lib/radix-tree.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2001 Momchil Velikov
   3  * Portions Copyright (C) 2001 Christoph Hellwig
   4  * Copyright (C) 2005 SGI, Christoph Lameter
   5  * Copyright (C) 2006 Nick Piggin
   6  * Copyright (C) 2012 Konstantin Khlebnikov
   7  *
   8  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU General Public License as
  10  * published by the Free Software Foundation; either version 2, or (at
  11  * your option) any later version.
  12  *
  13  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  14  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  19  * along with this program; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  21  */
  22
  23 #include <linux/errno.h>
  24 #include <linux/init.h>
  25 #include <linux/kernel.h>
  26 #include <linux/export.h>
  27 #include <linux/radix-tree.h>
  28 #include <linux/percpu.h>
  29 #include <linux/slab.h>
  30 #include <linux/kmemleak.h>
  31 #include <linux/notifier.h>
  32 #include <linux/cpu.h>
  33 #include <linux/string.h>
  34 #include <linux/bitops.h>
  35 #include <linux/rcupdate.h>
  36 #include <linux/preempt.h>              /* in_interrupt() */
  37
  38
  39 /*
  40  * The height_to_maxindex array needs to be one deeper than the maximum
  41  * path as height 0 holds only 1 entry.
  42  */
  43 static unsigned long height_to_maxindex[RADIX_TREE_MAX_PATH + 1] __read_mostly;
  44
  45 /*
  46  * Radix tree node cache.
  47  */
  48 static struct kmem_cache *radix_tree_node_cachep;
  49
  50 /*
  51  * The radix tree is variable-height, so an insert operation not only has
  52  * to build the branch to its corresponding item, it also has to build the
  53  * branch to existing items if the size has to be increased (by
  54  * radix_tree_extend).
  55  *
  56  * The worst case is a zero height tree with just a single item at index 0,
  57  * and then inserting an item at index ULONG_MAX. This requires 2 new branches
  58  * of RADIX_TREE_MAX_PATH size to be created, with only the root node shared.
  59  * Hence:
  60  */
  61 #define RADIX_TREE_PRELOAD_SIZE (RADIX_TREE_MAX_PATH * 2 - 1)
  62
  63 /*
  64  * Per-cpu pool of preloaded nodes
  65  */
  66 struct radix_tree_preload {
  67         int nr;
  68         /* nodes->private_data points to next preallocated node */
  69         struct radix_tree_node *nodes;
  70 };
  71 static DEFINE_PER_CPU(struct radix_tree_preload, radix_tree_preloads) = { 0, };
  72
  73 static inline void *ptr_to_indirect(void *ptr)
  74 {
  75         return (void *)((unsigned long)ptr | RADIX_TREE_INDIRECT_PTR);
  76 }
  77
  78 #define RADIX_TREE_RETRY        ptr_to_indirect(NULL)
  79
  80 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
  81 /* Sibling slots point directly to another slot in the same node */
  82 static inline bool is_sibling_entry(struct radix_tree_node *parent, void *node)
  83 {
  84         void **ptr = node;
  85         return (parent->slots <= ptr) &&
  86                         (ptr < parent->slots + RADIX_TREE_MAP_SIZE);
  87 }
  88 #else
  89 static inline bool is_sibling_entry(struct radix_tree_node *parent, void *node)
  90 {
  91         return false;
  92 }
  93 #endif
  94
  95 static inline unsigned long get_slot_offset(struct radix_tree_node *parent,
  96                                                  void **slot)
  97 {
  98         return slot - parent->slots;
  99 }
 100
 101 static unsigned radix_tree_descend(struct radix_tree_node *parent,
 102                                 struct radix_tree_node **nodep, unsigned offset)
 103 {
 104         void **entry = rcu_dereference_raw(parent->slots[offset]);
 105
 106 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
 107         if (radix_tree_is_indirect_ptr(entry)) {
 108                 unsigned long siboff = get_slot_offset(parent, entry);
 109                 if (siboff < RADIX_TREE_MAP_SIZE) {
 110                         offset = siