
2574                         }
2575
2576                         mas_adopt_children(&tmp[i], tmp[i].node);
2577                 }
2578
2579                 if (MAS_WARN_ON(mas, n == 0))
2580                         break;
2581
2582                 while (n < 3)
2583                         tmp_next[n++].status = ma_none;
2584
2585                 for (i = 0; i < 3; i++)
2586                         tmp[i] = tmp_next[i];
2587         }
2588
2589         /* Collect the old nodes that need to be discarded */
2590         if (mte_is_leaf(old_enode))
2591                 return mas_free(mas, old_enode);
2592
2593         tmp[0] = *mas;
2594         tmp[0].offset = 0;
2595         tmp[0].node = old_enode;
2596         tmp[1].status = ma_none;
2597         tmp[2].status = ma_none;
2598         in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
2599         do {
2600                 n = 0;
2601                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2602                         if (mas_is_none(&tmp[i]))
2603                                 continue;
2604
2605                         while (n < 3) {
2606                                 if (!mas_find_child(&tmp[i], &tmp_next[n]))
2607                                         break;
2608
2609                                 if ((tmp_next[n].min >= tmp_next->index) &&
2610                                     (tmp_next[n].max <= tmp_next->last)) {
2611                                         mat_add(&subtrees, tmp_next[n].node);
2612                                         tmp_next[n].status = ma_none;
2613                                 } else {
2614                                         n++;
2615                                 }
2616                         }
2617                 }
2618
2619                 if (MAS_WARN_ON(mas, n == 0))
2620                         break;
2621
2622                 while (n < 3)
2623                         tmp_next[n++].status = ma_none;
2624
2625                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2626                         mas_topiary_node(mas, &tmp[i], in_rcu);
2627                         tmp[i] = tmp_next[i];
2628                 }
2629         } while (!mte_is_leaf(tmp[0].node));
2630
2631         for (i = 0; i < 3; i++)
2632                 mas_topiary_node(mas, &tmp[i], in_rcu);
2633
2634         mas_mat_destroy(mas, &subtrees);
2635 }
2636
2637 /*
2638  * mas_wmb_replace() - Write memory barrier and replace
2639  * @mas: The maple state
2640  * @old: The old maple encoded node that is being replaced.
2641  *
2642  * Updates gap as necessary.
2643  */
2644 static inline void mas_wmb_replace(struct ma_state *mas,
2645                 struct maple_enode *old_enode)
2646 {
2647         /* Insert the new data in the tree */
2648         mas_topiary_replace(mas, old_enode);
2649
2650         if (mte_is_leaf(mas->node))
2651                 return;
2652
2653         mas_update_gap(mas);
2654 }
2655
2656 /*
2657  * mast_cp_to_nodes() - Copy data out to nodes.
2658  * @mast: The maple subtree state
2659  * @left: The left encoded maple node
2660  * @middle: The middle encoded maple node
2661  * @right: The right encoded maple node
2662  * @split: The location to split between left and (middle ? middle : right)
2663  * @mid_split: The location to split between middle and right.
2664  */
2665 static inline void mast_cp_to_nodes(struct maple_subtree_state *mast,
2666         struct maple_enode *left, struct maple_enode *middle,
2667         struct maple_enode *right, unsigned char split, unsigned char mid_split)
2668 {
2669         bool new_lmax = true;
2670
2671         mas_node_or_none(mast->l, left);
2672         mas_node_or_none(mast->m, middle);
2673         mas_node_or_none(mast->r, right);
2674
2675         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2676         if (split == mast->bn->b_end) {
2677                 mast->l->max = mast->orig_r->max;
2678                 new_lmax = false;
2679         }
2680
2681         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, new_lmax);
2682
2683         if (middle) {
2684                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mid_split, mast->m, true);
2685                 mast->m->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2686                 split = mid_split;
2687         }
2688
2689         mast->r->max = mast->orig_r->max;
2690         if (right) {
2691                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mast->bn->b_end, mast->r, false);
2692                 mast->r->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2693         }
2694 }
2695
2696 /*
2697  * mast_combine_cp_left - Copy in the original left side of the tree into the
2698  * combined data set in the maple subtree state big node.
2699  * @mast: The maple subtree state
2700  */
2701 static inline void mast_combine_cp_left(struct maple_subtree_state *mast)
2702 {
2703         unsigned char l_slot = mast->orig_l->offset;
2704
2705         if (!l_slot)
2706                 return;
2707
2708         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, l_slot - 1, mast->bn, 0);
2709 }
2710
2711 /*
2712  * mast_combine_cp_right: Copy in the original right side of the tree into the
2713  * combined data set in the maple subtree state big node.
2714  * @mast: The maple subtree state
2715  */
2716 static inline void mast_combine_cp_right(struct maple_subtree_state *mast)
2717 {
2718         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] >= mast->orig_r->max)
2719                 return;
2720
2721         mas_mab_cp(mast->orig_r, mast->orig_r->offset + 1,
2722                    mt_slot_count(mast->orig_r->node), mast->bn,
2723                    mast->bn->b_end);
2724         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2725 }
2726
2727 /*
2728  * mast_sufficient: Check if the maple subtree state has enough data in the big
2729  * node to create at least one sufficient node
2730  * @mast: the maple subtree state
2731  */
2732 static inline bool mast_sufficient(struct maple_subtree_state *mast)
2733 {
2734         if (mast->bn->b_end > mt_min_slot_count(mast->orig_l->node))
2735                 return true;
2736
2737         return false;
2738 }
2739
2740 /*
2741  * mast_overflow: Check if there is too much data in the subtree state for a
2742  * single node.
2743  * @mast: The maple subtree state
2744  */
2745 static inline bool mast_overflow(struct maple_subtree_state *mast)
2746 {
2747         if (mast->bn->b_end >= mt_slot_count(mast->orig_l->node))
2748                 return true;
2749
2750         return false;
2751 }
2752
2753 static inline void *mtree_range_walk(struct ma_state *mas)
2754 {
2755         unsigned long *pivots;
2756         unsigned char offset;
2757         struct maple_node *node;
2758         struct maple_enode *next, *last;
2759         enum maple_type type;
2760         void __rcu **slots;
2761         unsigned char end;
2762         unsigned long max, min;
2763         unsigned long prev_max, prev_min;
2764
2765         next = mas->node;
2766         min = mas->min;
2767         max = mas->max;
2768         do {
2769                 last = next;
2770                 node = mte_to_node(next);
2771                 type = mte_node_type(next);
2772                 pivots = ma_pivots(node, type);
2773                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
2774                 prev_min = min;
2775                 prev_max = max;
2776                 if (pivots[0] >= mas->index) {
2777                         offset = 0;
2778                         max = pivots[0];
2779                         goto next;
2780                 }
2781
2782                 offset = 1;
2783                 while (offset < end) {
2784                         if (pivots[offset] >= mas->index) {
2785                                 max = pivots[offset];
2786                                 break;
2787                         }
2788                         offset++;
2789                 }
2790
2791                 min = pivots[offset - 1] + 1;
2792 next:
2793                 slots = ma_slots(node, type);
2794                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
2795                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2796                         goto dead_node;
2797         } while (!ma_is_leaf(type));
2798
2799         mas->end = end;
2800         mas->offset = offset;
2801         mas->index = min;
2802         mas->last = max;
2803         mas->min = prev_min;
2804         mas->max = prev_max;
2805         mas->node = last;
2806         return (void *)next;
2807
2808 dead_node:
2809         mas_reset(mas);
2810         return NULL;
2811 }
2812
2813 /*
2814  * mas_spanning_rebalance() - Rebalance across two nodes which may not be peers.
2815  * @mas: The starting maple state
2816  * @mast: The maple_subtree_state, keeps track of 4 maple states.
2817  * @count: The estimated count of iterations needed.
2818  *
2819  * Follow the tree upwards from @l_mas and @r_mas for @count, or until the root
2820  * is hit.  First @b_node is split into two entries which are inserted into the
2821  * next iteration of the loop.  @b_node is returned populated with the final
2822  * iteration. @mas is used to obtain allocations.  orig_l_mas keeps track of the
2823  * nodes that will remain active by using orig_l_mas->index and orig_l_mas->last
2824  * to account of what has been copied into the new sub-tree.  The update of
2825  * orig_l_mas->last is used in mas_consume to find the slots that will need to
2826  * be either freed or destroyed.  orig_l_mas->depth keeps track of the height of
2827  * the new sub-tree in case the sub-tree becomes the full tree.
2828  *
2829  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
2830  */
2831 static int mas_spanning_rebalance(struct ma_state *mas,
2832                 struct maple_subtree_state *mast, unsigned char count)
2833 {
2834         unsigned char split, mid_split;
2835         unsigned char slot = 0;
2836         struct maple_enode *left = NULL, *middle = NULL, *right = NULL;
2837         struct maple_enode *old_enode;
2838
2839         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
2840         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
2841         MA_STATE(m_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
2842
2843         /*
2844          * The tree needs to be rebalanced and leaves need to be kept at the same level.
2845          * Rebalancing is done by use of the ``struct maple_topiary``.
2846          */
2847         mast->l = &l_mas;
2848         mast->m = &m_mas;
2849         mast->r = &r_mas;
2850         l_mas.status = r_mas.status = m_mas.status = ma_none;
2851
2852         /* Check if this is not root and has sufficient data.  */
2853         if (((mast->orig_l->min != 0) || (mast->orig_r->max != ULONG_MAX)) &&
2854             unlikely(mast->bn->b_end <= mt_min_slots[mast->bn->type]))
2855                 mast_spanning_rebalance(mast);
2856
2857         l_mas.depth = 0;
2858
2859         /*
2860          * Each level of the tree is examined and balanced, pushing data to the left or
2861          * right, or rebalancing against left or right nodes is employed to avoid
2862          * rippling up the tree to limit the amount of churn.  Once a new sub-section of
2863          * the tree is created, there may be a mix of new and old nodes.  The old nodes
2864          * will have the incorrect parent pointers and currently be in two trees: the
2865          * original tree and the partially new tree.  To remedy the parent pointers in
2866          * the old tree, the new data is swapped into the active tree and a walk down
2867          * the tree is performed and the parent pointers are updated.
2868          * See mas_topiary_replace() for more information.
2869          */
2870         while (count--) {
2871                 mast->bn->b_end--;
2872                 mast->bn->type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2873                 split = mas_mab_to_node(mas, mast->bn, &left, &right, &middle,
2874                                         &mid_split, mast->orig_l->min);
2875                 mast_set_split_parents(mast, left, middle, right, split,
2876                                        mid_split);
2877                 mast_cp_to_nodes(mast, left, middle, right, split, mid_split);
2878
2879                 /*
2880                  * Copy data from next level in the tree to mast->bn from next
2881                  * iteration
2882                  */
2883                 memset(mast->bn, 0, sizeof(struct maple_big_node));
2884                 mast->bn->type = mte_node_type(left);
2885                 l_mas.depth++;
2886
2887                 /* Root already stored in l->node. */
2888                 if (mas_is_root_limits(mast->l))
2889                         goto new_root;
2890
2891                 mast_ascend(mast);
2892                 mast_combine_cp_left(mast);
2893                 l_mas.offset = mast->bn->b_end;
2894                 mab_set_b_end(mast->bn, &l_mas, left);
2895                 mab_set_b_end(mast->bn, &m_mas, middle);
2896                 mab_set_b_end(mast->bn, &r_mas, right);
2897
2898                 /* Copy anything necessary out of the right node. */
2899                 mast_combine_cp_right(mast);
2900                 mast->orig_l->last = mast->orig_l->max;
2901
2902                 if (mast_sufficient(mast))
2903                         continue;
2904
2905                 if (mast_overflow(mast))
2906                         continue;
2907
2908                 /* May be a new root stored in mast->bn */
2909                 if (mas_is_root_limits(mast->orig_l))
2910                         break;
2911
2912                 mast_spanning_rebalance(mast);
2913
2914                 /* rebalancing from other nodes may require another loop. */
2915                 if (!count)
2916                         count++;
2917         }
2918
2919         l_mas.node = mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)),
2920                                 mte_node_type(mast->orig_l->node));
2921         l_mas.depth++;
2922         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, &l_mas, true);
2923         mas_set_parent(mas, left, l_mas.node, slot);
2924         if (middle)
2925                 mas_set_parent(mas, middle, l_mas.node, ++slot);
2926
2927         if (right)
2928                 mas_set_parent(mas, right, l_mas.node, ++slot);
2929
2930         if (mas_is_root_limits(mast->l)) {
2931 new_root:
2932                 mas_mn(mast->l)->parent = ma_parent_ptr(mas_tree_parent(mas));
2933                 while (!mte_is_root(mast->orig_l->node))
2934                         mast_ascend(mast);
2935         } else {
2936                 mas_mn(&l_mas)->parent = mas_mn(mast->orig_l)->parent;
2937         }
2938
2939         old_enode = mast->orig_l->node;
2940         mas->depth = l_mas.depth;
2941         mas->node = l_mas.node;
2942         mas->min = l_mas.min;
2943         mas->max = l_mas.max;
2944         mas->offset = l_mas.offset;
2945         mas_wmb_replace(mas, old_enode);
2946         mtree_range_walk(mas);
2947         return mast->bn->b_end;
2948 }
2949
2950 /*
2951  * mas_rebalance() - Rebalance a given node.
2952  * @mas: The maple state
2953  * @b_node: The big maple node.
2954  *
2955  * Rebalance two nodes into a single node or two new nodes that are sufficient.
2956  * Continue upwards until tree is sufficient.
2957  *
2958  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
2959  */
2960 static inline int mas_rebalance(struct ma_state *mas,
2961                                 struct maple_big_node *b_node)
2962 {
2963         char empty_count = mas_mt_height(mas);
2964         struct maple_subtree_state mast;
2965         unsigned char shift, b_end = ++b_node->b_end;
2966
2967         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
2968         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
2969
2970         trace_ma_op(__func__, mas);
2971
2972         /*
2973          * Rebalancing occurs if a node is insufficient.  Data is rebalanced
2974          * against the node to the right if it exists, otherwise the node to the
2975          * left of this node is rebalanced against this node.  If rebalancing
2976          * causes just one node to be produced instead of two, then the parent
2977          * is also examined and rebalanced if it is insufficient.  Every level
2978          * tries to combine the data in the same way.  If one node contains the
2979          * entire range of the tree, then that node is used as a new root node.
2980          */
2981         mas_node_count(mas, empty_count * 2 - 1);
2982         if (mas_is_err(mas))
2983                 return 0;
2984
2985         mast.orig_l = &l_mas;
2986         mast.orig_r = &r_mas;
2987         mast.bn = b_node;
2988         mast.bn->type = mte_node_type(mas->node);
2989
2990         l_mas = r_mas = *mas;
2991
2992         if (mas_next_sibling(&r_mas)) {
2993                 mas_mab_cp(&r_mas, 0, mt_slot_count(r_mas.node), b_node, b_end);
2994                 r_mas.last = r_mas.index = r_mas.max;
2995         } else {
2996                 mas_prev_sibling(&l_mas);
2997                 shift = mas_data_end(&l_mas) + 1;
2998                 mab_shift_right(b_node, shift);
2999                 mas->offset += shift;
3000                 mas_mab_cp(&l_mas, 0, shift - 1, b_node, 0);
3001                 b_node->b_end = shift + b_end;
3002                 l_mas.index = l_mas.last = l_mas.min;
3003         }
3004
3005         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, empty_count);
3006 }
3007
3008 /*
3009  * mas_destroy_rebalance() - Rebalance left-most node while destroying the maple
3010  * state.
3011  * @mas: The maple state
3012  * @end: The end of the left-most node.
3013  *
3014  * During a mass-insert event (such as forking), it may be necessary to
3015  * rebalance the left-most node when it is not sufficient.
3016  */
3017 static inline void mas_destroy_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end)
3018 {
3019         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
3020         struct maple_node reuse, *newnode, *parent, *new_left, *left, *node;
3021         struct maple_enode *eparent, *old_eparent;
3022         unsigned char offset, tmp, split = mt_slots[mt] / 2;
3023         void __rcu **l_slots, **slots;
3024         unsigned long *l_pivs, *pivs, gap;
3025         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
3026
3027         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3028
3029         l_mas = *mas;
3030         mas_prev_sibling(&l_mas);
3031
3032         /* set up node. */
3033         if (in_rcu) {
3034                 /* Allocate for both left and right as well as parent. */
3035                 mas_node_count(mas, 3);
3036                 if (mas_is_err(mas))
3037                         return;
3038
3039                 newnode = mas_pop_node(mas);
3040         } else {
3041                 newnode = &reuse;
3042         }
3043
3044         node = mas_mn(mas);
3045         newnode->parent = node->parent;
3046         slots = ma_slots(newnode, mt);
3047         pivs = ma_pivots(newnode, mt);
3048         left = mas_mn(&l_mas);
3049         l_slots = ma_slots(left, mt);
3050         l_pivs = ma_pivots(left, mt);
3051         if (!l_slots[split])
3052                 split++;
3053         tmp = mas_data_end(&l_mas) - split;
3054
3055         memcpy(slots, l_slots + split + 1, sizeof(void *) * tmp);
3056         memcpy(pivs, l_pivs + split + 1, sizeof(unsigned long) * tmp);
3057         pivs[tmp] = l_mas.max;
3058         memcpy(slots + tmp, ma_slots(node, mt), sizeof(void *) * end);
3059         memcpy(pivs + tmp, ma_pivots(node, mt), sizeof(unsigned long) * end);
3060
3061         l_mas.max = l_pivs[split];
3062         mas->min = l_mas.max + 1;
3063         old_eparent = mt_mk_node(mte_parent(l_mas.node),
3064                              mas_parent_type(&l_mas, l_mas.node));
3065         tmp += end;
3066         if (!in_rcu) {
3067                 unsigned char max_p = mt_pivots[mt];
3068                 unsigned char max_s = mt_slots[mt];
3069
3070                 if (tmp < max_p)
3071                         memset(pivs + tmp, 0,
3072                                sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3073
3074                 if (tmp < mt_slots[mt])
3075                         memset(slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3076
3077                 memcpy(node, newnode, sizeof(struct maple_node));
3078                 ma_set_meta(node, mt, 0, tmp - 1);
3079                 mte_set_pivot(old_eparent, mte_parent_slot(l_mas.node),
3080                               l_pivs[split]);
3081
3082                 /* Remove data from l_pivs. */
3083                 tmp = split + 1;
3084                 memset(l_pivs + tmp, 0, sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3085                 memset(l_slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3086                 ma_set_meta(left, mt, 0, split);
3087                 eparent = old_eparent;
3088
3089                 goto done;
3090         }
3091
3092         /* RCU requires replacing both l_mas, mas, and parent. */
3093         mas->node = mt_mk_node(newnode, mt);
3094         ma_set_meta(newnode, mt, 0, tmp);
3095
3096         new_left = mas_pop_node(mas);
3097         new_left->parent = left->parent;
3098         mt = mte_node_type(l_mas.node);
3099         slots = ma_slots(new_left, mt);
3100         pivs = ma_pivots(new_left, mt);
3101         memcpy(slots, l_slots, sizeof(void *) * split);
3102         memcpy(pivs, l_pivs, sizeof(unsigned long) * split);
3103         ma_set_meta(new_left, mt, 0, split);
3104         l_mas.node = mt_mk_node(new_left, mt);
3105
3106         /* replace parent. */
3107         offset = mte_parent_slot(mas->node);
3108         mt = mas_parent_type(&l_mas, l_mas.node);
3109         parent = mas_pop_node(mas);
3110         slots = ma_slots(parent, mt);
3111         pivs = ma_pivots(parent, mt);
3112         memcpy(parent, mte_to_node(old_eparent), sizeof(struct maple_node));
3113         rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
3114         rcu_assign_pointer(slots[offset - 1], l_mas.node);
3115         pivs[offset - 1] = l_mas.max;
3116         eparent = mt_mk_node(parent, mt);
3117 done:
3118         gap = mas_leaf_max_gap(mas);
3119         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(mas->node), gap);
3120         gap = mas_leaf_max_gap(&l_mas);
3121         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node), gap);
3122         mas_ascend(mas);
3123
3124         if (in_rcu) {
3125                 mas_replace_node(mas, old_eparent);
3126                 mas_adopt_children(mas, mas->node);
3127         }
3128
3129         mas_update_gap(mas);
3130 }
3131
3132 /*
3133  * mas_split_final_node() - Split the final node in a subtree operation.
3134  * @mast: the maple subtree state
3135  * @mas: The maple state
3136  * @height: The height of the tree in case it's a new root.
3137  */
3138 static inline void mas_split_final_node(struct maple_subtree_state *mast,
3139                                         struct ma_state *mas, int height)
3140 {
3141         struct maple_enode *ancestor;
3142
3143         if (mte_is_root(mas->node)) {
3144                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
3145                         mast->bn->type = maple_arange_64;
3146                 else
3147                         mast->bn->type = maple_range_64;
3148                 mas->depth = height;
3149         }
3150         /*
3151          * Only a single node is used here, could be root.
3152          * The Big_node data should just fit in a single node.
3153          */
3154         ancestor = mas_new_ma_node(mas, mast->bn);
3155         mas_set_parent(mas, mast->l->node, ancestor, mast->l->offset);
3156         mas_set_parent(mas, mast->r->node, ancestor, mast->r->offset);
3157         mte_to_node(ancestor)->parent = mas_mn(mas)->parent;
3158
3159         mast->l->node = ancestor;
3160         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, mast->l, true);
3161         mas->offset = mast->bn->b_end - 1;
3162 }
3163
3164 /*
3165  * mast_fill_bnode() - Copy data into the big node in the subtree state
3166  * @mast: The maple subtree state
3167  * @mas: the maple state
3168  * @skip: The number of entries to skip for new nodes insertion.
3169  */
3170 static inline void mast_fill_bnode(struct maple_subtree_state *mast,
3171                                          struct ma_state *mas,
3172                                          unsigned char skip)
3173 {
3174         bool cp = true;
3175         unsigned char split;
3176
3177         memset(mast->bn->gap, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->gap));
3178         memset(mast->bn->slot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->slot));
3179         memset(mast->bn->pivot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->pivot));
3180         mast->bn->b_end = 0;
3181
3182         if (mte_is_root(mas->node)) {
3183                 cp = false;
3184         } else {
3185                 mas_ascend(mas);
3186                 mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3187         }
3188
3189         if (cp && mast->l->offset)
3190                 mas_mab_cp(mas, 0, mast->l->offset - 1, mast->bn, 0);
3191
3192         split = mast->bn->b_end;
3193         mab_set_b_end(mast->bn, mast->l, mast->l->node);
3194         mast->r->offset = mast->bn->b_end;
3195         mab_set_b_end(mast->bn, mast->r, mast->r->node);
3196         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] == mas->max)
3197                 cp = false;
3198
3199         if (cp)
3200                 mas_mab_cp(mas, split + skip, mt_slot_count(mas->node) - 1,
3201                            mast->bn, mast->bn->b_end);
3202
3203         mast->bn->b_end--;
3204         mast->bn->type = mte_node_type(mas->node);
3205 }
3206
3207 /*
3208  * mast_split_data() - Split the data in the subtree state big node into regular
3209  * nodes.
3210  * @mast: The maple subtree state
3211  * @mas: The maple state
3212  * @split: The location to split the big node
3213  */
3214 static inline void mast_split_data(struct maple_subtree_state *mast,
3215            struct ma_state *mas, unsigned char split)
3216 {
3217         unsigned char p_slot;
3218
3219         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, true);
3220         mte_set_pivot(mast->r->node, 0, mast->r->max);
3221         mab_mas_cp(mast->bn, split + 1, mast->bn->b_end, mast->r, false);
3222         mast->l->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3223         mast->l->max = mast->bn->pivot[split];
3224         mast->r->min = mast->l->max + 1;
3225         if (mte_is_leaf(mas->node))
3226                 return;
3227
3228         p_slot = mast->orig_l->offset;
3229         mas_set_split_parent(mast->orig_l, mast->l->node, mast->r->node,
3230                              &p_slot, split);
3231         mas_set_split_parent(mast->orig_r, mast->l->node, mast->r->node,
3232                              &p_slot, split);
3233 }
3234
3235 /*
3236  * mas_push_data() - Instead of splitting a node, it is beneficial to push the
3237  * data to the right or left node if there is room.
3238  * @mas: The maple state
3239  * @height: The current height of the maple state
3240  * @mast: The maple subtree state
3241  * @left: Push left or not.
3242  *
3243  * Keeping the height of the tree low means faster lookups.
3244  *
3245  * Return: True if pushed, false otherwise.
3246  */
3247 static inline bool mas_push_data(struct ma_state *mas, int height,
3248                                  struct maple_subtree_state *mast, bool left)
3249 {
3250         unsigned char slot_total = mast->bn->b_end;
3251         unsigned char end, space, split;
3252
3253         MA_STATE(tmp_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3254         tmp_mas = *mas;
3255         tmp_mas.depth = mast->l->depth;
3256
3257         if (left && !mas_prev_sibling(&tmp_mas))
3258                 return false;
3259         else if (!left && !mas_next_sibling(&tmp_mas))
3260                 return false;
3261
3262         end = mas_data_end(&tmp_mas);
3263         slot_total += end;
3264         space = 2 * mt_slot_count(mas->node) - 2;
3265         /* -2 instead of -1 to ensure there isn't a triple split */
3266         if (ma_is_leaf(mast->bn->type))
3267                 space--;
3268
3269         if (mas->max == ULONG_MAX)
3270                 space--;
3271
3272         if (slot_total >= space)
3273                 return false;
3274
3275         /* Get the data; Fill mast->bn */
3276         mast->bn->b_end++;
3277         if (left) {
3278                 mab_shift_right(mast->bn, end + 1);
3279                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, 0);
3280                 mast->bn->b_end = slot_total + 1;
3281         } else {
3282                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, mast->bn->b_end);
3283         }
3284
3285         /* Configure mast for splitting of mast->bn */
3286         split = mt_slots[mast->bn->type] - 2;
3287         if (left) {
3288                 /*  Switch mas to prev node  */
3289                 *mas = tmp_mas;
3290                 /* Start using mast->l for the left side. */
3291                 tmp_mas.node = mast->l->node;
3292                 *mast->l = tmp_mas;
3293         } else {
3294                 tmp_mas.node = mast->r->node;
3295                 *mast->r = tmp_mas;
3296                 split = slot_total - split;
3297         }
3298         split = mab_no_null_split(mast->bn, split, mt_slots[mast->bn->type]);
3299         /* Update parent slot for split calculation. */
3300         if (left)
3301                 mast->orig_l->offset += end + 1;
3302
3303         mast_split_data(mast, mas, split);
3304         mast_fill_bnode(mast, mas, 2);
3305         mas_split_final_node(mast, mas, height + 1);
3306         return true;
3307 }
3308
3309 /*
3310  * mas_split() - Split data that is too big for one node into two.
3311  * @mas: The maple state
3312  * @b_node: The maple big node
3313  * Return: 1 on success, 0 on failure.
3314  */
3315 static int mas_split(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
3316 {
3317         struct maple_subtree_state mast;
3318         int height = 0;
3319         unsigned char mid_split, split = 0;
3320         struct maple_enode *old;
3321
3322         /*
3323          * Splitting is handled differently from any other B-tree; the Maple
3324          * Tree splits upwards.  Splitting up means that the split operation
3325          * occurs when the walk of the tree hits the leaves and not on the way
3326          * down.  The reason for splitting up is that it is impossible to know
3327          * how much space will be needed until the leaf is (or leaves are)
3328          * reached.  Since overwriting data is allowed and a range could
3329          * overwrite more than one range or result in changing one entry into 3
3330          * entries, it is impossible to know if a split is required until the
3331          * data is examined.
3332          *
3333          * Splitting is a balancing act between keeping allocations to a minimum
3334          * and avoiding a 'jitter' event where a tree is expanded to make room
3335          * for an entry followed by a contraction when the entry is removed.  To
3336          * accomplish the balance, there are empty slots remaining in both left
3337          * and right nodes after a split.
3338          */
3339         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3340         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3341         MA_STATE(prev_l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3342         MA_STATE(prev_r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3343
3344         trace_ma_op(__func__, mas);
3345         mas->depth = mas_mt_height(mas);
3346         /* Allocation failures will happen early. */
3347         mas_node_count(mas, 1 + mas->depth * 2);
3348         if (mas_is_err(mas))
3349                 return 0;
3350
3351         mast.l = &l_mas;
3352         mast.r = &r_mas;
3353         mast.orig_l = &prev_l_mas;
3354         mast.orig_r = &prev_r_mas;
3355         mast.bn = b_node;
3356
3357         while (height++ <= mas->depth) {
3358                 if (mt_slots[b_node->type] > b_node->b_end) {
3359                         mas_split_final_node(&mast, mas, height);
3360                         break;
3361                 }
3362
3363                 l_mas = r_mas = *mas;
3364                 l_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3365                 r_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3366                 /*
3367                  * Another way that 'jitter' is avoided is to terminate a split up early if the
3368                  * left or right node has space to spare.  This is referred to as "pushing left"
3369                  * or "pushing right" and is similar to the B* tree, except the nodes left or
3370                  * right can rarely be reused due to RCU, but the ripple upwards is halted which
3371                  * is a significant savings.
3372                  */
3373                 /* Try to push left. */
3374                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, true))
3375                         break;
3376                 /* Try to push right. */
3377                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, false))
3378                         break;
3379
3380                 split = mab_calc_split(mas, b_node, &mid_split, prev_l_mas.min);
3381                 mast_split_data(&mast, mas, split);
3382                 /*
3383                  * Usually correct, mab_mas_cp in the above call overwrites
3384                  * r->max.
3385                  */
3386                 mast.r->max = mas->max;
3387                 mast_fill_bnode(&mast, mas, 1);
3388                 prev_l_mas = *mast.l;
3389                 prev_r_mas = *mast.r;
3390         }
3391
3392         /* Set the original node as dead */
3393         old = mas->node;
3394         mas->node = l_mas.node;
3395         mas_wmb_replace(mas, old);
3396         mtree_range_walk(mas);
3397         return 1;
3398 }
3399
3400 /*
3401  * mas_reuse_node() - Reuse the node to store the data.
3402  * @wr_mas: The maple write state
3403  * @bn: The maple big node
3404  * @end: The end of the data.
3405  *
3406  * Will always return false in RCU mode.
3407  *
3408  * Return: True if node was reused, false otherwise.
3409  */
3410 static inline bool mas_reuse_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3411                           struct maple_big_node *bn, unsigned char end)
3412 {
3413         /* Need to be rcu safe. */
3414         if (mt_in_rcu(wr_mas->mas->tree))
3415                 return false;
3416
3417         if (end > bn->b_end) {
3418                 int clear = mt_slots[wr_mas->type] - bn->b_end;
3419
3420                 memset(wr_mas->slots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear--);
3421                 memset(wr_mas->pivots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear);
3422         }
3423         mab_mas_cp(bn, 0, bn->b_end, wr_mas->mas, false);
3424         return true;
3425 }
3426
3427 /*
3428  * mas_commit_b_node() - Commit the big node into the tree.
3429  * @wr_mas: The maple write state
3430  * @b_node: The maple big node
3431  * @end: The end of the data.
3432  */
3433 static noinline_for_kasan int mas_commit_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3434                             struct maple_big_node *b_node, unsigned char end)
3435 {
3436         struct maple_node *node;
3437         struct maple_enode *old_enode;
3438         unsigned char b_end = b_node->b_end;
3439         enum maple_type b_type = b_node->type;
3440
3441         old_enode = wr_mas->mas->node;
3442         if ((b_end < mt_min_slots[b_type]) &&
3443             (!mte_is_root(old_enode)) &&
3444             (mas_mt_height(wr_mas->mas) > 1))
3445                 return mas_rebalance(wr_mas->mas, b_node);
3446
3447         if (b_end >= mt_slots[b_type])
3448                 return mas_split(wr_mas->mas, b_node);
3449
3450         if (mas_reuse_node(wr_mas, b_node, end))
3451                 goto reuse_node;
3452
3453         mas_node_count(wr_mas->mas, 1);
3454         if (mas_is_err(wr_mas->mas))
3455                 return 0;
3456
3457         node = mas_pop_node(wr_mas->mas);
3458         node->parent = mas_mn(wr_mas->mas)->parent;
3459         wr_mas->mas->node = mt_mk_node(node, b_type);
3460         mab_mas_cp(b_node, 0, b_end, wr_mas->mas, false);
3461         mas_replace_node(wr_mas->mas, old_enode);
3462 reuse_node:
3463         mas_update_gap(wr_mas->mas);
3464         wr_mas->mas->end = b_end;
3465         return 1;
3466 }
3467
3468 /*
3469  * mas_root_expand() - Expand a root to a node
3470  * @mas: The maple state
3471  * @entry: The entry to store into the tree
3472  */
3473 static inline int mas_root_expand(struct ma_state *mas, void *entry)
3474 {
3475         void *contents = mas_root_locked(mas);
3476         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3477         struct maple_node *node;
3478         void __rcu **slots;
3479         unsigned long *pivots;
3480         int slot = 0;
3481
3482         mas_node_count(mas, 1);
3483         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
3484                 return 0;
3485
3486         node = mas_pop_node(mas);
3487         pivots = ma_pivots(node, type);
3488         slots = ma_slots(node, type);
3489         node->parent = ma_parent_ptr(mas_tree_parent(mas));
3490         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3491         mas->status = ma_active;
3492
3493         if (mas->index) {
3494                 if (contents) {
3495                         rcu_assign_pointer(slots[slot], contents);
3496                         if (likely(mas->index > 1))
3497                                 slot++;
3498                 }
3499                 pivots[slot++] = mas->index - 1;
3500         }
3501
3502         rcu_assign_pointer(slots[slot], entry);
3503         mas->offset = slot;
3504         pivots[slot] = mas->last;
3505         if (mas->last != ULONG_MAX)
3506                 pivots[++slot] = ULONG_MAX;
3507
3508         mas->depth = 1;
3509         mas_set_height(mas);
3510         ma_set_meta(node, maple_leaf_64, 0, slot);
3511         /* swap the new root into the tree */
3512         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3513         return slot;
3514 }
3515
3516 static inline void mas_store_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3517 {
3518         if (likely((mas->last != 0) || (mas->index != 0)))
3519                 mas_root_expand(mas, entry);
3520         else if (((unsigned long) (entry) & 3) == 2)
3521                 mas_root_expand(mas, entry);
3522         else {
3523                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3524                 mas->status = ma_start;
3525         }
3526 }
3527
3528 /*
3529  * mas_is_span_wr() - Check if the write needs to be treated as a write that
3530  * spans the node.
3531  * @mas: The maple state
3532  * @piv: The pivot value being written
3533  * @type: The maple node type
3534  * @entry: The data to write
3535  *
3536  * Spanning writes are writes that start in one node and end in another OR if
3537  * the write of a %NULL will cause the node to end with a %NULL.
3538  *
3539  * Return: True if this is a spanning write, false otherwise.
3540  */
3541 static bool mas_is_span_wr(struct ma_wr_state *wr_mas)
3542 {
3543         unsigned long max = wr_mas->r_max;
3544         unsigned long last = wr_mas->mas->last;
3545         enum maple_type type = wr_mas->type;
3546         void *entry = wr_mas->entry;
3547
3548         /* Contained in this pivot, fast path */
3549         if (last < max)
3550                 return false;
3551
3552         if (ma_is_leaf(type)) {
3553                 max = wr_mas->mas->max;
3554                 if (last < max)
3555                         return false;
3556         }
3557
3558         if (last == max) {
3559                 /*
3560                  * The last entry of leaf node cannot be NULL unless it is the
3561                  * rightmost node (writing ULONG_MAX), otherwise it spans slots.
3562                  */
3563                 if (entry || last == ULONG_MAX)
3564                         return false;
3565         }
3566
3567         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, wr_mas->r_max, entry);
3568         return true;
3569 }
3570
3571 static inline void mas_wr_walk_descend(struct ma_wr_state *wr_mas)
3572 {
3573         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
3574         mas_wr_node_walk(wr_mas);
3575         wr_mas->slots = ma_slots(wr_mas->node, wr_mas->type);
3576 }
3577
3578 static inline void mas_wr_walk_traverse(struct ma_wr_state *wr_mas)
3579 {
3580         wr_mas->mas->max = wr_mas->r_max;
3581         wr_mas->mas->min = wr_mas->r_min;
3582         wr_mas->mas->node = wr_mas->content;
3583         wr_mas->mas->offset = 0;
3584         wr_mas->mas->depth++;
3585 }
3586 /*
3587  * mas_wr_walk() - Walk the tree for a write.
3588  * @wr_mas: The maple write state
3589  *
3590  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
3591  *
3592  * Return: True if it's contained in a node, false on spanning write.
3593  */
3594 static bool mas_wr_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
3595 {
3596         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3597
3598         while (true) {
3599                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3600                 if (unlikely(mas_is_span_wr(wr_mas)))
3601                         return false;
3602
3603                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3604                                                   mas->offset);
3605                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3606                         return true;
3607
3608                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3609         }
3610
3611         return true;
3612 }
3613
3614 static bool mas_wr_walk_index(struct ma_wr_state *wr_mas)
3615 {
3616         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3617
3618         while (true) {
3619                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3620                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3621                                                   mas->offset);
3622                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3623                         return true;
3624                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3625
3626         }
3627         return true;
3628 }
3629 /*
3630  * mas_extend_spanning_null() - Extend a store of a %NULL to include surrounding %NULLs.
3631  * @l_wr_mas: The left maple write state
3632  * @r_wr_mas: The right maple write state
3633  */
3634 static inline void mas_extend_spanning_null(struct ma_wr_state *l_wr_mas,
3635                                             struct ma_wr_state *r_wr_mas)
3636 {
3637         struct ma_state *r_mas = r_wr_mas->mas;
3638         struct ma_state *l_mas = l_wr_mas->mas;
3639         unsigned char l_slot;
3640
3641         l_slot = l_mas->offset;
3642         if (!l_wr_mas->content)
3643                 l_mas->index = l_wr_mas->r_min;
3644
3645         if ((l_mas->index == l_wr_mas->r_min) &&
3646                  (l_slot &&
3647                   !mas_slot_locked(l_mas, l_wr_mas->slots, l_slot - 1))) {
3648                 if (l_slot > 1)
3649                         l_mas->index = l_wr_mas->pivots[l_slot - 2] + 1;
3650                 else
3651                         l_mas->index = l_mas->min;
3652
3653                 l_mas->offset = l_slot - 1;
3654         }
3655
3656         if (!r_wr_mas->content) {
3657                 if (r_mas->last < r_wr_mas->r_max)
3658                         r_mas->last = r_wr_mas->r_max;
3659                 r_mas->offset++;
3660         } else if ((r_mas->last == r_wr_mas->r_max) &&
3661             (r_mas->last < r_mas->max) &&
3662             !mas_slot_locked(r_mas, r_wr_mas->slots, r_mas->offset + 1)) {
3663                 r_mas->last = mas_safe_pivot(r_mas, r_wr_mas->pivots,
3664                                              r_wr_mas->type, r_mas->offset + 1);
3665                 r_mas->offset++;
3666         }
3667 }
3668
3669 static inline void *mas_state_walk(struct ma_state *mas)
3670 {
3671         void *entry;
3672
3673         entry = mas_start(mas);
3674         if (mas_is_none(mas))
3675                 return NULL;
3676
3677         if (mas_is_ptr(mas))
3678                 return entry;
3679
3680         return mtree_range_walk(mas);
3681 }
3682
3683 /*
3684  * mtree_lookup_walk() - Internal quick lookup that does not keep maple state up
3685  * to date.
3686  *
3687  * @mas: The maple state.
3688  *
3689  * Note: Leaves mas in undesirable state.
3690  * Return: The entry for @mas->index or %NULL on dead node.
3691  */
3692 static inline void *mtree_lookup_walk(struct ma_state *mas)
3693 {
3694         unsigned long *pivots;
3695         unsigned char offset;
3696         struct maple_node *node;
3697         struct maple_enode *next;
3698         enum maple_type type;
3699         void __rcu **slots;
3700         unsigned char end;
3701
3702         next = mas->node;
3703         do {
3704                 node = mte_to_node(next);
3705                 type = mte_node_type(next);
3706                 pivots = ma_pivots(node, type);
3707                 end = mt_pivots[type];
3708                 offset = 0;
3709                 do {
3710                         if (pivots[offset] >= mas->index)
3711                                 break;
3712                 } while (++offset < end);
3713
3714                 slots = ma_slots(node, type);
3715                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
3716                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3717                         goto dead_node;
3718         } while (!ma_is_leaf(type));
3719
3720         return (void *)next;
3721
3722 dead_node:
3723         mas_reset(mas);
3724         return NULL;
3725 }
3726
3727 static void mte_destroy_walk(struct maple_enode *, struct maple_tree *);
3728 /*
3729  * mas_new_root() - Create a new root node that only contains the entry passed
3730  * in.
3731  * @mas: The maple state
3732  * @entry: The entry to store.
3733  *
3734  * Only valid when the index == 0 and the last == ULONG_MAX
3735  *
3736  * Return 0 on error, 1 on success.
3737  */
3738 static inline int mas_new_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3739 {
3740         struct maple_enode *root = mas_root_locked(mas);
3741         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3742         struct maple_node *node;
3743         void __rcu **slots;
3744         unsigned long *pivots;
3745
3746         if (!entry && !mas->index && mas->last == ULONG_MAX) {
3747                 mas->depth = 0;
3748                 mas_set_height(mas);
3749                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3750                 mas->status = ma_start;
3751                 goto done;
3752         }
3753
3754         mas_node_count(mas, 1);
3755         if (mas_is_err(mas))
3756                 return 0;
3757
3758         node = mas_pop_node(mas);
3759         pivots = ma_pivots(node, type);
3760         slots = ma_slots(node, type);
3761         node->parent = ma_parent_ptr(mas_tree_parent(mas));
3762         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3763         mas->status = ma_active;
3764         rcu_assign_pointer(slots[0], entry);
3765         pivots[0] = mas->last;
3766         mas->depth = 1;
3767         mas_set_height(mas);
3768         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3769
3770 done:
3771         if (xa_is_node(root))
3772                 mte_destroy_walk(root, mas->tree);
3773
3774         return 1;
3775 }
3776 /*
3777  * mas_wr_spanning_store() - Create a subtree with the store operation completed
3778  * and new nodes where necessary, then place the sub-tree in the actual tree.
3779  * Note that mas is expected to point to the node which caused the store to
3780  * span.
3781  * @wr_mas: The maple write state
3782  *
3783  * Return: 0 on error, positive on success.
3784  */
3785 static inline int mas_wr_spanning_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
3786 {
3787         struct maple_subtree_state mast;
3788         struct maple_big_node b_node;
3789         struct ma_state *mas;
3790         unsigned char height;
3791
3792         /* Left and Right side of spanning store */
3793         MA_STATE(l_mas, NULL, 0, 0);
3794         MA_STATE(r_mas, NULL, 0, 0);
3795         MA_WR_STATE(r_wr_mas, &r_mas, wr_mas->entry);
3796         MA_WR_STATE(l_wr_mas, &l_mas, wr_mas->entry);
3797
3798         /*
3799          * A store operation that spans multiple nodes is called a spanning
3800          * store and is handled early in the store call stack by the function
3801          * mas_is_span_wr().  When a spanning store is identified, the maple
3802          * state is duplicated.  The first maple state walks the left tree path
3803          * to ``index``, the duplicate walks the right tree path to ``last``.
3804          * The data in the two nodes are combined into a single node, two nodes,
3805          * or possibly three nodes (see the 3-way split above).  A ``NULL``
3806          * written to the last entry of a node is considered a spanning store as
3807          * a rebalance is required for the operation to complete and an overflow
3808          * of data may happen.
3809          */
3810         mas = wr_mas->mas;
3811         trace_ma_op(__func__, mas);
3812
3813         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX))
3814                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
3815         /*
3816          * Node rebalancing may occur due to this store, so there may be three new
3817          * entries per level plus a new root.
3818          */
3819         height = mas_mt_height(mas);
3820         mas_node_count(mas, 1 + height * 3);
3821         if (mas_is_err(mas))
3822                 return 0;
3823
3824         /*
3825          * Set up right side.  Need to get to the next offset after the spanning
3826          * store to ensure it's not NULL and to combine both the next node and
3827          * the node with the start together.
3828          */
3829         r_mas = *mas;
3830         /* Avoid overflow, walk to next slot in the tree. */
3831         if (r_mas.last + 1)
3832                 r_mas.last++;
3833
3834         r_mas.index = r_mas.last;
3835         mas_wr_walk_index(&r_wr_mas);
3836         r_mas.last = r_mas.index = mas->last;
3837
3838         /* Set up left side. */
3839         l_mas = *mas;
3840         mas_wr_walk_index(&l_wr_mas);
3841
3842         if (!wr_mas->entry) {
3843                 mas_extend_spanning_null(&l_wr_mas, &r_wr_mas);
3844                 mas->offset = l_mas.offset;
3845                 mas->index = l_mas.index;
3846                 mas->last = l_mas.last = r_mas.last;
3847         }
3848
3849         /* expanding NULLs may make this cover the entire range */
3850         if (!l_mas.index && r_mas.last == ULONG_MAX) {
3851                 mas_set_range(mas, 0, ULONG_MAX);
3852                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
3853         }
3854
3855         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
3856         /* Copy l_mas and store the value in b_node. */
3857         mas_store_b_node(&l_wr_mas, &b_node, l_mas.end);
3858         /* Copy r_mas into b_node. */
3859         if (r_mas.offset <= r_mas.end)
3860                 mas_mab_cp(&r_mas, r_mas.offset, r_mas.end,
3861                            &b_node, b_node.b_end + 1);
3862         else
3863                 b_node.b_end++;
3864
3865         /* Stop spanning searches by searching for just index. */
3866         l_mas.index = l_mas.last = mas->index;
3867
3868         mast.bn = &b_node;
3869         mast.orig_l = &l_mas;
3870         mast.orig_r = &r_mas;
3871         /* Combine l_mas and r_mas and split them up evenly again. */
3872         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, height + 1);
3873 }
3874
3875 /*
3876  * mas_wr_node_store() - Attempt to store the value in a node
3877  * @wr_mas: The maple write state
3878  *
3879  * Attempts to reuse the node, but may allocate.
3880  *
3881  * Return: True if stored, false otherwise
3882  */
3883 static inline bool mas_wr_node_store(struct ma_wr_state *wr_mas,
3884                                      unsigned char new_end)
3885 {
3886         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3887         void __rcu **dst_slots;
3888         unsigned long *dst_pivots;
3889         unsigned char dst_offset, offset_end = wr_mas->offset_end;
3890         struct maple_node reuse, *newnode;
3891         unsigned char copy_size, node_pivots = mt_pivots[wr_mas->type];
3892         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
3893
3894         /* Check if there is enough data. The room is enough. */
3895         if (!mte_is_root(mas->node) && (new_end <= mt_min_slots[wr_mas->type]) &&
3896             !(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
3897                 return false;
3898
3899         if (mas->last == wr_mas->end_piv)
3900                 offset_end++; /* don't copy this offset */
3901         else if (unlikely(wr_mas->r_max == ULONG_MAX))
3902                 mas_bulk_rebalance(mas, mas->end, wr_mas->type);
3903
3904         /* set up node. */
3905         if (in_rcu) {
3906                 mas_node_count(mas, 1);
3907                 if (mas_is_err(mas))
3908                         return false;
3909
3910                 newnode = mas_pop_node(mas);
3911         } else {
3912                 memset(&reuse, 0, sizeof(struct maple_node));
3913                 newnode = &reuse;
3914         }
3915
3916         newnode->parent = mas_mn(mas)->parent;
3917         dst_pivots = ma_pivots(newnode, wr_mas->type);
3918         dst_slots = ma_slots(newnode, wr_mas->type);
3919         /* Copy from start to insert point */
3920         memcpy(dst_pivots, wr_mas->pivots, sizeof(unsigned long) * mas->offset);
3921         memcpy(dst_slots, wr_mas->slots, sizeof(void *) * mas->offset);
3922
3923         /* Handle insert of new range starting after old range */
3924         if (wr_mas->r_min < mas->index) {
3925                 rcu_assign_pointer(dst_slots[mas->offset], wr_mas->content);
3926                 dst_pivots[mas->offset++] = mas->index - 1;
3927         }
3928
3929         /* Store the new entry and range end. */
3930         if (mas->offset < node_pivots)
3931                 dst_pivots[mas->offset] = mas->last;
3932         rcu_assign_pointer(dst_slots[mas->offset], wr_mas->entry);
3933
3934         /*
3935          * this range wrote to the end of the node or it overwrote the rest of
3936          * the data
3937          */
3938         if (offset_end > mas->end)
3939                 goto done;
3940
3941         dst_offset = mas->offset + 1;
3942         /* Copy to the end of node if necessary. */
3943         copy_size = mas->end - offset_end + 1;
3944         memcpy(dst_slots + dst_offset, wr_mas->slots + offset_end,
3945                sizeof(void *) * copy_size);
3946         memcpy(dst_pivots + dst_offset, wr_mas->pivots + offset_end,
3947                sizeof(unsigned long) * (copy_size - 1));
3948
3949         if (new_end < node_pivots)
3950                 dst_pivots[new_end] = mas->max;
3951
3952 done:
3953         mas_leaf_set_meta(newnode, maple_leaf_64, new_end);
3954         if (in_rcu) {
3955                 struct maple_enode *old_enode = mas->node;
3956
3957                 mas->node = mt_mk_node(newnode, wr_mas->type);
3958                 mas_replace_node(mas, old_enode);
3959         } else {
3960                 memcpy(wr_mas->node, newnode, sizeof(struct maple_node));
3961         }
3962         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
3963         mas_update_gap(mas);
3964         mas->end = new_end;
3965         return true;
3966 }
3967
3968 /*
3969  * mas_wr_slot_store: Attempt to store a value in a slot.
3970  * @wr_mas: the maple write state
3971  *
3972  * Return: True if stored, false otherwise
3973  */
3974 static inline bool mas_wr_slot_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
3975 {
3976         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3977         unsigned char offset = mas->offset;
3978         void __rcu **slots = wr_mas->slots;
3979         bool gap = false;
3980
3981         gap |= !mt_slot_locked(mas->tree, slots, offset);
3982         gap |= !mt_slot_locked(mas->tree, slots, offset + 1);
3983
3984         if (wr_mas->offset_end - offset == 1) {
3985                 if (mas->index == wr_mas->r_min) {
3986                         /* Overwriting the range and a part of the next one */
3987                         rcu_assign_pointer(slots[offset], wr_mas->entry);
3988                         wr_mas->pivots[offset] = mas->last;
3989                 } else {
3990                         /* Overwriting a part of the range and the next one */
3991                         rcu_assign_pointer(slots[offset + 1], wr_mas->entry);
3992                         wr_mas->pivots[offset] = mas->index - 1;
3993                         mas->offset++; /* Keep mas accurate. */
3994                 }
3995         } else if (!mt_in_rcu(mas->tree)) {
3996                 /*
3997                  * Expand the range, only partially overwriting the previous and
3998                  * next ranges
3999                  */
4000                 gap |= !mt_slot_locked(mas->tree, slots, offset + 2);
4001                 rcu_assign_pointer(slots[offset + 1], wr_mas->entry);
4002                 wr_mas->pivots[offset] = mas->index - 1;
4003                 wr_mas->pivots[offset + 1] = mas->last;
4004                 mas->offset++; /* Keep mas accurate. */
4005         } else {
4006                 return false;
4007         }
4008
4009         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4010         /*
4011          * Only update gap when the new entry is empty or there is an empty
4012          * entry in the original two ranges.
4013          */
4014         if (!wr_mas->entry || gap)
4015                 mas_update_gap(mas);
4016
4017         return true;
4018 }
4019
4020 static inline void mas_wr_extend_null(struct ma_wr_state *wr_mas)
4021 {
4022         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4023
4024         if (!wr_mas->slots[wr_mas->offset_end]) {
4025                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4026                 mas->last = wr_mas->end_piv;
4027         } else {
4028                 /* Check next slot(s) if we are overwriting the end */
4029                 if ((mas->last == wr_mas->end_piv) &&
4030                     (mas->end != wr_mas->offset_end) &&
4031                     !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end + 1]) {
4032                         wr_mas->offset_end++;
4033                         if (wr_mas->offset_end == mas->end)
4034                                 mas->last = mas->max;
4035                         else
4036                                 mas->last = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4037                         wr_mas->end_piv = mas->last;
4038                 }
4039         }
4040
4041         if (!wr_mas->content) {
4042                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4043                 mas->index = wr_mas->r_min;
4044         } else {
4045                 /* Check prev slot if we are overwriting the start */
4046                 if (mas->index == wr_mas->r_min && mas->offset &&
4047                     !wr_mas->slots[mas->offset - 1]) {
4048                         mas->offset--;
4049                         wr_mas->r_min = mas->index =
4050                                 mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, mas->offset);
4051                         wr_mas->r_max = wr_mas->pivots[mas->offset];
4052                 }
4053         }
4054 }
4055
4056 static inline void mas_wr_end_piv(struct ma_wr_state *wr_mas)
4057 {
4058         while ((wr_mas->offset_end < wr_mas->mas->end) &&
4059                (wr_mas->mas->last > wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end]))
4060                 wr_mas->offset_end++;
4061
4062         if (wr_mas->offset_end < wr_mas->mas->end)
4063                 wr_mas->end_piv = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4064         else
4065                 wr_mas->end_piv = wr_mas->mas->max;
4066
4067         if (!wr_mas->entry)
4068                 mas_wr_extend_null(wr_mas);
4069 }
4070
4071 static inline unsigned char mas_wr_new_end(struct ma_wr_state *wr_mas)
4072 {
4073         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4074         unsigned char new_end = mas->end + 2;
4075
4076         new_end -= wr_mas->offset_end - mas->offset;
4077         if (wr_mas->r_min == mas->index)
4078                 new_end--;
4079
4080         if (wr_mas->end_piv == mas->last)
4081                 new_end--;
4082
4083         return new_end;
4084 }
4085
4086 /*
4087  * mas_wr_append: Attempt to append
4088  * @wr_mas: the maple write state
4089  * @new_end: The end of the node after the modification
4090  *
4091  * This is currently unsafe in rcu mode since the end of the node may be cached
4092  * by readers while the node contents may be updated which could result in
4093  * inaccurate information.
4094  *
4095  * Return: True if appended, false otherwise
4096  */
4097 static inline bool mas_wr_append(struct ma_wr_state *wr_mas,
4098                 unsigned char new_end)
4099 {
4100         struct ma_state *mas;
4101         void __rcu **slots;
4102         unsigned char end;
4103
4104         mas = wr_mas->mas;
4105         if (mt_in_rcu(mas->tree))
4106                 return false;
4107
4108         end = mas->end;
4109         if (mas->offset != end)
4110                 return false;
4111
4112         if (new_end < mt_pivots[wr_mas->type]) {
4113                 wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4114                 ma_set_meta(wr_mas->node, wr_mas->type, 0, new_end);
4115         }
4116
4117         slots = wr_mas->slots;
4118         if (new_end == end + 1) {
4119                 if (mas->last == wr_mas->r_max) {
4120                         /* Append to end of range */
4121                         rcu_assign_pointer(slots[new_end], wr_mas->entry);
4122                         wr_mas->pivots[end] = mas->index - 1;
4123                         mas->offset = new_end;
4124                 } else {
4125                         /* Append to start of range */
4126                         rcu_assign_pointer(slots[new_end], wr_mas->content);
4127                         wr_mas->pivots[end] = mas->last;
4128                         rcu_assign_pointer(slots[end], wr_mas->entry);
4129                 }
4130         } else {
4131                 /* Append to the range without touching any boundaries. */
4132                 rcu_assign_pointer(slots[new_end], wr_mas->content);
4133                 wr_mas->pivots[end + 1] = mas->last;
4134                 rcu_assign_pointer(slots[end + 1], wr_mas->entry);
4135                 wr_mas->pivots[end] = mas->index - 1;
4136                 mas->offset = end + 1;
4137         }
4138
4139         if (!wr_mas->content || !wr_mas->entry)
4140                 mas_update_gap(mas);
4141
4142         mas->end = new_end;
4143         trace_ma_write(__func__, mas, new_end, wr_mas->entry);
4144         return  true;
4145 }
4146
4147 /*
4148  * mas_wr_bnode() - Slow path for a modification.
4149  * @wr_mas: The write maple state
4150  *
4151  * This is where split, rebalance end up.
4152  */
4153 static void mas_wr_bnode(struct ma_wr_state *wr_mas)
4154 {
4155         struct maple_big_node b_node;
4156
4157         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, 0, wr_mas->entry);
4158         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4159         mas_store_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->offset_end);
4160         mas_commit_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->mas->end);
4161 }
4162
4163 static inline void mas_wr_modify(struct ma_wr_state *wr_mas)
4164 {
4165         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4166         unsigned char new_end;
4167
4168         /* Direct replacement */
4169         if (wr_mas->r_min == mas->index && wr_mas->r_max == mas->last) {
4170                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[mas->offset], wr_mas->entry);
4171                 if (!!wr_mas->entry ^ !!wr_mas->content)
4172                         mas_update_gap(mas);
4173                 return;
4174         }
4175
4176         /*
4177          * new_end exceeds the size of the maple node and cannot enter the fast
4178          * path.
4179          */
4180         new_end = mas_wr_new_end(wr_mas);
4181         if (new_end >= mt_slots[wr_mas->type])
4182                 goto slow_path;
4183
4184         /* Attempt to append */
4185         if (mas_wr_append(wr_mas, new_end))
4186                 return;
4187
4188         if (new_end == mas->end && mas_wr_slot_store(wr_mas))
4189                 return;
4190
4191         if (mas_wr_node_store(wr_mas, new_end))
4192                 return;
4193
4194         if (mas_is_err(mas))
4195                 return;
4196
4197 slow_path:
4198         mas_wr_bnode(wr_mas);
4199 }
4200
4201 /*
4202  * mas_wr_store_entry() - Internal call to store a value
4203  * @mas: The maple state
4204  * @entry: The entry to store.
4205  *
4206  * Return: The contents that was stored at the index.
4207  */
4208 static inline void *mas_wr_store_entry(struct ma_wr_state *wr_mas)
4209 {
4210         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4211
4212         wr_mas->content = mas_start(mas);
4213         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4214                 mas_store_root(mas, wr_mas->entry);
4215                 return wr_mas->content;
4216         }
4217
4218         if (unlikely(!mas_wr_walk(wr_mas))) {
4219                 mas_wr_spanning_store(wr_mas);
4220                 return wr_mas->content;
4221         }
4222
4223         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4224         mas_wr_end_piv(wr_mas);
4225         /* New root for a single pointer */
4226         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX)) {
4227                 mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4228                 return wr_mas->content;
4229         }
4230
4231         mas_wr_modify(wr_mas);
4232         return wr_mas->content;
4233 }
4234
4235 /**
4236  * mas_insert() - Internal call to insert a value
4237  * @mas: The maple state
4238  * @entry: The entry to store
4239  *
4240  * Return: %NULL or the contents that already exists at the requested index
4241  * otherwise.  The maple state needs to be checked for error conditions.
4242  */
4243 static inline void *mas_insert(struct ma_state *mas, void *entry)
4244 {
4245         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
4246
4247         /*
4248          * Inserting a new range inserts either 0, 1, or 2 pivots within the
4249          * tree.  If the insert fits exactly into an existing gap with a value
4250          * of NULL, then the slot only needs to be written with the new value.
4251          * If the range being inserted is adjacent to another range, then only a
4252          * single pivot needs to be inserted (as well as writing the entry).  If
4253          * the new range is within a gap but does not touch any other ranges,
4254          * then two pivots need to be inserted: the start - 1, and the end.  As
4255          * usual, the entry must be written.  Most operations require a new node
4256          * to be allocated and replace an existing node to ensure RCU safety,
4257          * when in RCU mode.  The exception to requiring a newly allocated node
4258          * is when inserting at the end of a node (appending).  When done
4259          * carefully, appending can reuse the node in place.
4260          */
4261         wr_mas.content = mas_start(mas);
4262         if (wr_mas.content)
4263                 goto exists;
4264
4265         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4266                 mas_store_root(mas, entry);
4267                 return NULL;
4268         }
4269
4270         /* spanning writes always overwrite something */
4271         if (!mas_wr_walk(&wr_mas))
4272                 goto exists;
4273
4274         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4275         wr_mas.offset_end = mas->offset;
4276         wr_mas.end_piv = wr_mas.r_max;
4277
4278         if (wr_mas.content || (mas->last > wr_mas.r_max))
4279                 goto exists;
4280
4281         if (!entry)
4282                 return NULL;
4283
4284         mas_wr_modify(&wr_mas);
4285         return wr_mas.content;
4286
4287 exists:
4288         mas_set_err(mas, -EEXIST);
4289         return wr_mas.content;
4290
4291 }
4292
4293 static __always_inline void mas_rewalk(struct ma_state *mas, unsigned long index)
4294 {
4295 retry:
4296         mas_set(mas, index);
4297         mas_state_walk(mas);
4298         if (mas_is_start(mas))
4299                 goto retry;
4300 }
4301
4302 static __always_inline bool mas_rewalk_if_dead(struct ma_state *mas,
4303                 struct maple_node *node, const unsigned long index)
4304 {
4305         if (unlikely(ma_dead_node(node))) {
4306                 mas_rewalk(mas, index);
4307                 return true;
4308         }
4309         return false;
4310 }
4311
4312 /*
4313  * mas_prev_node() - Find the prev non-null entry at the same level in the
4314  * tree.  The prev value will be mas->node[mas->offset] or the status will be
4315  * ma_none.
4316  * @mas: The maple state
4317  * @min: The lower limit to search
4318  *
4319  * The prev node value will be mas->node[mas->offset] or the status will be
4320  * ma_none.
4321  * Return: 1 if the node is dead, 0 otherwise.
4322  */
4323 static int mas_prev_node(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4324 {
4325         enum maple_type mt;
4326         int offset, level;
4327         void __rcu **slots;
4328         struct maple_node *node;
4329         unsigned long *pivots;
4330         unsigned long max;
4331
4332         node = mas_mn(mas);
4333         if (!mas->min)
4334                 goto no_entry;
4335
4336         max = mas->min - 1;
4337         if (max < min)
4338                 goto no_entry;
4339
4340         level = 0;
4341         do {
4342                 if (ma_is_root(node))
4343                         goto no_entry;
4344
4345                 /* Walk up. */
4346                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4347                         return 1;
4348                 offset = mas->offset;
4349                 level++;
4350                 node = mas_mn(mas);
4351         } while (!offset);
4352
4353         offset--;
4354         mt = mte_node_type(mas->node);
4355         while (level > 1) {
4356                 level--;
4357                 slots = ma_slots(node, mt);
4358                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4359                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4360                         return 1;
4361
4362                 mt = mte_node_type(mas->node);
4363                 node = mas_mn(mas);
4364                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4365                 offset = ma_data_end(node, mt, pivots, max);
4366                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4367                         return 1;
4368         }
4369
4370         slots = ma_slots(node, mt);
4371         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4372         pivots = ma_pivots(node, mt);
4373         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4374                 return 1;
4375
4376         if (likely(offset))
4377                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4378         mas->max = max;
4379         mas->offset = mas_data_end(mas);
4380         if (unlikely(mte_dead_node(mas->node)))
4381                 return 1;
4382
4383         mas->end = mas->offset;
4384         return 0;
4385
4386 no_entry:
4387         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4388                 return 1;
4389
4390         mas->status = ma_underflow;
4391         return 0;
4392 }
4393
4394 /*
4395  * mas_prev_slot() - Get the entry in the previous slot
4396  *
4397  * @mas: The maple state
4398  * @max: The minimum starting range
4399  * @empty: Can be empty
4400  * @set_underflow: Set the @mas->node to underflow state on limit.
4401  *
4402  * Return: The entry in the previous slot which is possibly NULL
4403  */
4404 static void *mas_prev_slot(struct ma_state *mas, unsigned long min, bool empty)
4405 {
4406         void *entry;
4407         void __rcu **slots;
4408         unsigned long pivot;
4409         enum maple_type type;
4410         unsigned long *pivots;
4411         struct maple_node *node;
4412         unsigned long save_point = mas->index;
4413
4414 retry:
4415         node = mas_mn(mas);
4416         type = mte_node_type(mas->node);
4417         pivots = ma_pivots(node, type);
4418         if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4419                 goto retry;
4420
4421         if (mas->min <= min) {
4422                 pivot = mas_safe_min(mas, pivots, mas->offset);
4423
4424                 if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4425                         goto retry;
4426
4427                 if (pivot <= min)
4428                         goto underflow;
4429         }
4430
4431 again:
4432         if (likely(mas->offset)) {
4433                 mas->offset--;
4434                 mas->last = mas->index - 1;
4435                 mas->index = mas_safe_min(mas, pivots, mas->offset);
4436         } else  {
4437                 if (mas->index <= min)
4438                         goto underflow;
4439
4440                 if (mas_prev_node(mas, min)) {
4441                         mas_rewalk(mas, save_point);
4442                         goto retry;
4443                 }
4444
4445                 if (WARN_ON_ONCE(mas_is_underflow(mas)))
4446                         return NULL;
4447
4448                 mas->last = mas->max;
4449                 node = mas_mn(mas);
4450                 type = mte_node_type(mas->node);
4451                 pivots = ma_pivots(node, type);
4452                 mas->index = pivots[mas->offset - 1] + 1;
4453         }
4454
4455         slots = ma_slots(node, type);
4456         entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4457         if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4458                 goto retry;
4459
4460
4461         if (likely(entry))
4462                 return entry;
4463
4464         if (!empty) {
4465                 if (mas->index <= min) {
4466                         mas->status = ma_underflow;
4467                         return NULL;
4468                 }
4469
4470                 goto again;
4471         }
4472
4473         return entry;
4474
4475 underflow:
4476         mas->status = ma_underflow;
4477         return NULL;
4478 }
4479
4480 /*
4481  * mas_next_node() - Get the next node at the same level in the tree.
4482  * @mas: The maple state
4483  * @max: The maximum pivot value to check.
4484  *
4485  * The next value will be mas->node[mas->offset] or the status will have
4486  * overflowed.
4487  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise.
4488  */
4489 static int mas_next_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *node,
4490                 unsigned long max)
4491 {
4492         unsigned long min;
4493         unsigned long *pivots;
4494         struct maple_enode *enode;
4495         struct maple_node *tmp;
4496         int level = 0;
4497         unsigned char node_end;
4498         enum maple_type mt;
4499         void __rcu **slots;
4500
4501         if (mas->max >= max)
4502                 goto overflow;
4503
4504         min = mas->max + 1;
4505         level = 0;
4506         do {
4507                 if (ma_is_root(node))
4508                         goto overflow;
4509
4510                 /* Walk up. */
4511                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4512                         return 1;
4513
4514                 level++;
4515                 node = mas_mn(mas);
4516                 mt = mte_node_type(mas->node);
4517                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4518                 node_end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4519                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4520                         return 1;
4521
4522         } while (unlikely(mas->offset == node_end));
4523
4524         slots = ma_slots(node, mt);
4525         mas->offset++;
4526         enode = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4527         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4528                 return 1;
4529
4530         if (level > 1)
4531                 mas->offset = 0;
4532
4533         while (unlikely(level > 1)) {
4534                 level--;
4535                 mas->node = enode;
4536                 node = mas_mn(mas);
4537                 mt = mte_node_type(mas->node);
4538                 slots = ma_slots(node, mt);
4539                 enode = mas_slot(mas, slots, 0);
4540                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4541                         return 1;
4542         }
4543
4544         if (!mas->offset)
4545                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4546
4547         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, mt);
4548         tmp = mte_to_node(enode);
4549         mt = mte_node_type(enode);
4550         pivots = ma_pivots(tmp, mt);
4551         mas->end = ma_data_end(tmp, mt, pivots, mas->max);
4552         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4553                 return 1;
4554
4555         mas->node = enode;
4556         mas->min = min;
4557         return 0;
4558
4559 overflow:
4560         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4561                 return 1;
4562
4563         mas->status = ma_overflow;
4564         return 0;
4565 }
4566
4567 /*
4568  * mas_next_slot() - Get the entry in the next slot
4569  *
4570  * @mas: The maple state
4571  * @max: The maximum starting range
4572  * @empty: Can be empty
4573  * @set_overflow: Should @mas->node be set to overflow when the limit is
4574  * reached.
4575  *
4576  * Return: The entry in the next slot which is possibly NULL
4577  */
4578 static void *mas_next_slot(struct ma_state *mas, unsigned long max, bool empty)
4579 {
4580         void __rcu **slots;
4581         unsigned long *pivots;
4582         unsigned long pivot;
4583         enum maple_type type;
4584         struct maple_node *node;
4585         unsigned long save_point = mas->last;
4586         void *entry;
4587
4588 retry:
4589         node = mas_mn(mas);
4590         type = mte_node_type(mas->node);
4591         pivots = ma_pivots(node, type);
4592         if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4593                 goto retry;
4594
4595         if (mas->max >= max) {
4596                 if (likely(mas->offset < mas->end))
4597                         pivot = pivots[mas->offset];
4598                 else
4599                         pivot = mas->max;
4600
4601                 if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4602                         goto retry;
4603
4604                 if (pivot >= max) { /* Was at the limit, next will extend beyond */
4605                         mas->status = ma_overflow;
4606                         return NULL;
4607                 }
4608         }
4609
4610         if (likely(mas->offset < mas->end)) {
4611                 mas->index = pivots[mas->offset] + 1;
4612 again:
4613                 mas->offset++;
4614                 if (likely(mas->offset < mas->end))
4615                         mas->last = pivots[mas->offset];
4616                 else
4617                         mas->last = mas->max;
4618         } else  {
4619                 if (mas->last >= max) {
4620                         mas->status = ma_overflow;
4621                         return NULL;
4622                 }
4623
4624                 if (mas_next_node(mas, node, max)) {
4625                         mas_rewalk(mas, save_point);
4626                         goto retry;
4627                 }
4628
4629                 if (WARN_ON_ONCE(mas_is_overflow(mas)))
4630                         return NULL;
4631
4632                 mas->offset = 0;
4633                 mas->index = mas->min;
4634                 node = mas_mn(mas);
4635                 type = mte_node_type(mas->node);
4636                 pivots = ma_pivots(node, type);
4637                 mas->last = pivots[0];
4638         }
4639
4640         slots = ma_slots(node, type);
4641         entry = mt_slot(mas->tree, slots, mas->offset);
4642         if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4643                 goto retry;
4644
4645         if (entry)
4646                 return entry;
4647
4648
4649         if (!empty) {
4650                 if (mas->last >= max) {
4651                         mas->status = ma_overflow;
4652                         return NULL;
4653                 }
4654
4655                 mas->index = mas->last + 1;
4656                 goto again;
4657         }
4658
4659         return entry;
4660 }
4661
4662 /*
4663  * mas_next_entry() - Internal function to get the next entry.
4664  * @mas: The maple state
4665  * @limit: The maximum range start.
4666  *
4667  * Set the @mas->node to the next entry and the range_start to
4668  * the beginning value for the entry.  Does not check beyond @limit.
4669  * Sets @mas->index and @mas->last to the range, Does not update @mas->index and
4670  * @mas->last on overflow.
4671  * Restarts on dead nodes.
4672  *
4673  * Return: the next entry or %NULL.
4674  */
4675 static inline void *mas_next_entry(struct ma_state *mas, unsigned long limit)
4676 {
4677         if (mas->last >= limit) {
4678                 mas->status = ma_overflow;
4679                 return NULL;
4680         }
4681
4682         return mas_next_slot(mas, limit, false);
4683 }
4684
4685 /*
4686  * mas_rev_awalk() - Internal function.  Reverse allocation walk.  Find the
4687  * highest gap address of a given size in a given node and descend.
4688  * @mas: The maple state
4689  * @size: The needed size.
4690  *
4691  * Return: True if found in a leaf, false otherwise.
4692  *
4693  */
4694 static bool mas_rev_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size,
4695                 unsigned long *gap_min, unsigned long *gap_max)
4696 {
4697         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4698         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
4699         unsigned long *pivots, *gaps;
4700         void __rcu **slots;
4701         unsigned long gap = 0;
4702         unsigned long max, min;
4703         unsigned char offset;
4704
4705         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
4706                 return true;
4707
4708         if (ma_is_dense(type)) {
4709                 /* dense nodes. */
4710                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4711                 return true;
4712         }
4713
4714         pivots = ma_pivots(node, type);
4715         slots = ma_slots(node, type);
4716         gaps = ma_gaps(node, type);
4717         offset = mas->offset;
4718         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4719         /* Skip out of bounds. */
4720         while (mas->last < min)
4721                 min = mas_safe_min(mas, pivots, --offset);
4722
4723         max = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
4724         while (mas->index <= max) {
4725                 gap = 0;
4726                 if (gaps)
4727                         gap = gaps[offset];
4728                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
4729                         gap = max - min + 1;
4730
4731                 if (gap) {
4732                         if ((size <= gap) && (size <= mas->last - min + 1))
4733                                 break;
4734
4735                         if (!gaps) {
4736                                 /* Skip the next slot, it cannot be a gap. */
4737                                 if (offset < 2)
4738                                         goto ascend;
4739
4740                                 offset -= 2;
4741                                 max = pivots[offset];
4742                                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4743                                 continue;
4744                         }
4745                 }
4746
4747                 if (!offset)
4748                         goto ascend;
4749
4750                 offset--;
4751                 max = min - 1;
4752                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4753         }
4754
4755         if (unlikely((mas->index > max) || (size - 1 > max - mas->index)))
4756                 goto no_space;
4757
4758         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
4759                 mas->offset = offset;
4760                 *gap_min = min;
4761                 *gap_max = min + gap - 1;
4762                 return true;
4763         }
4764
4765         /* descend, only happens under lock. */
4766         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4767         mas->min = min;
4768         mas->max = max;
4769         mas->offset = mas_data_end(mas);
4770         return false;
4771
4772 ascend:
4773         if (!mte_is_root(mas->node))
4774                 return false;
4775
4776 no_space:
4777         mas_set_err(mas, -EBUSY);
4778         return false;
4779 }
4780
4781 static inline bool mas_anode_descend(struct ma_state *mas, unsigned long size)
4782 {
4783         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4784         unsigned long pivot, min, gap = 0;
4785         unsigned char offset, data_end;
4786         unsigned long *gaps, *pivots;
4787         void __rcu **slots;
4788         struct maple_node *node;
4789         bool found = false;
4790
4791         if (ma_is_dense(type)) {
4792                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4793                 return true;
4794         }
4795
4796         node = mas_mn(mas);
4797         pivots = ma_pivots(node, type);
4798         slots = ma_slots(node, type);
4799         gaps = ma_gaps(node, type);
4800         offset = mas->offset;
4801         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4802         data_end = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
4803         for (; offset <= data_end; offset++) {
4804                 pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
4805
4806                 /* Not within lower bounds */
4807                 if (mas->index > pivot)
4808                         goto next_slot;
4809
4810                 if (gaps)
4811                         gap = gaps[offset];
4812                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
4813                         gap = min(pivot, mas->last) - max(mas->index, min) + 1;
4814                 else
4815                         goto next_slot;
4816
4817                 if (gap >= size) {
4818                         if (ma_is_leaf(type)) {
4819                                 found = true;
4820                                 goto done;
4821                         }
4822                         if (mas->index <= pivot) {
4823                                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4824                                 mas->min = min;
4825                                 mas->max = pivot;
4826                                 offset = 0;
4827                                 break;
4828                         }
4829                 }
4830 next_slot:
4831                 min = pivot + 1;
4832                 if (mas->last <= pivot) {
4833                         mas_set_err(mas, -EBUSY);
4834                         return true;
4835                 }
4836         }
4837
4838         if (mte_is_root(mas->node))
4839                 found = true;
4840 done:
4841         mas->offset = offset;
4842         return found;
4843 }
4844
4845 /**
4846  * mas_walk() - Search for @mas->index in the tree.
4847  * @mas: The maple state.
4848  *
4849  * mas->index and mas->last will be set to the range if there is a value.  If
4850  * mas->status is ma_none, reset to ma_start
4851  *
4852  * Return: the entry at the location or %NULL.
4853  */
4854 void *mas_walk(struct ma_state *mas)
4855 {
4856         void *entry;
4857
4858         if (!mas_is_active(mas) || !mas_is_start(mas))
4859                 mas->status = ma_start;
4860 retry:
4861         entry = mas_state_walk(mas);
4862         if (mas_is_start(mas)) {
4863                 goto retry;
4864         } else if (mas_is_none(mas)) {
4865                 mas->index = 0;
4866                 mas->last = ULONG_MAX;
4867         } else if (mas_is_ptr(mas)) {
4868                 if (!mas->index) {
4869                         mas->last = 0;
4870                         return entry;
4871                 }
4872
4873                 mas->index = 1;
4874                 mas->last = ULONG_MAX;
4875                 mas->status = ma_none;
4876                 return NULL;
4877         }
4878
4879         return entry;
4880 }
4881 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_walk);
4882
4883 static inline bool mas_rewind_node(struct ma_state *mas)
4884 {
4885         unsigned char slot;
4886
4887         do {
4888                 if (mte_is_root(mas->node)) {
4889                         slot = mas->offset;
4890                         if (!slot)
4891                                 return false;
4892                 } else {
4893                         mas_ascend(mas);
4894                         slot = mas->offset;
4895                 }
4896         } while (!slot);
4897
4898         mas->offset = --slot;
4899         return true;
4900 }
4901
4902 /*
4903  * mas_skip_node() - Internal function.  Skip over a node.
4904  * @mas: The maple state.
4905  *
4906  * Return: true if there is another node, false otherwise.
4907  */
4908 static inline bool mas_skip_node(struct ma_state *mas)
4909 {
4910         if (mas_is_err(mas))
4911                 return false;
4912
4913         do {
4914                 if (mte_is_root(mas->node)) {
4915                         if (mas->offset >= mas_data_end(mas)) {
4916                                 mas_set_err(mas, -EBUSY);
4917                                 return false;
4918                         }
4919                 } else {
4920                         mas_ascend(mas);
4921                 }
4922         } while (mas->offset >= mas_data_end(mas));
4923
4924         mas->offset++;
4925         return true;
4926 }
4927
4928 /*
4929  * mas_awalk() - Allocation walk.  Search from low address to high, for a gap of
4930  * @size
4931  * @mas: The maple state
4932  * @size: The size of the gap required
4933  *
4934  * Search between @mas->index and @mas->last for a gap of @size.
4935  */
4936 static inline void mas_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
4937 {
4938         struct maple_enode *last = NULL;
4939
4940         /*
4941          * There are 4 options:
4942          * go to child (descend)
4943          * go back to parent (ascend)
4944          * no gap found. (return, slot == MAPLE_NODE_SLOTS)
4945          * found the gap. (return, slot != MAPLE_NODE_SLOTS)
4946          */
4947         while (!mas_is_err(mas) && !mas_anode_descend(mas, size)) {
4948                 if (last == mas->node)
4949                         mas_skip_node(mas);
4950                 else
4951                         last = mas->node;
4952         }
4953 }
4954
4955 /*
4956  * mas_sparse_area() - Internal function.  Return upper or lower limit when
4957  * searching for a gap in an empty tree.
4958  * @mas: The maple state
4959  * @min: the minimum range
4960  * @max: The maximum range
4961  * @size: The size of the gap
4962  * @fwd: Searching forward or back
4963  */
4964 static inline int mas_sparse_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
4965                                 unsigned long max, unsigned long size, bool fwd)
4966 {
4967         if (!unlikely(mas_is_none(mas)) && min == 0) {
4968                 min++;
4969                 /*
4970                  * At this time, min is increased, we need to recheck whether
4971                  * the size is satisfied.
4972                  */
4973                 if (min > max || max - min + 1 < size)
4974                         return -EBUSY;
4975         }
4976         /* mas_is_ptr */
4977
4978         if (fwd) {
4979                 mas->index = min;
4980                 mas->last = min + size - 1;
4981         } else {
4982                 mas->last = max;
4983                 mas->index = max - size + 1;
4984         }
4985         return 0;
4986 }
4987
4988 /*
4989  * mas_empty_area() - Get the lowest address within the range that is
4990  * sufficient for the size requested.
4991  * @mas: The maple state
4992  * @min: The lowest value of the range
4993  * @max: The highest value of the range
4994  * @size: The size needed
4995  */
4996 int mas_empty_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
4997                 unsigned long max, unsigned long size)
4998 {
4999         unsigned char offset;
5000         unsigned long *pivots;
5001         enum maple_type mt;
5002         struct maple_node *node;
5003
5004         if (min > max)
5005                 return -EINVAL;
5006
5007         if (size == 0 || max - min < size - 1)
5008                 return -EINVAL;
5009
5010         if (mas_is_start(mas))
5011                 mas_start(mas);
5012         else if (mas->offset >= 2)
5013                 mas->offset -= 2;
5014         else if (!mas_skip_node(mas))
5015                 return -EBUSY;
5016
5017         /* Empty set */
5018         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas))
5019                 return mas_sparse_area(mas, min, max, size, true);
5020
5021         /* The start of the window can only be within these values */
5022         mas->index = min;
5023         mas->last = max;
5024         mas_awalk(mas, size);
5025
5026         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5027                 return xa_err(mas->node);
5028
5029         offset = mas->offset;
5030         if (unlikely(offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5031                 return -EBUSY;
5032
5033         node = mas_mn(mas);
5034         mt = mte_node_type(mas->node);
5035         pivots = ma_pivots(node, mt);
5036         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5037         if (mas->index < min)
5038                 mas->index = min;
5039         mas->last = mas->index + size - 1;
5040         mas->end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
5041         return 0;
5042 }
5043 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area);
5044
5045 /*
5046  * mas_empty_area_rev() - Get the highest address within the range that is
5047  * sufficient for the size requested.
5048  * @mas: The maple state
5049  * @min: The lowest value of the range
5050  * @max: The highest value of the range
5051  * @size: The size needed
5052  */
5053 int mas_empty_area_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5054                 unsigned long max, unsigned long size)
5055 {
5056         struct maple_enode *last = mas->node;
5057
5058         if (min > max)
5059                 return -EINVAL;
5060
5061         if (size == 0 || max - min < size - 1)
5062                 return -EINVAL;
5063
5064         if (mas_is_start(mas)) {
5065                 mas_start(mas);
5066                 mas->offset = mas_data_end(mas);
5067         } else if (mas->offset >= 2) {
5068                 mas->offset -= 2;
5069         } else if (!mas_rewind_node(mas)) {
5070                 return -EBUSY;
5071         }
5072
5073         /* Empty set. */
5074         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas))
5075                 return mas_sparse_area(mas, min, max, size, false);
5076
5077         /* The start of the window can only be within these values. */
5078         mas->index = min;
5079         mas->last = max;
5080
5081         while (!mas_rev_awalk(mas, size, &min, &max)) {
5082                 if (last == mas->node) {
5083                         if (!mas_rewind_node(mas))
5084                                 return -EBUSY;
5085                 } else {
5086                         last = mas->node;
5087                 }
5088         }
5089
5090         if (mas_is_err(mas))
5091                 return xa_err(mas->node);
5092
5093         if (unlikely(mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5094                 return -EBUSY;
5095
5096         /* Trim the upper limit to the max. */
5097         if (max < mas->last)
5098                 mas->last = max;
5099
5100         mas->index = mas->last - size + 1;
5101         mas->end = mas_data_end(mas);
5102         return 0;
5103 }
5104 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area_rev);
5105
5106 /*
5107  * mte_dead_leaves() - Mark all leaves of a node as dead.
5108  * @mas: The maple state
5109  * @slots: Pointer to the slot array
5110  * @type: The maple node type
5111  *
5112  * Must hold the write lock.
5113  *
5114  * Return: The number of leaves marked as dead.
5115  */
5116 static inline
5117 unsigned char mte_dead_leaves(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5118                               void __rcu **slots)
5119 {
5120         struct maple_node *node;
5121         enum maple_type type;
5122         void *entry;
5123         int offset;
5124
5125         for (offset = 0; offset < mt_slot_count(enode); offset++) {
5126                 entry = mt_slot(mt, slots, offset);
5127                 type = mte_node_type(entry);
5128                 node = mte_to_node(entry);
5129                 /* Use both node and type to catch LE & BE metadata */
5130                 if (!node || !type)
5131                         break;
5132
5133                 mte_set_node_dead(entry);
5134                 node->type = type;
5135                 rcu_assign_pointer(slots[offset], node);
5136         }
5137
5138         return offset;
5139 }
5140
5141 /**
5142  * mte_dead_walk() - Walk down a dead tree to just before the leaves
5143  * @enode: The maple encoded node
5144  * @offset: The starting offset
5145  *
5146  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5147  */
5148 static void __rcu **mte_dead_walk(struct maple_enode **enode, unsigned char offset)
5149 {
5150         struct maple_node *node, *next;
5151         void __rcu **slots = NULL;
5152
5153         next = mte_to_node(*enode);
5154         do {
5155                 *enode = ma_enode_ptr(next);
5156                 node = mte_to_node(*enode);
5157                 slots = ma_slots(node, node->type);
5158                 next = rcu_dereference_protected(slots[offset],
5159                                         lock_is_held(&rcu_callback_map));
5160                 offset = 0;
5161         } while (!ma_is_leaf(next->type));
5162
5163         return slots;
5164 }
5165
5166 /**
5167  * mt_free_walk() - Walk & free a tree in the RCU callback context
5168  * @head: The RCU head that's within the node.
5169  *
5170  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5171  */
5172 static void mt_free_walk(struct rcu_head *head)
5173 {
5174         void __rcu **slots;
5175         struct maple_node *node, *start;
5176         struct maple_enode *enode;
5177         unsigned char offset;
5178         enum maple_type type;
5179
5180         node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
5181
5182         if (ma_is_leaf(node->type))
5183                 goto free_leaf;
5184
5185         start = node;
5186         enode = mt_mk_node(node, node->type);
5187         slots = mte_dead_walk(&enode, 0);
5188         node = mte_to_node(enode);
5189         do {
5190                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5191                 offset = node->parent_slot + 1;
5192                 enode = node->piv_parent;
5193                 if (mte_to_node(enode) == node)
5194                         goto free_leaf;
5195
5196                 type = mte_node_type(enode);
5197                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5198                 if ((offset < mt_slots[type]) &&
5199                     rcu_dereference_protected(slots[offset],
5200                                               lock_is_held(&rcu_callback_map)))
5201                         slots = mte_dead_walk(&enode, offset);
5202                 node = mte_to_node(enode);
5203         } while ((node != start) || (node->slot_len < offset));
5204
5205         slots = ma_slots(node, node->type);
5206         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5207
5208 free_leaf:
5209         mt_free_rcu(&node->rcu);
5210 }
5211
5212 static inline void __rcu **mte_destroy_descend(struct maple_enode **enode,
5213         struct maple_tree *mt, struct maple_enode *prev, unsigned char offset)
5214 {
5215         struct maple_node *node;
5216         struct maple_enode *next = *enode;
5217         void __rcu **slots = NULL;
5218         enum maple_type type;
5219         unsigned char next_offset = 0;
5220
5221         do {
5222                 *enode = next;
5223                 node = mte_to_node(*enode);
5224                 type = mte_node_type(*enode);
5225                 slots = ma_slots(node, type);
5226                 next = mt_slot_locked(mt, slots, next_offset);
5227                 if ((mte_dead_node(next)))
5228                         next = mt_slot_locked(mt, slots, ++next_offset);
5229
5230                 mte_set_node_dead(*enode);
5231                 node->type = type;
5232                 node->piv_parent = prev;
5233                 node->parent_slot = offset;
5234                 offset = next_offset;
5235                 next_offset = 0;
5236                 prev = *enode;
5237         } while (!mte_is_leaf(next));
5238
5239         return slots;
5240 }
5241
5242 static void mt_destroy_walk(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5243                             bool free)
5244 {
5245         void __rcu **slots;
5246         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5247         struct maple_enode *start;
5248
5249         if (mte_is_leaf(enode)) {
5250                 node->type = mte_node_type(enode);
5251                 goto free_leaf;
5252         }
5253
5254         start = enode;
5255         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, start, 0);
5256         node = mte_to_node(enode); // Updated in the above call.
5257         do {
5258                 enum maple_type type;
5259                 unsigned char offset;
5260                 struct maple_enode *parent, *tmp;
5261
5262                 node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5263                 if (free)
5264                         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5265                 offset = node->parent_slot + 1;
5266                 enode = node->piv_parent;
5267                 if (mte_to_node(enode) == node)
5268                         goto free_leaf;
5269
5270                 type = mte_node_type(enode);
5271                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5272                 if (offset >= mt_slots[type])
5273                         goto next;
5274
5275                 tmp = mt_slot_locked(mt, slots, offset);
5276                 if (mte_node_type(tmp) && mte_to_node(tmp)) {
5277                         parent = enode;
5278                         enode = tmp;
5279                         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, parent, offset);
5280                 }
5281 next:
5282                 node = mte_to_node(enode);
5283         } while (start != enode);
5284
5285         node = mte_to_node(enode);
5286         node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5287         if (free)
5288                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5289
5290 free_leaf:
5291         if (free)
5292                 mt_free_rcu(&node->rcu);
5293         else
5294                 mt_clear_meta(mt, node, node->type);
5295 }
5296
5297 /*
5298  * mte_destroy_walk() - Free a tree or sub-tree.
5299  * @enode: the encoded maple node (maple_enode) to start
5300  * @mt: the tree to free - needed for node types.
5301  *
5302  * Must hold the write lock.
5303  */
5304 static inline void mte_destroy_walk(struct maple_enode *enode,
5305                                     struct maple_tree *mt)
5306 {
5307         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5308
5309         if (mt_in_rcu(mt)) {
5310                 mt_destroy_walk(enode, mt, false);
5311                 call_rcu(&node->rcu, mt_free_walk);
5312         } else {
5313                 mt_destroy_walk(enode, mt, true);
5314         }
5315 }
5316
5317 static void mas_wr_store_setup(struct ma_wr_state *wr_mas)
5318 {
5319         if (!mas_is_active(wr_mas->mas)) {
5320                 if (mas_is_start(wr_mas->mas))
5321                         return;
5322
5323                 if (unlikely(mas_is_paused(wr_mas->mas)))
5324                         goto reset;
5325
5326                 if (unlikely(mas_is_none(wr_mas->mas)))
5327                         goto reset;
5328
5329                 if (unlikely(mas_is_overflow(wr_mas->mas)))
5330                         goto reset;
5331
5332                 if (unlikely(mas_is_underflow(wr_mas->mas)))
5333                         goto reset;
5334         }
5335
5336         /*
5337          * A less strict version of mas_is_span_wr() where we allow spanning
5338          * writes within this node.  This is to stop partial walks in
5339          * mas_prealloc() from being reset.
5340          */
5341         if (wr_mas->mas->last > wr_mas->mas->max)
5342                 goto reset;
5343
5344         if (wr_mas->entry)
5345                 return;
5346
5347         if (mte_is_leaf(wr_mas->mas->node) &&
5348             wr_mas->mas->last == wr_mas->mas->max)
5349                 goto reset;
5350
5351         return;
5352
5353 reset:
5354         mas_reset(wr_mas->mas);
5355 }
5356
5357 /* Interface */
5358
5359 /**
5360  * mas_store() - Store an @entry.
5361  * @mas: The maple state.
5362  * @entry: The entry to store.
5363  *
5364  * The @mas->index and @mas->last is used to set the range for the @entry.
5365  * Note: The @mas should have pre-allocated entries to ensure there is memory to
5366  * store the entry.  Please see mas_expected_entries()/mas_destroy() for more details.
5367  *
5368  * Return: the first entry between mas->index and mas->last or %NULL.
5369  */
5370 void *mas_store(struct ma_state *mas, void *entry)
5371 {
5372         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5373
5374         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5375 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
5376         if (MAS_WARN_ON(mas, mas->index > mas->last))
5377                 pr_err("Error %lX > %lX %p\n", mas->index, mas->last, entry);
5378
5379         if (mas->index > mas->last) {
5380                 mas_set_err(mas, -EINVAL);
5381                 return NULL;
5382         }
5383
5384 #endif
5385
5386         /*
5387          * Storing is the same operation as insert with the added caveat that it
5388          * can overwrite entries.  Although this seems simple enough, one may
5389          * want to examine what happens if a single store operation was to
5390          * overwrite multiple entries within a self-balancing B-Tree.
5391          */
5392         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5393         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5394         return wr_mas.content;
5395 }
5396 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store);
5397
5398 /**
5399  * mas_store_gfp() - Store a value into the tree.
5400  * @mas: The maple state
5401  * @entry: The entry to store
5402  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations if necessary.
5403  *
5404  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
5405  * be allocated.
5406  */
5407 int mas_store_gfp(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5408 {
5409         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5410
5411         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5412         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5413 retry:
5414         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5415         if (unlikely(mas_nomem(mas, gfp)))
5416                 goto retry;
5417
5418         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5419                 return xa_err(mas->node);
5420
5421         return 0;
5422 }
5423 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_gfp);
5424
5425 /**
5426  * mas_store_prealloc() - Store a value into the tree using memory
5427  * preallocated in the maple state.
5428  * @mas: The maple state
5429  * @entry: The entry to store.
5430  */
5431 void mas_store_prealloc(struct ma_state *mas, void *entry)
5432 {
5433         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5434
5435         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5436         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5437         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5438         MAS_WR_BUG_ON(&wr_mas, mas_is_err(mas));
5439         mas_destroy(mas);
5440 }
5441 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_prealloc);
5442
5443 /**
5444  * mas_preallocate() - Preallocate enough nodes for a store operation
5445  * @mas: The maple state
5446  * @entry: The entry that will be stored
5447  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
5448  *
5449  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5450  */
5451 int mas_preallocate(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5452 {
5453         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5454         unsigned char node_size;
5455         int request = 1;
5456         int ret;
5457
5458
5459         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX))
5460                 goto ask_now;
5461
5462         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5463         wr_mas.content = mas_start(mas);
5464         /* Root expand */
5465         if (unlikely(mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)))
5466                 goto ask_now;
5467
5468         if (unlikely(!mas_wr_walk(&wr_mas))) {
5469                 /* Spanning store, use worst case for now */
5470                 request = 1 + mas_mt_height(mas) * 3;
5471                 goto ask_now;
5472         }
5473
5474         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
5475         /* Exact fit, no nodes needed. */
5476         if (wr_mas.r_min == mas->index && wr_mas.r_max == mas->last)
5477                 return 0;
5478
5479         mas_wr_end_piv(&wr_mas);
5480         node_size = mas_wr_new_end(&wr_mas);
5481
5482         /* Slot store, does not require additional nodes */
5483         if (node_size == mas->end) {
5484                 /* reuse node */
5485                 if (!mt_in_rcu(mas->tree))
5486                         return 0;
5487                 /* shifting boundary */
5488                 if (wr_mas.offset_end - mas->offset == 1)
5489                         return 0;
5490         }
5491
5492         if (node_size >= mt_slots[wr_mas.type]) {
5493                 /* Split, worst case for now. */
5494                 request = 1 + mas_mt_height(mas) * 2;
5495                 goto ask_now;
5496         }
5497
5498         /* New root needs a single node */
5499         if (unlikely(mte_is_root(mas->node)))
5500                 goto ask_now;
5501
5502         /* Potential spanning rebalance collapsing a node, use worst-case */
5503         if (node_size  - 1 <= mt_min_slots[wr_mas.type])
5504                 request = mas_mt_height(mas) * 2 - 1;
5505
5506         /* node store, slot store needs one node */
5507 ask_now:
5508         mas_node_count_gfp(mas, request, gfp);
5509         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5510         if (likely(!mas_is_err(mas)))
5511                 return 0;
5512
5513         mas_set_alloc_req(mas, 0);
5514         ret = xa_err(mas->node);
5515         mas_reset(mas);
5516         mas_destroy(mas);
5517         mas_reset(mas);
5518         return ret;
5519 }
5520 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_preallocate);
5521
5522 /*
5523  * mas_destroy() - destroy a maple state.
5524  * @mas: The maple state
5525  *
5526  * Upon completion, check the left-most node and rebalance against the node to
5527  * the right if necessary.  Frees any allocated nodes associated with this maple
5528  * state.
5529  */
5530 void mas_destroy(struct ma_state *mas)
5531 {
5532         struct maple_alloc *node;
5533         unsigned long total;
5534
5535         /*
5536          * When using mas_for_each() to insert an expected number of elements,
5537          * it is possible that the number inserted is less than the expected
5538          * number.  To fix an invalid final node, a check is performed here to
5539          * rebalance the previous node with the final node.
5540          */
5541         if (mas->mas_flags & MA_STATE_REBALANCE) {
5542                 unsigned char end;
5543
5544                 mas_start(mas);
5545                 mtree_range_walk(mas);
5546                 end = mas->end + 1;
5547                 if (end < mt_min_slot_count(mas->node) - 1)
5548                         mas_destroy_rebalance(mas, end);
5549
5550                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
5551         }
5552         mas->mas_flags &= ~(MA_STATE_BULK|MA_STATE_PREALLOC);
5553
5554         total = mas_allocated(mas);
5555         while (total) {
5556                 node = mas->alloc;
5557                 mas->alloc = node->slot[0];
5558                 if (node->node_count > 1) {
5559                         size_t count = node->node_count - 1;
5560
5561                         mt_free_bulk(count, (void __rcu **)&node->slot[1]);
5562                         total -= count;
5563                 }
5564                 mt_free_one(ma_mnode_ptr(node));
5565                 total--;
5566         }
5567
5568         mas->alloc = NULL;
5569 }
5570 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_destroy);
5571
5572 /*
5573  * mas_expected_entries() - Set the expected number of entries that will be inserted.
5574  * @mas: The maple state
5575  * @nr_entries: The number of expected entries.
5576  *
5577  * This will attempt to pre-allocate enough nodes to store the expected number
5578  * of entries.  The allocations will occur using the bulk allocator interface
5579  * for speed.  Please call mas_destroy() on the @mas after inserting the entries
5580  * to ensure any unused nodes are freed.
5581  *
5582  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5583  */
5584 int mas_expected_entries(struct ma_state *mas, unsigned long nr_entries)
5585 {
5586         int nonleaf_cap = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 2;
5587         struct maple_enode *enode = mas->node;
5588         int nr_nodes;
5589         int ret;
5590
5591         /*
5592          * Sometimes it is necessary to duplicate a tree to a new tree, such as
5593          * forking a process and duplicating the VMAs from one tree to a new
5594          * tree.  When such a situation arises, it is known that the new tree is
5595          * not going to be used until the entire tree is populated.  For
5596          * performance reasons, it is best to use a bulk load with RCU disabled.
5597          * This allows for optimistic splitting that favours the left and reuse
5598          * of nodes during the operation.
5599          */
5600
5601         /* Optimize splitting for bulk insert in-order */
5602         mas->mas_flags |= MA_STATE_BULK;
5603
5604         /*
5605          * Avoid overflow, assume a gap between each entry and a trailing null.
5606          * If this is wrong, it just means allocation can happen during
5607          * insertion of entries.
5608          */
5609         nr_nodes = max(nr_entries, nr_entries * 2 + 1);
5610         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
5611                 nonleaf_cap = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2;
5612
5613         /* Leaves; reduce slots to keep space for expansion */
5614         nr_nodes = DIV_ROUND_UP(nr_nodes, MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2);
5615         /* Internal nodes */
5616         nr_nodes += DIV_ROUND_UP(nr_nodes, nonleaf_cap);
5617         /* Add working room for split (2 nodes) + new parents */
5618         mas_node_count_gfp(mas, nr_nodes + 3, GFP_KERNEL);
5619
5620         /* Detect if allocations run out */
5621         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5622
5623         if (!mas_is_err(mas))
5624                 return 0;
5625
5626         ret = xa_err(mas->node);
5627         mas->node = enode;
5628         mas_destroy(mas);
5629         return ret;
5630
5631 }
5632 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_expected_entries);
5633
5634 static bool mas_next_setup(struct ma_state *mas, unsigned long max,
5635                 void **entry)
5636 {
5637         bool was_none = mas_is_none(mas);
5638
5639         if (unlikely(mas->last >= max)) {
5640                 mas->status = ma_overflow;
5641                 return true;
5642         }
5643
5644         switch (mas->status) {
5645         case ma_active:
5646                 return false;
5647         case ma_none:
5648                 fallthrough;
5649         case ma_pause:
5650                 mas->status = ma_start;
5651                 fallthrough;
5652         case ma_start:
5653                 mas_walk(mas); /* Retries on dead nodes handled by mas_walk */
5654                 break;
5655         case ma_overflow:
5656                 /* Overflowed before, but the max changed */
5657                 mas->status = ma_active;
5658                 break;
5659         case ma_underflow:
5660                 /* The user expects the mas to be one before where it is */
5661                 mas->status = ma_active;
5662                 *entry = mas_walk(mas);
5663                 if (*entry)
5664                         return true;
5665                 break;
5666         case ma_root:
5667                 break;
5668         case ma_error:
5669                 return true;
5670         }
5671
5672         if (likely(mas_is_active(mas))) /* Fast path */
5673                 return false;
5674
5675         if (mas_is_ptr(mas)) {
5676                 *entry = NULL;
5677                 if (was_none && mas->index == 0) {
5678                         mas->index = mas->last = 0;
5679                         return true;
5680                 }
5681                 mas->index = 1;
5682                 mas->last = ULONG_MAX;
5683                 mas->status = ma_none;
5684                 return true;
5685         }
5686
5687         if (mas_is_none(mas))
5688                 return true;
5689
5690         return false;
5691 }
5692
5693 /**
5694  * mas_next() - Get the next entry.
5695  * @mas: The maple state
5696  * @max: The maximum index to check.
5697  *
5698  * Returns the next entry after @mas->index.
5699  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5700  * Can return the zero entry.
5701  *
5702  * Return: The next entry or %NULL
5703  */
5704 void *mas_next(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5705 {
5706         void *entry = NULL;
5707
5708         if (mas_next_setup(mas, max, &entry))
5709                 return entry;
5710
5711         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_slot */
5712         return mas_next_slot(mas, max, false);
5713 }
5714 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next);
5715
5716 /**
5717  * mas_next_range() - Advance the maple state to the next range
5718  * @mas: The maple state
5719  * @max: The maximum index to check.
5720  *
5721  * Sets @mas->index and @mas->last to the range.
5722  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5723  * Can return the zero entry.
5724  *
5725  * Return: The next entry or %NULL
5726  */
5727 void *mas_next_range(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5728 {
5729         void *entry = NULL;
5730
5731         if (mas_next_setup(mas, max, &entry))
5732                 return entry;
5733
5734         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_slot */
5735         return mas_next_slot(mas, max, true);
5736 }
5737 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next_range);
5738
5739 /**
5740  * mt_next() - get the next value in the maple tree
5741  * @mt: The maple tree
5742  * @index: The start index
5743  * @max: The maximum index to check
5744  *
5745  * Takes RCU read lock internally to protect the search, which does not
5746  * protect the returned pointer after dropping RCU read lock.
5747  * See also: Documentation/core-api/maple_tree.rst
5748  *
5749  * Return: The entry higher than @index or %NULL if nothing is found.
5750  */
5751 void *mt_next(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long max)
5752 {
5753         void *entry = NULL;
5754         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5755
5756         rcu_read_lock();
5757         entry = mas_next(&mas, max);
5758         rcu_read_unlock();
5759         return entry;
5760 }
5761 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_next);
5762
5763 static bool mas_prev_setup(struct ma_state *mas, unsigned long min, void **entry)
5764 {
5765         if (unlikely(mas->index <= min)) {
5766                 mas->status = ma_underflow;
5767                 return true;
5768         }
5769
5770         switch (mas->status) {
5771         case ma_active:
5772                 return false;
5773         case ma_start:
5774                 break;
5775         case ma_none:
5776                 fallthrough;
5777         case ma_pause:
5778                 mas->status = ma_start;
5779                 break;
5780         case ma_underflow:
5781                 /* underflowed before but the min changed */
5782                 mas->status = ma_active;
5783                 break;
5784         case ma_overflow:
5785                 /* User expects mas to be one after where it is */
5786                 mas->status = ma_active;
5787                 *entry = mas_walk(mas);
5788                 if (*entry)
5789                         return true;
5790                 break;
5791         case ma_root:
5792                 break;
5793         case ma_error:
5794                 return true;
5795         }
5796
5797         if (mas_is_start(mas))
5798                 mas_walk(mas);
5799
5800         if (unlikely(mas_is_ptr(mas))) {
5801                 if (!mas->index) {
5802                         mas->status = ma_none;
5803                         return true;
5804                 }
5805                 mas->index = mas->last = 0;
5806                 *entry = mas_root(mas);
5807                 return true;
5808         }
5809
5810         if (mas_is_none(mas)) {
5811                 if (mas->index) {
5812                         /* Walked to out-of-range pointer? */
5813                         mas->index = mas->last = 0;
5814                         mas->status = ma_root;
5815                         *entry = mas_root(mas);
5816                         return true;
5817                 }
5818                 return true;
5819         }
5820
5821         return false;
5822 }
5823
5824 /**
5825  * mas_prev() - Get the previous entry
5826  * @mas: The maple state
5827  * @min: The minimum value to check.
5828  *
5829  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5830  * Will reset mas to ma_start if the status is ma_none.  Will stop on not
5831  * searchable nodes.
5832  *
5833  * Return: the previous value or %NULL.
5834  */
5835 void *mas_prev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
5836 {
5837         void *entry = NULL;
5838
5839         if (mas_prev_setup(mas, min, &entry))
5840                 return entry;
5841
5842         return mas_prev_slot(mas, min, false);
5843 }
5844 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev);
5845
5846 /**
5847  * mas_prev_range() - Advance to the previous range
5848  * @mas: The maple state
5849  * @min: The minimum value to check.
5850  *
5851  * Sets @mas->index and @mas->last to the range.
5852  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5853  * Will reset mas to ma_start if the node is ma_none.  Will stop on not
5854  * searchable nodes.
5855  *
5856  * Return: the previous value or %NULL.
5857  */
5858 void *mas_prev_range(struct ma_state *mas, unsigned long min)
5859 {
5860         void *entry = NULL;
5861
5862         if (mas_prev_setup(mas, min, &entry))
5863                 return entry;
5864
5865         return mas_prev_slot(mas, min, true);
5866 }
5867 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev_range);
5868
5869 /**
5870  * mt_prev() - get the previous value in the maple tree
5871  * @mt: The maple tree
5872  * @index: The start index
5873  * @min: The minimum index to check
5874  *
5875  * Takes RCU read lock internally to protect the search, which does not
5876  * protect the returned pointer after dropping RCU read lock.
5877  * See also: Documentation/core-api/maple_tree.rst
5878  *
5879  * Return: The entry before @index or %NULL if nothing is found.
5880  */
5881 void *mt_prev(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long min)
5882 {
5883         void *entry = NULL;
5884         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5885
5886         rcu_read_lock();
5887         entry = mas_prev(&mas, min);
5888         rcu_read_unlock();
5889         return entry;
5890 }
5891 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_prev);
5892
5893 /**
5894  * mas_pause() - Pause a mas_find/mas_for_each to drop the lock.
5895  * @mas: The maple state to pause
5896  *
5897  * Some users need to pause a walk and drop the lock they're holding in
5898  * order to yield to a higher priority thread or carry out an operation
5899  * on an entry.  Those users should call this function before they drop
5900  * the lock.  It resets the @mas to be suitable for the next iteration
5901  * of the loop after the user has reacquired the lock.  If most entries
5902  * found during a walk require you to call mas_pause(), the mt_for_each()
5903  * iterator may be more appropriate.
5904  *
5905  */
5906 void mas_pause(struct ma_state *mas)
5907 {
5908         mas->status = ma_pause;
5909         mas->node = NULL;
5910 }
5911 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_pause);
5912
5913 /**
5914  * mas_find_setup() - Internal function to set up mas_find*().
5915  * @mas: The maple state
5916  * @max: The maximum index
5917  * @entry: Pointer to the entry
5918  *
5919  * Returns: True if entry is the answer, false otherwise.
5920  */
5921 static __always_inline bool mas_find_setup(struct ma_state *mas, unsigned long max, void **entry)
5922 {
5923         switch (mas->status) {
5924         case ma_active:
5925                 if (mas->last < max)
5926                         return false;
5927                 return true;
5928         case ma_start:
5929                 break;
5930         case ma_pause:
5931                 if (unlikely(mas->last >= max))
5932                         return true;
5933
5934                 mas->index = ++mas->last;
5935                 mas->status = ma_start;
5936                 break;
5937         case ma_none:
5938                 if (unlikely(mas->last >= max))
5939                         return true;
5940
5941                 mas->index = mas->last;
5942                 mas->status = ma_start;
5943                 break;
5944         case ma_underflow:
5945                 /* mas is pointing at entry before unable to go lower */
5946                 if (unlikely(mas->index >= max)) {
5947                         mas->status = ma_overflow;
5948                         return true;
5949                 }
5950
5951                 mas->status = ma_active;
5952                 *entry = mas_walk(mas);
5953                 if (*entry)
5954                         return true;
5955                 break;
5956         case ma_overflow:
5957                 if (unlikely(mas->last >= max))
5958                         return true;
5959
5960                 mas->status = ma_active;
5961                 *entry = mas_walk(mas);
5962                 if (*entry)
5963                         return true;
5964                 break;
5965         case ma_root:
5966                 break;
5967         case ma_error:
5968                 return true;
5969         }
5970
5971         if (mas_is_start(mas)) {
5972                 /* First run or continue */
5973                 if (mas->index > max)
5974                         return true;
5975
5976                 *entry = mas_walk(mas);
5977                 if (*entry)
5978                         return true;
5979
5980         }
5981
5982         if (unlikely(mas_is_ptr(mas)))
5983                 goto ptr_out_of_range;
5984
5985         if (unlikely(mas_is_none(mas)))
5986                 return true;
5987
5988         if (mas->index == max)
5989                 return true;
5990
5991         return false;
5992
5993 ptr_out_of_range:
5994         mas->status = ma_none;
5995         mas->index = 1;
5996         mas->last = ULONG_MAX;
5997         return true;
5998 }
5999
6000 /**
6001  * mas_find() - On the first call, find the entry at or after mas->index up to
6002  * %max.  Otherwise, find the entry after mas->index.
6003  * @mas: The maple state
6004  * @max: The maximum value to check.
6005  *
6006  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6007  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6008  * May set @mas->status to ma_overflow.
6009  *
6010  * Return: The entry or %NULL.
6011  */
6012 void *mas_find(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6013 {
6014         void *entry = NULL;
6015
6016         if (mas_find_setup(mas, max, &entry))
6017                 return entry;
6018
6019         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_slot */
6020         entry = mas_next_slot(mas, max, false);
6021         /* Ignore overflow */
6022         mas->status = ma_active;
6023         return entry;
6024 }
6025 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find);
6026
6027 /**
6028  * mas_find_range() - On the first call, find the entry at or after
6029  * mas->index up to %max.  Otherwise, advance to the next slot mas->index.
6030  * @mas: The maple state
6031  * @max: The maximum value to check.
6032  *
6033  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6034  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6035  * May set @mas->status to ma_overflow.
6036  *
6037  * Return: The entry or %NULL.
6038  */
6039 void *mas_find_range(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6040 {
6041         void *entry = NULL;
6042
6043         if (mas_find_setup(mas, max, &entry))
6044                 return entry;
6045
6046         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_slot */
6047         return mas_next_slot(mas, max, true);
6048 }
6049 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_range);
6050
6051 /**
6052  * mas_find_rev_setup() - Internal function to set up mas_find_*_rev()
6053  * @mas: The maple state
6054  * @min: The minimum index
6055  * @entry: Pointer to the entry
6056  *
6057  * Returns: True if entry is the answer, false otherwise.
6058  */
6059 static bool mas_find_rev_setup(struct ma_state *mas, unsigned long min,
6060                 void **entry)
6061 {
6062
6063         switch (mas->status) {
6064         case ma_active:
6065                 goto active;
6066         case ma_start:
6067                 break;
6068         case ma_pause:
6069                 if (unlikely(mas->index <= min)) {
6070                         mas->status = ma_underflow;
6071                         return true;
6072                 }
6073                 mas->last = --mas->index;
6074                 mas->status = ma_start;
6075                 break;
6076         case ma_none:
6077                 if (mas->index <= min)
6078                         goto none;
6079
6080                 mas->last = mas->index;
6081                 mas->status = ma_start;
6082                 break;
6083         case ma_overflow: /* user expects the mas to be one after where it is */
6084                 if (unlikely(mas->index <= min)) {
6085                         mas->status = ma_underflow;
6086                         return true;
6087                 }
6088
6089                 mas->status = ma_active;
6090                 break;
6091         case ma_underflow: /* user expects the mas to be one before where it is */
6092                 if (unlikely(mas->index <= min))
6093                         return true;
6094
6095                 mas->status = ma_active;
6096                 break;
6097         case ma_root:
6098                 break;
6099         case ma_error:
6100                 return true;
6101         }
6102
6103         if (mas_is_start(mas)) {
6104                 /* First run or continue */
6105                 if (mas->index < min)
6106                         return true;
6107
6108                 *entry = mas_walk(mas);
6109                 if (*entry)
6110                         return true;
6111         }
6112
6113         if (unlikely(mas_is_ptr(mas)))
6114                 goto none;
6115
6116         if (unlikely(mas_is_none(mas))) {
6117                 /*
6118                  * Walked to the location, and there was nothing so the previous
6119                  * location is 0.
6120                  */
6121                 mas->last = mas->index = 0;
6122                 mas->status = ma_root;
6123                 *entry = mas_root(mas);
6124                 return true;
6125         }
6126
6127 active:
6128         if (mas->index < min)
6129                 return true;
6130
6131         return false;
6132
6133 none:
6134         mas->status = ma_none;
6135         return true;
6136 }
6137
6138 /**
6139  * mas_find_rev: On the first call, find the first non-null entry at or below
6140  * mas->index down to %min.  Otherwise find the first non-null entry below
6141  * mas->index down to %min.
6142  * @mas: The maple state
6143  * @min: The minimum value to check.
6144  *
6145  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6146  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6147  * May set @mas->status to ma_underflow.
6148  *
6149  * Return: The entry or %NULL.
6150  */
6151 void *mas_find_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6152 {
6153         void *entry = NULL;
6154
6155         if (mas_find_rev_setup(mas, min, &entry))
6156                 return entry;
6157
6158         /* Retries on dead nodes handled by mas_prev_slot */
6159         return mas_prev_slot(mas, min, false);
6160
6161 }
6162 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_rev);
6163
6164 /**
6165  * mas_find_range_rev: On the first call, find the first non-null entry at or
6166  * below mas->index down to %min.  Otherwise advance to the previous slot after
6167  * mas->index down to %min.
6168  * @mas: The maple state
6169  * @min: The minimum value to check.
6170  *
6171  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6172  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6173  * May set @mas->status to ma_underflow.
6174  *
6175  * Return: The entry or %NULL.
6176  */
6177 void *mas_find_range_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6178 {
6179         void *entry = NULL;
6180
6181         if (mas_find_rev_setup(mas, min, &entry))
6182                 return entry;
6183
6184         /* Retries on dead nodes handled by mas_prev_slot */
6185         return mas_prev_slot(mas, min, true);
6186 }
6187 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_range_rev);
6188
6189 /**
6190  * mas_erase() - Find the range in which index resides and erase the entire
6191  * range.
6192  * @mas: The maple state
6193  *
6194  * Must hold the write lock.
6195  * Searches for @mas->index, sets @mas->index and @mas->last to the range and
6196  * erases that range.
6197  *
6198  * Return: the entry that was erased or %NULL, @mas->index and @mas->last are updated.
6199  */
6200 void *mas_erase(struct ma_state *mas)
6201 {
6202         void *entry;
6203         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, NULL);
6204
6205         if (!mas_is_active(mas) || !mas_is_start(mas))
6206                 mas->status = ma_start;
6207
6208         /* Retry unnecessary when holding the write lock. */
6209         entry = mas_state_walk(mas);
6210         if (!entry)
6211                 return NULL;
6212
6213 write_retry:
6214         /* Must reset to ensure spanning writes of last slot are detected */
6215         mas_reset(mas);
6216         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
6217         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6218         if (mas_nomem(mas, GFP_KERNEL))
6219                 goto write_retry;
6220
6221         return entry;
6222 }
6223 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_erase);
6224
6225 /**
6226  * mas_nomem() - Check if there was an error allocating and do the allocation
6227  * if necessary If there are allocations, then free them.
6228  * @mas: The maple state
6229  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6230  * Return: true on allocation, false otherwise.
6231  */
6232 bool mas_nomem(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
6233         __must_hold(mas->tree->ma_lock)
6234 {
6235         if (likely(mas->node != MA_ERROR(-ENOMEM))) {
6236                 mas_destroy(mas);
6237                 return false;
6238         }
6239
6240         if (gfpflags_allow_blocking(gfp) && !mt_external_lock(mas->tree)) {
6241                 mtree_unlock(mas->tree);
6242                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6243                 mtree_lock(mas->tree);
6244         } else {
6245                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6246         }
6247
6248         if (!mas_allocated(mas))
6249                 return false;
6250
6251         mas->status = ma_start;
6252         return true;
6253 }
6254
6255 void __init maple_tree_init(void)
6256 {
6257         maple_node_cache = kmem_cache_create("maple_node",
6258                         sizeof(struct maple_node), sizeof(struct maple_node),
6259                         SLAB_PANIC, NULL);
6260 }
6261
6262 /**
6263  * mtree_load() - Load a value stored in a maple tree
6264  * @mt: The maple tree
6265  * @index: The index to load
6266  *
6267  * Return: the entry or %NULL
6268  */
6269 void *mtree_load(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6270 {
6271         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6272         void *entry;
6273
6274         trace_ma_read(__func__, &mas);
6275         rcu_read_lock();
6276 retry:
6277         entry = mas_start(&mas);
6278         if (unlikely(mas_is_none(&mas)))
6279                 goto unlock;
6280
6281         if (unlikely(mas_is_ptr(&mas))) {
6282                 if (index)
6283                         entry = NULL;
6284
6285                 goto unlock;
6286         }
6287
6288         entry = mtree_lookup_walk(&mas);
6289         if (!entry && unlikely(mas_is_start(&mas)))
6290                 goto retry;
6291 unlock:
6292         rcu_read_unlock();
6293         if (xa_is_zero(entry))
6294                 return NULL;
6295
6296         return entry;
6297 }
6298 EXPORT_SYMBOL(mtree_load);
6299
6300 /**
6301  * mtree_store_range() - Store an entry at a given range.
6302  * @mt: The maple tree
6303  * @index: The start of the range
6304  * @last: The end of the range
6305  * @entry: The entry to store
6306  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6307  *
6308  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6309  * be allocated.
6310  */
6311 int mtree_store_range(struct maple_tree *mt, unsigned long index,
6312                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6313 {
6314         MA_STATE(mas, mt, index, last);
6315         MA_WR_STATE(wr_mas, &mas, entry);
6316
6317         trace_ma_write(__func__, &mas, 0, entry);
6318         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6319                 return -EINVAL;
6320
6321         if (index > last)
6322                 return -EINVAL;
6323
6324         mtree_lock(mt);
6325 retry:
6326         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6327         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6328                 goto retry;
6329
6330         mtree_unlock(mt);
6331         if (mas_is_err(&mas))
6332                 return xa_err(mas.node);
6333
6334         return 0;
6335 }
6336 EXPORT_SYMBOL(mtree_store_range);
6337
6338 /**
6339  * mtree_store() - Store an entry at a given index.
6340  * @mt: The maple tree
6341  * @index: The index to store the value
6342  * @entry: The entry to store
6343  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6344  *
6345  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6346  * be allocated.
6347  */
6348 int mtree_store(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6349                  gfp_t gfp)
6350 {
6351         return mtree_store_range(mt, index, index, entry, gfp);
6352 }
6353 EXPORT_SYMBOL(mtree_store);
6354
6355 /**
6356  * mtree_insert_range() - Insert an entry at a given range if there is no value.
6357  * @mt: The maple tree
6358  * @first: The start of the range
6359  * @last: The end of the range
6360  * @entry: The entry to store
6361  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6362  *
6363  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6364  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6365  */
6366 int mtree_insert_range(struct maple_tree *mt, unsigned long first,
6367                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6368 {
6369         MA_STATE(ms, mt, first, last);
6370
6371         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6372                 return -EINVAL;
6373
6374         if (first > last)
6375                 return -EINVAL;
6376
6377         mtree_lock(mt);
6378 retry:
6379         mas_insert(&ms, entry);
6380         if (mas_nomem(&ms, gfp))
6381                 goto retry;
6382
6383         mtree_unlock(mt);
6384         if (mas_is_err(&ms))
6385                 return xa_err(ms.node);
6386
6387         return 0;
6388 }
6389 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert_range);
6390
6391 /**
6392  * mtree_insert() - Insert an entry at a given index if there is no value.
6393  * @mt: The maple tree
6394  * @index : The index to store the value
6395  * @entry: The entry to store
6396  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6397  *
6398  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6399  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6400  */
6401 int mtree_insert(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6402                  gfp_t gfp)
6403 {
6404         return mtree_insert_range(mt, index, index, entry, gfp);
6405 }
6406 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert);
6407
6408 int mtree_alloc_range(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6409                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6410                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6411 {
6412         int ret = 0;
6413
6414         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
6415         if (!mt_is_alloc(mt))
6416                 return -EINVAL;
6417
6418         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6419                 return -EINVAL;
6420
6421         mtree_lock(mt);
6422 retry:
6423         ret = mas_empty_area(&mas, min, max, size);
6424         if (ret)
6425                 goto unlock;
6426
6427         mas_insert(&mas, entry);
6428         /*
6429          * mas_nomem() may release the lock, causing the allocated area
6430          * to be unavailable, so try to allocate a free area again.
6431          */
6432         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6433                 goto retry;
6434
6435         if (mas_is_err(&mas))
6436                 ret = xa_err(mas.node);
6437         else
6438                 *startp = mas.index;
6439
6440 unlock:
6441         mtree_unlock(mt);
6442         return ret;
6443 }
6444 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_range);
6445
6446 int mtree_alloc_rrange(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6447                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6448                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6449 {
6450         int ret = 0;
6451
6452         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
6453         if (!mt_is_alloc(mt))
6454                 return -EINVAL;
6455
6456         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6457                 return -EINVAL;
6458
6459         mtree_lock(mt);
6460 retry:
6461         ret = mas_empty_area_rev(&mas, min, max, size);
6462         if (ret)
6463                 goto unlock;
6464
6465         mas_insert(&mas, entry);
6466         /*
6467          * mas_nomem() may release the lock, causing the allocated area
6468          * to be unavailable, so try to allocate a free area again.
6469          */
6470         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6471                 goto retry;
6472
6473         if (mas_is_err(&mas))
6474                 ret = xa_err(mas.node);
6475         else
6476                 *startp = mas.index;
6477
6478 unlock:
6479         mtree_unlock(mt);
6480         return ret;
6481 }
6482 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_rrange);
6483
6484 /**
6485  * mtree_erase() - Find an index and erase the entire range.
6486  * @mt: The maple tree
6487  * @index: The index to erase
6488  *
6489  * Erasing is the same as a walk to an entry then a store of a NULL to that
6490  * ENTIRE range.  In fact, it is implemented as such using the advanced API.
6491  *
6492  * Return: The entry stored at the @index or %NULL
6493  */
6494 void *mtree_erase(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6495 {
6496         void *entry = NULL;
6497
6498         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6499         trace_ma_op(__func__, &mas);
6500
6501         mtree_lock(mt);
6502         entry = mas_erase(&mas);
6503         mtree_unlock(mt);
6504
6505         return entry;
6506 }
6507 EXPORT_SYMBOL(mtree_erase);
6508
6509 /*
6510  * mas_dup_free() - Free an incomplete duplication of a tree.
6511  * @mas: The maple state of a incomplete tree.
6512  *
6513  * The parameter @mas->node passed in indicates that the allocation failed on
6514  * this node. This function frees all nodes starting from @mas->node in the
6515  * reverse order of mas_dup_build(). There is no need to hold the source tree
6516  * lock at this time.
6517  */
6518 static void mas_dup_free(struct ma_state *mas)
6519 {
6520         struct maple_node *node;
6521         enum maple_type type;
6522         void __rcu **slots;
6523         unsigned char count, i;
6524
6525         /* Maybe the first node allocation failed. */
6526         if (mas_is_none(mas))
6527                 return;
6528
6529         while (!mte_is_root(mas->node)) {
6530                 mas_ascend(mas);
6531                 if (mas->offset) {
6532                         mas->offset--;
6533                         do {
6534                                 mas_descend(mas);
6535                                 mas->offset = mas_data_end(mas);
6536                         } while (!mte_is_leaf(mas->node));
6537
6538                         mas_ascend(mas);
6539                 }
6540
6541                 node = mte_to_node(mas->node);
6542                 type = mte_node_type(mas->node);
6543                 slots = ma_slots(node, type);
6544                 count = mas_data_end(mas) + 1;
6545                 for (i = 0; i < count; i++)
6546                         ((unsigned long *)slots)[i] &= ~MAPLE_NODE_MASK;
6547                 mt_free_bulk(count, slots);
6548         }
6549
6550         node = mte_to_node(mas->node);
6551         mt_free_one(node);
6552 }
6553
6554 /*
6555  * mas_copy_node() - Copy a maple node and replace the parent.
6556  * @mas: The maple state of source tree.
6557  * @new_mas: The maple state of new tree.
6558  * @parent: The parent of the new node.
6559  *
6560  * Copy @mas->node to @new_mas->node, set @parent to be the parent of
6561  * @new_mas->node. If memory allocation fails, @mas is set to -ENOMEM.
6562  */
6563 static inline void mas_copy_node(struct ma_state *mas, struct ma_state *new_mas,
6564                 struct maple_pnode *parent)
6565 {
6566         struct maple_node *node = mte_to_node(mas->node);
6567         struct maple_node *new_node = mte_to_node(new_mas->node);
6568         unsigned long val;
6569
6570         /* Copy the node completely. */
6571         memcpy(new_node, node, sizeof(struct maple_node));
6572         /* Update the parent node pointer. */
6573         val = (unsigned long)node->parent & MAPLE_NODE_MASK;
6574         new_node->parent = ma_parent_ptr(val | (unsigned long)parent);
6575 }
6576
6577 /*
6578  * mas_dup_alloc() - Allocate child nodes for a maple node.
6579  * @mas: The maple state of source tree.
6580  * @new_mas: The maple state of new tree.
6581  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6582  *
6583  * This function allocates child nodes for @new_mas->node during the duplication
6584  * process. If memory allocation fails, @mas is set to -ENOMEM.
6585  */
6586 static inline void mas_dup_alloc(struct ma_state *mas, struct ma_state *new_mas,
6587                 gfp_t gfp)
6588 {
6589         struct maple_node *node = mte_to_node(mas->node);
6590         struct maple_node *new_node = mte_to_node(new_mas->node);
6591         enum maple_type type;
6592         unsigned char request, count, i;
6593         void __rcu **slots;
6594         void __rcu **new_slots;
6595         unsigned long val;
6596
6597         /* Allocate memory for child nodes. */
6598         type = mte_node_type(mas->node);
6599         new_slots = ma_slots(new_node, type);
6600         request = mas_data_end(mas) + 1;
6601         count = mt_alloc_bulk(gfp, request, (void **)new_slots);
6602         if (unlikely(count < request)) {
6603                 memset(new_slots, 0, request * sizeof(void *));
6604                 mas_set_err(mas, -ENOMEM);
6605                 return;
6606         }
6607
6608         /* Restore node type information in slots. */
6609         slots = ma_slots(node, type);
6610         for (i = 0; i < count; i++) {
6611                 val = (unsigned long)mt_slot_locked(mas->tree, slots, i);
6612                 val &= MAPLE_NODE_MASK;
6613                 ((unsigned long *)new_slots)[i] |= val;
6614         }
6615 }
6616
6617 /*
6618  * mas_dup_build() - Build a new maple tree from a source tree
6619  * @mas: The maple state of source tree, need to be in MAS_START state.
6620  * @new_mas: The maple state of new tree, need to be in MAS_START state.
6621  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6622  *
6623  * This function builds a new tree in DFS preorder. If the memory allocation
6624  * fails, the error code -ENOMEM will be set in @mas, and @new_mas points to the
6625  * last node. mas_dup_free() will free the incomplete duplication of a tree.
6626  *
6627  * Note that the attributes of the two trees need to be exactly the same, and the
6628  * new tree needs to be empty, otherwise -EINVAL will be set in @mas.
6629  */
6630 static inline void mas_dup_build(struct ma_state *mas, struct ma_state *new_mas,
6631                 gfp_t gfp)
6632 {
6633         struct maple_node *node;
6634         struct maple_pnode *parent = NULL;
6635         struct maple_enode *root;
6636         enum maple_type type;
6637
6638         if (unlikely(mt_attr(mas->tree) != mt_attr(new_mas->tree)) ||
6639             unlikely(!mtree_empty(new_mas->tree))) {
6640                 mas_set_err(mas, -EINVAL);
6641                 return;
6642         }
6643
6644         root = mas_start(mas);
6645         if (mas_is_ptr(mas) || mas_is_none(mas))
6646                 goto set_new_tree;
6647
6648         node = mt_alloc_one(gfp);
6649         if (!node) {
6650                 new_mas->status = ma_none;
6651                 mas_set_err(mas, -ENOMEM);
6652                 return;
6653         }
6654
6655         type = mte_node_type(mas->node);
6656         root = mt_mk_node(node, type);
6657         new_mas->node = root;
6658         new_mas->min = 0;
6659         new_mas->max = ULONG_MAX;
6660         root = mte_mk_root(root);
6661         while (1) {
6662                 mas_copy_node(mas, new_mas, parent);
6663                 if (!mte_is_leaf(mas->node)) {
6664                         /* Only allocate child nodes for non-leaf nodes. */
6665                         mas_dup_alloc(mas, new_mas, gfp);
6666                         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
6667                                 return;
6668                 } else {
6669                         /*
6670                          * This is the last leaf node and duplication is
6671                          * completed.
6672                          */
6673                         if (mas->max == ULONG_MAX)
6674                                 goto done;
6675
6676                         /* This is not the last leaf node and needs to go up. */
6677                         do {
6678                                 mas_ascend(mas);
6679                                 mas_ascend(new_mas);
6680                         } while (mas->offset == mas_data_end(mas));
6681
6682                         /* Move to the next subtree. */
6683                         mas->offset++;
6684                         new_mas->offset++;
6685                 }
6686
6687                 mas_descend(mas);
6688                 parent = ma_parent_ptr(mte_to_node(new_mas->node));
6689                 mas_descend(new_mas);
6690                 mas->offset = 0;
6691                 new_mas->offset = 0;
6692         }
6693 done:
6694         /* Specially handle the parent of the root node. */
6695         mte_to_node(root)->parent = ma_parent_ptr(mas_tree_parent(new_mas));
6696 set_new_tree:
6697         /* Make them the same height */
6698         new_mas->tree->ma_flags = mas->tree->ma_flags;
6699         rcu_assign_pointer(new_mas->tree->ma_root, root);
6700 }
6701
6702 /**
6703  * __mt_dup(): Duplicate an entire maple tree
6704  * @mt: The source maple tree
6705  * @new: The new maple tree
6706  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6707  *
6708  * This function duplicates a maple tree in Depth-First Search (DFS) pre-order
6709  * traversal. It uses memcpy() to copy nodes in the source tree and allocate
6710  * new child nodes in non-leaf nodes. The new node is exactly the same as the
6711  * source node except for all the addresses stored in it. It will be faster than
6712  * traversing all elements in the source tree and inserting them one by one into
6713  * the new tree.
6714  * The user needs to ensure that the attributes of the source tree and the new
6715  * tree are the same, and the new tree needs to be an empty tree, otherwise
6716  * -EINVAL will be returned.
6717  * Note that the user needs to manually lock the source tree and the new tree.
6718  *
6719  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated, -EINVAL If
6720  * the attributes of the two trees are different or the new tree is not an empty
6721  * tree.
6722  */
6723 int __mt_dup(struct maple_tree *mt, struct maple_tree *new, gfp_t gfp)
6724 {
6725         int ret = 0;
6726         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
6727         MA_STATE(new_mas, new, 0, 0);
6728
6729         mas_dup_build(&mas, &new_mas, gfp);
6730         if (unlikely(mas_is_err(&mas))) {
6731                 ret = xa_err(mas.node);
6732                 if (ret == -ENOMEM)
6733                         mas_dup_free(&new_mas);
6734         }
6735
6736         return ret;
6737 }
6738 EXPORT_SYMBOL(__mt_dup);
6739
6740 /**
6741  * mtree_dup(): Duplicate an entire maple tree
6742  * @mt: The source maple tree
6743  * @new: The new maple tree
6744  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6745  *
6746  * This function duplicates a maple tree in Depth-First Search (DFS) pre-order
6747  * traversal. It uses memcpy() to copy nodes in the source tree and allocate
6748  * new child nodes in non-leaf nodes. The new node is exactly the same as the
6749  * source node except for all the addresses stored in it. It will be faster than
6750  * traversing all elements in the source tree and inserting them one by one into
6751  * the new tree.
6752  * The user needs to ensure that the attributes of the source tree and the new
6753  * tree are the same, and the new tree needs to be an empty tree, otherwise
6754  * -EINVAL will be returned.
6755  *
6756  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated, -EINVAL If
6757  * the attributes of the two trees are different or the new tree is not an empty
6758  * tree.
6759  */
6760 int mtree_dup(struct maple_tree *mt, struct maple_tree *new, gfp_t gfp)
6761 {
6762         int ret = 0;
6763         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
6764         MA_STATE(new_mas, new, 0, 0);
6765
6766         mas_lock(&new_mas);
6767         mas_lock_nested(&mas, SINGLE_DEPTH_NESTING);
6768         mas_dup_build(&mas, &new_mas, gfp);
6769         mas_unlock(&mas);
6770         if (unlikely(mas_is_err(&mas))) {
6771                 ret = xa_err(mas.node);
6772                 if (ret == -ENOMEM)
6773                         mas_dup_free(&new_mas);
6774         }
6775
6776         mas_unlock(&new_mas);
6777         return ret;
6778 }
6779 EXPORT_SYMBOL(mtree_dup);
6780
6781 /**
6782  * __mt_destroy() - Walk and free all nodes of a locked maple tree.
6783  * @mt: The maple tree
6784  *
6785  * Note: Does not handle locking.
6786  */
6787 void __mt_destroy(struct maple_tree *mt)
6788 {
6789         void *root = mt_root_locked(mt);
6790
6791         rcu_assign_pointer(mt->ma_root, NULL);
6792         if (xa_is_node(root))
6793                 mte_destroy_walk(root, mt);
6794
6795         mt->ma_flags = mt_attr(mt);
6796 }
6797 EXPORT_SYMBOL_GPL(__mt_destroy);
6798
6799 /**
6800  * mtree_destroy() - Destroy a maple tree
6801  * @mt: The maple tree
6802  *
6803  * Frees all resources used by the tree.  Handles locking.
6804  */
6805 void mtree_destroy(struct maple_tree *mt)
6806 {
6807         mtree_lock(mt);
6808         __mt_destroy(mt);
6809         mtree_unlock(mt);
6810 }
6811 EXPORT_SYMBOL(mtree_destroy);
6812
6813 /**
6814  * mt_find() - Search from the start up until an entry is found.
6815  * @mt: The maple tree
6816  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6817  * @max: The maximum value of the search range
6818  *
6819  * Takes RCU read lock internally to protect the search, which does not
6820  * protect the returned pointer after dropping RCU read lock.
6821  * See also: Documentation/core-api/maple_tree.rst
6822  *
6823  * In case that an entry is found @index is updated to point to the next
6824  * possible entry independent whether the found entry is occupying a
6825  * single index or a range if indices.
6826  *
6827  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6828  */
6829 void *mt_find(struct maple_tree *mt, unsigned long *index, unsigned long max)
6830 {
6831         MA_STATE(mas, mt, *index, *index);
6832         void *entry;
6833 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6834         unsigned long copy = *index;
6835 #endif
6836
6837         trace_ma_read(__func__, &mas);
6838
6839         if ((*index) > max)
6840                 return NULL;
6841
6842         rcu_read_lock();
6843 retry:
6844         entry = mas_state_walk(&mas);
6845         if (mas_is_start(&mas))
6846                 goto retry;
6847
6848         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6849                 entry = NULL;
6850
6851         if (entry)
6852                 goto unlock;
6853
6854         while (mas_is_active(&mas) && (mas.last < max)) {
6855                 entry = mas_next_entry(&mas, max);
6856                 if (likely(entry && !xa_is_zero(entry)))
6857                         break;
6858         }
6859
6860         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6861                 entry = NULL;
6862 unlock:
6863         rcu_read_unlock();
6864         if (likely(entry)) {
6865                 *index = mas.last + 1;
6866 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6867                 if (MT_WARN_ON(mt, (*index) && ((*index) <= copy)))
6868                         pr_err("index not increased! %lx <= %lx\n",
6869                                *index, copy);
6870 #endif
6871         }
6872
6873         return entry;
6874 }
6875 EXPORT_SYMBOL(mt_find);
6876
6877 /**
6878  * mt_find_after() - Search from the start up until an entry is found.
6879  * @mt: The maple tree
6880  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6881  * @max: The maximum value to check
6882  *
6883  * Same as mt_find() except that it checks @index for 0 before
6884  * searching. If @index == 0, the search is aborted. This covers a wrap
6885  * around of @index to 0 in an iterator loop.
6886  *
6887  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6888  */
6889 void *mt_find_after(struct maple_tree *mt, unsigned long *index,
6890                     unsigned long max)
6891 {
6892         if (!(*index))
6893                 return NULL;
6894
6895         return mt_find(mt, index, max);
6896 }
6897 EXPORT_SYMBOL(mt_find_after);
6898
6899 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6900 atomic_t maple_tree_tests_run;
6901 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_run);
6902 atomic_t maple_tree_tests_passed;
6903 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_passed);
6904
6905 #ifndef __KERNEL__
6906 extern void kmem_cache_set_non_kernel(struct kmem_cache *, unsigned int);
6907 void mt_set_non_kernel(unsigned int val)
6908 {
6909         kmem_cache_set_non_kernel(maple_node_cache, val);
6910 }
6911
6912 extern unsigned long kmem_cache_get_alloc(struct kmem_cache *);
6913 unsigned long mt_get_alloc_size(void)
6914 {
6915         return kmem_cache_get_alloc(maple_node_cache);
6916 }
6917
6918 extern void kmem_cache_zero_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6919 void mt_zero_nr_tallocated(void)
6920 {
6921         kmem_cache_zero_nr_tallocated(maple_node_cache);
6922 }
6923
6924 extern unsigned int kmem_cache_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6925 unsigned int mt_nr_tallocated(void)
6926 {
6927         return kmem_cache_nr_tallocated(maple_node_cache);
6928 }
6929
6930 extern unsigned int kmem_cache_nr_allocated(struct kmem_cache *);
6931 unsigned int mt_nr_allocated(void)
6932 {
6933         return kmem_cache_nr_allocated(maple_node_cache);
6934 }
6935
6936 void mt_cache_shrink(void)
6937 {
6938 }
6939 #else
6940 /*
6941  * mt_cache_shrink() - For testing, don't use this.
6942  *
6943  * Certain testcases can trigger an OOM when combined with other memory
6944  * debugging configuration options.  This function is used to reduce the
6945  * possibility of an out of memory even due to kmem_cache objects remaining
6946  * around for longer than usual.
6947  */
6948 void mt_cache_shrink(void)
6949 {
6950         kmem_cache_shrink(maple_node_cache);
6951
6952 }
6953 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_cache_shrink);
6954
6955 #endif /* not defined __KERNEL__ */
6956 /*
6957  * mas_get_slot() - Get the entry in the maple state node stored at @offset.
6958  * @mas: The maple state
6959  * @offset: The offset into the slot array to fetch.
6960  *
6961  * Return: The entry stored at @offset.
6962  */
6963 static inline struct maple_enode *mas_get_slot(struct ma_state *mas,
6964                 unsigned char offset)
6965 {
6966         return mas_slot(mas, ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node)),
6967                         offset);
6968 }
6969
6970 /* Depth first search, post-order */
6971 static void mas_dfs_postorder(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6972 {
6973
6974         struct maple_enode *p, *mn = mas->node;
6975         unsigned long p_min, p_max;
6976
6977         mas_next_node(mas, mas_mn(mas), max);
6978         if (!mas_is_overflow(mas))
6979                 return;
6980
6981         if (mte_is_root(mn))
6982                 return;
6983
6984         mas->node = mn;
6985         mas_ascend(mas);
6986         do {
6987                 p = mas->node;
6988                 p_min = mas->min;
6989                 p_max = mas->max;
6990                 mas_prev_node(mas, 0);
6991         } while (!mas_is_underflow(mas));
6992
6993         mas->node = p;
6994         mas->max = p_max;
6995         mas->min = p_min;
6996 }
6997
6998 /* Tree validations */
6999 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
7000                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth,
7001                 enum mt_dump_format format);
7002 static void mt_dump_range(unsigned long min, unsigned long max,
7003                           unsigned int depth, enum mt_dump_format format)
7004 {
7005         static const char spaces[] = "                                ";
7006
7007         switch(format) {
7008         case mt_dump_hex:
7009                 if (min == max)
7010                         pr_info("%.*s%lx: ", depth * 2, spaces, min);
7011                 else
7012                         pr_info("%.*s%lx-%lx: ", depth * 2, spaces, min, max);
7013                 break;
7014         case mt_dump_dec:
7015                 if (min == max)
7016                         pr_info("%.*s%lu: ", depth * 2, spaces, min);
7017                 else
7018                         pr_info("%.*s%lu-%lu: ", depth * 2, spaces, min, max);
7019         }
7020 }
7021
7022 static void mt_dump_entry(void *entry, unsigned long min, unsigned long max,
7023                           unsigned int depth, enum mt_dump_format format)
7024 {
7025         mt_dump_range(min, max, depth, format);
7026
7027         if (xa_is_value(entry))
7028                 pr_cont("value %ld (0x%lx) [%p]\n", xa_to_value(entry),
7029                                 xa_to_value(entry), entry);
7030         else if (xa_is_zero(entry))
7031                 pr_cont("zero (%ld)\n", xa_to_internal(entry));
7032         else if (mt_is_reserved(entry))
7033                 pr_cont("UNKNOWN ENTRY (%p)\n", entry);
7034         else
7035                 pr_cont("%p\n", entry);
7036 }
7037
7038 static void mt_dump_range64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
7039                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth,
7040                 enum mt_dump_format format)
7041 {
7042         struct maple_range_64 *node = &mte_to_node(entry)->mr64;
7043         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
7044         unsigned long first = min;
7045         int i;
7046
7047         pr_cont(" contents: ");
7048         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1; i++) {
7049                 switch(format) {
7050                 case mt_dump_hex:
7051                         pr_cont("%p %lX ", node->slot[i], node->pivot[i]);
7052                         break;
7053                 case mt_dump_dec:
7054                         pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
7055                 }
7056         }
7057         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
7058         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS; i++) {
7059                 unsigned long last = max;
7060
7061                 if (i < (MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1))
7062                         last = node->pivot[i];
7063                 else if (!node->slot[i] && max != mt_node_max(entry))
7064                         break;
7065                 if (last == 0 && i > 0)
7066                         break;
7067                 if (leaf)
7068                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
7069                                         first, last, depth + 1, format);
7070                 else if (node->slot[i])
7071                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
7072                                         first, last, depth + 1, format);
7073
7074                 if (last == max)
7075                         break;
7076                 if (last > max) {
7077                         switch(format) {
7078                         case mt_dump_hex:
7079                                 pr_err("node %p last (%lx) > max (%lx) at pivot %d!\n",
7080                                         node, last, max, i);
7081                                 break;
7082                         case mt_dump_dec:
7083                                 pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
7084                                         node, last, max, i);
7085                         }
7086                 }
7087                 first = last + 1;
7088         }
7089 }
7090
7091 static void mt_dump_arange64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
7092         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth,
7093         enum mt_dump_format format)
7094 {
7095         struct maple_arange_64 *node = &mte_to_node(entry)->ma64;
7096         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
7097         unsigned long first = min;
7098         int i;
7099
7100         pr_cont(" contents: ");
7101         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++) {
7102                 switch (format) {
7103                 case mt_dump_hex:
7104                         pr_cont("%lx ", node->gap[i]);
7105                         break;
7106                 case mt_dump_dec:
7107                         pr_cont("%lu ", node->gap[i]);
7108                 }
7109         }
7110         pr_cont("| %02X %02X| ", node->meta.end, node->meta.gap);
7111         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1; i++) {
7112                 switch (format) {
7113                 case mt_dump_hex:
7114                         pr_cont("%p %lX ", node->slot[i], node->pivot[i]);
7115                         break;
7116                 case mt_dump_dec:
7117                         pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
7118                 }
7119         }
7120         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
7121         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++) {
7122                 unsigned long last = max;
7123
7124                 if (i < (MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1))
7125                         last = node->pivot[i];
7126                 else if (!node->slot[i])
7127                         break;
7128                 if (last == 0 && i > 0)
7129                         break;
7130                 if (leaf)
7131                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
7132                                         first, last, depth + 1, format);
7133                 else if (node->slot[i])
7134                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
7135                                         first, last, depth + 1, format);
7136
7137                 if (last == max)
7138                         break;
7139                 if (last > max) {
7140                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
7141                                         node, last, max, i);
7142                         break;
7143                 }
7144                 first = last + 1;
7145         }
7146 }
7147
7148 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
7149                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth,
7150                 enum mt_dump_format format)
7151 {
7152         struct maple_node *node = mte_to_node(entry);
7153         unsigned int type = mte_node_type(entry);
7154         unsigned int i;
7155
7156         mt_dump_range(min, max, depth, format);
7157
7158         pr_cont("node %p depth %d type %d parent %p", node, depth, type,
7159                         node ? node->parent : NULL);
7160         switch (type) {
7161         case maple_dense:
7162                 pr_cont("\n");
7163                 for (i = 0; i < MAPLE_NODE_SLOTS; i++) {
7164                         if (min + i > max)
7165                                 pr_cont("OUT OF RANGE: ");
7166                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
7167                                         min + i, min + i, depth, format);
7168                 }
7169                 break;
7170         case maple_leaf_64:
7171         case maple_range_64:
7172                 mt_dump_range64(mt, entry, min, max, depth, format);
7173                 break;
7174         case maple_arange_64:
7175                 mt_dump_arange64(mt, entry, min, max, depth, format);
7176                 break;
7177
7178         default:
7179                 pr_cont(" UNKNOWN TYPE\n");
7180         }
7181 }
7182
7183 void mt_dump(const struct maple_tree *mt, enum mt_dump_format format)
7184 {
7185         void *entry = rcu_dereference_check(mt->ma_root, mt_locked(mt));
7186
7187         pr_info("maple_tree(%p) flags %X, height %u root %p\n",
7188                  mt, mt->ma_flags, mt_height(mt), entry);
7189         if (!xa_is_node(entry))
7190                 mt_dump_entry(entry, 0, 0, 0, format);
7191         else if (entry)
7192                 mt_dump_node(mt, entry, 0, mt_node_max(entry), 0, format);
7193 }
7194 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_dump);
7195
7196 /*
7197  * Calculate the maximum gap in a node and check if that's what is reported in
7198  * the parent (unless root).
7199  */
7200 static void mas_validate_gaps(struct ma_state *mas)
7201 {
7202         struct maple_enode *mte = mas->node;
7203         struct maple_node *p_mn, *node = mte_to_node(mte);
7204         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
7205         unsigned long gap = 0, max_gap = 0;
7206         unsigned long p_end, p_start = mas->min;
7207         unsigned char p_slot, offset;
7208         unsigned long *gaps = NULL;
7209         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, mt);
7210         unsigned int i;
7211
7212         if (ma_is_dense(mt)) {
7213                 for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
7214                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
7215                                 if (gap > max_gap)
7216                                         max_gap = gap;
7217                                 gap = 0;
7218                                 continue;
7219                         }
7220                         gap++;
7221                 }
7222                 goto counted;
7223         }
7224
7225         gaps = ma_gaps(node, mt);
7226         for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
7227                 p_end = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, mt);
7228
7229                 if (!gaps) {
7230                         if (!mas_get_slot(mas, i))
7231                                 gap = p_end - p_start + 1;
7232                 } else {
7233                         void *entry = mas_get_slot(mas, i);
7234
7235                         gap = gaps[i];
7236                         MT_BUG_ON(mas->tree, !entry);
7237
7238                         if (gap > p_end - p_start + 1) {
7239                                 pr_err("%p[%u] %lu >= %lu - %lu + 1 (%lu)\n",
7240                                        mas_mn(mas), i, gap, p_end, p_start,
7241                                        p_end - p_start + 1);
7242                                 MT_BUG_ON(mas->tree, gap > p_end - p_start + 1);
7243                         }
7244                 }
7245
7246                 if (gap > max_gap)
7247                         max_gap = gap;
7248
7249                 p_start = p_end + 1;
7250                 if (p_end >= mas->max)
7251                         break;
7252         }
7253
7254 counted:
7255         if (mt == maple_arange_64) {
7256                 MT_BUG_ON(mas->tree, !gaps);
7257                 offset = ma_meta_gap(node);
7258                 if (offset > i) {
7259                         pr_err("gap offset %p[%u] is invalid\n", node, offset);
7260                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7261                 }
7262
7263                 if (gaps[offset] != max_gap) {
7264                         pr_err("gap %p[%u] is not the largest gap %lu\n",
7265                                node, offset, max_gap);
7266                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7267                 }
7268
7269                 for (i++ ; i < mt_slot_count(mte); i++) {
7270                         if (gaps[i] != 0) {
7271                                 pr_err("gap %p[%u] beyond node limit != 0\n",
7272                                        node, i);
7273                                 MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7274                         }
7275                 }
7276         }
7277
7278         if (mte_is_root(mte))
7279                 return;
7280
7281         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
7282         p_mn = mte_parent(mte);
7283         MT_BUG_ON(mas->tree, max_gap > mas->max);
7284         if (ma_gaps(p_mn, mas_parent_type(mas, mte))[p_slot] != max_gap) {
7285                 pr_err("gap %p[%u] != %lu\n", p_mn, p_slot, max_gap);
7286                 mt_dump(mas->tree, mt_dump_hex);
7287                 MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7288         }
7289 }
7290
7291 static void mas_validate_parent_slot(struct ma_state *mas)
7292 {
7293         struct maple_node *parent;
7294         struct maple_enode *node;
7295         enum maple_type p_type;
7296         unsigned char p_slot;
7297         void __rcu **slots;
7298         int i;
7299
7300         if (mte_is_root(mas->node))
7301                 return;
7302
7303         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
7304         p_type = mas_parent_type(mas, mas->node);
7305         parent = mte_parent(mas->node);
7306         slots = ma_slots(parent, p_type);
7307         MT_BUG_ON(mas->tree, mas_mn(mas) == parent);
7308
7309         /* Check prev/next parent slot for duplicate node entry */
7310
7311         for (i = 0; i < mt_slots[p_type]; i++) {
7312                 node = mas_slot(mas, slots, i);
7313                 if (i == p_slot) {
7314                         if (node != mas->node)
7315                                 pr_err("parent %p[%u] does not have %p\n",
7316                                         parent, i, mas_mn(mas));
7317                         MT_BUG_ON(mas->tree, node != mas->node);
7318                 } else if (node == mas->node) {
7319                         pr_err("Invalid child %p at parent %p[%u] p_slot %u\n",
7320                                mas_mn(mas), parent, i, p_slot);
7321                         MT_BUG_ON(mas->tree, node == mas->node);
7322                 }
7323         }
7324 }
7325
7326 static void mas_validate_child_slot(struct ma_state *mas)
7327 {
7328         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7329         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7330         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mas->node), type);
7331         struct maple_enode *child;
7332         unsigned char i;
7333
7334         if (mte_is_leaf(mas->node))
7335                 return;
7336
7337         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7338                 child = mas_slot(mas, slots, i);
7339
7340                 if (!child) {
7341                         pr_err("Non-leaf node lacks child at %p[%u]\n",
7342                                mas_mn(mas), i);
7343                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7344                 }
7345
7346                 if (mte_parent_slot(child) != i) {
7347                         pr_err("Slot error at %p[%u]: child %p has pslot %u\n",
7348                                mas_mn(mas), i, mte_to_node(child),
7349                                mte_parent_slot(child));
7350                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7351                 }
7352
7353                 if (mte_parent(child) != mte_to_node(mas->node)) {
7354                         pr_err("child %p has parent %p not %p\n",
7355                                mte_to_node(child), mte_parent(child),
7356                                mte_to_node(mas->node));
7357                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7358                 }
7359
7360                 if (i < mt_pivots[type] && pivots[i] == mas->max)
7361                         break;
7362         }
7363 }
7364
7365 /*
7366  * Validate all pivots are within mas->min and mas->max, check metadata ends
7367  * where the maximum ends and ensure there is no slots or pivots set outside of
7368  * the end of the data.
7369  */
7370 static void mas_validate_limits(struct ma_state *mas)
7371 {
7372         int i;
7373         unsigned long prev_piv = 0;
7374         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7375         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7376         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
7377
7378         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7379                 unsigned long piv;
7380
7381                 piv = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, type);
7382
7383                 if (!piv && (i != 0)) {
7384                         pr_err("Missing node limit pivot at %p[%u]",
7385                                mas_mn(mas), i);
7386                         MAS_WARN_ON(mas, 1);
7387                 }
7388
7389                 if (prev_piv > piv) {
7390                         pr_err("%p[%u] piv %lu < prev_piv %lu\n",
7391                                 mas_mn(mas), i, piv, prev_piv);
7392                         MAS_WARN_ON(mas, piv < prev_piv);
7393                 }
7394
7395                 if (piv < mas->min) {
7396                         pr_err("%p[%u] %lu < %lu\n", mas_mn(mas), i,
7397                                 piv, mas->min);
7398                         MAS_WARN_ON(mas, piv < mas->min);
7399                 }
7400                 if (piv > mas->max) {
7401                         pr_err("%p[%u] %lu > %lu\n", mas_mn(mas), i,
7402                                 piv, mas->max);
7403                         MAS_WARN_ON(mas, piv > mas->max);
7404                 }
7405                 prev_piv = piv;
7406                 if (piv == mas->max)
7407                         break;
7408         }
7409
7410         if (mas_data_end(mas) != i) {
7411                 pr_err("node%p: data_end %u != the last slot offset %u\n",
7412                        mas_mn(mas), mas_data_end(mas), i);
7413                 MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7414         }
7415
7416         for (i += 1; i < mt_slots[type]; i++) {
7417                 void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7418
7419                 if (entry && (i != mt_slots[type] - 1)) {
7420                         pr_err("%p[%u] should not have entry %p\n", mas_mn(mas),
7421                                i, entry);
7422                         MT_BUG_ON(mas->tree, entry != NULL);
7423                 }
7424
7425                 if (i < mt_pivots[type]) {
7426                         unsigned long piv = pivots[i];
7427
7428                         if (!piv)
7429                                 continue;
7430
7431                         pr_err("%p[%u] should not have piv %lu\n",
7432                                mas_mn(mas), i, piv);
7433                         MAS_WARN_ON(mas, i < mt_pivots[type] - 1);
7434                 }
7435         }
7436 }
7437
7438 static void mt_validate_nulls(struct maple_tree *mt)
7439 {
7440         void *entry, *last = (void *)1;
7441         unsigned char offset = 0;
7442         void __rcu **slots;
7443         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7444
7445         mas_start(&mas);
7446         if (mas_is_none(&mas) || (mas_is_ptr(&mas)))
7447                 return;
7448
7449         while (!mte_is_leaf(mas.node))
7450                 mas_descend(&mas);
7451
7452         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), mte_node_type(mas.node));
7453         do {
7454                 entry = mas_slot(&mas, slots, offset);
7455                 if (!last && !entry) {
7456                         pr_err("Sequential nulls end at %p[%u]\n",
7457                                 mas_mn(&mas), offset);
7458                 }
7459                 MT_BUG_ON(mt, !last && !entry);
7460                 last = entry;
7461                 if (offset == mas_data_end(&mas)) {
7462                         mas_next_node(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX);
7463                         if (mas_is_overflow(&mas))
7464                                 return;
7465                         offset = 0;
7466                         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node),
7467                                          mte_node_type(mas.node));
7468                 } else {
7469                         offset++;
7470                 }
7471
7472         } while (!mas_is_overflow(&mas));
7473 }
7474
7475 /*
7476  * validate a maple tree by checking:
7477  * 1. The limits (pivots are within mas->min to mas->max)
7478  * 2. The gap is correctly set in the parents
7479  */
7480 void mt_validate(struct maple_tree *mt)
7481 {
7482         unsigned char end;
7483
7484         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7485         rcu_read_lock();
7486         mas_start(&mas);
7487         if (!mas_is_active(&mas))
7488                 goto done;
7489
7490         while (!mte_is_leaf(mas.node))
7491                 mas_descend(&mas);
7492
7493         while (!mas_is_overflow(&mas)) {
7494                 MAS_WARN_ON(&mas, mte_dead_node(mas.node));
7495                 end = mas_data_end(&mas);
7496                 if (MAS_WARN_ON(&mas, (end < mt_min_slot_count(mas.node)) &&
7497                                 (mas.max != ULONG_MAX))) {
7498                         pr_err("Invalid size %u of %p\n", end, mas_mn(&mas));
7499                 }
7500
7501                 mas_validate_parent_slot(&mas);
7502                 mas_validate_limits(&mas);
7503                 mas_validate_child_slot(&mas);
7504                 if (mt_is_alloc(mt))
7505                         mas_validate_gaps(&mas);
7506                 mas_dfs_postorder(&mas, ULONG_MAX);
7507         }
7508         mt_validate_nulls(mt);
7509 done:
7510         rcu_read_unlock();
7511
7512 }
7513 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_validate);
7514
7515 void mas_dump(const struct ma_state *mas)
7516 {
7517         pr_err("MAS: tree=%p enode=%p ", mas->tree, mas->node);
7518         switch (mas->status) {
7519         case ma_active:
7520                 pr_err("(ma_active)");
7521                 break;
7522         case ma_none:
7523                 pr_err("(ma_none)");
7524                 break;
7525         case ma_root:
7526                 pr_err("(ma_root)");
7527                 break;
7528         case ma_start:
7529                 pr_err("(ma_start) ");
7530                 break;
7531         case ma_pause:
7532                 pr_err("(ma_pause) ");
7533                 break;
7534         case ma_overflow:
7535                 pr_err("(ma_overflow) ");
7536                 break;
7537         case ma_underflow:
7538                 pr_err("(ma_underflow) ");
7539                 break;
7540         case ma_error:
7541                 pr_err("(ma_error) ");
7542                 break;
7543         }
7544
7545         pr_err("[%u/%u] index=%lx last=%lx\n", mas->offset, mas->end,
7546                mas->index, mas->last);
7547         pr_err("     min=%lx max=%lx alloc=%p, depth=%u, flags=%x\n",
7548                mas->min, mas->max, mas->alloc, mas->depth, mas->mas_flags);
7549         if (mas->index > mas->last)
7550                 pr_err("Check index & last\n");
7551 }
7552 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_dump);
7553
7554 void mas_wr_dump(const struct ma_wr_state *wr_mas)
7555 {
7556         pr_err("WR_MAS: node=%p r_min=%lx r_max=%lx\n",
7557                wr_mas->node, wr_mas->r_min, wr_mas->r_max);
7558         pr_err("        type=%u off_end=%u, node_end=%u, end_piv=%lx\n",
7559                wr_mas->type, wr_mas->offset_end, wr_mas->mas->end,
7560                wr_mas->end_piv);
7561 }
7562 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_wr_dump);
7563
7564 #endif /* CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE */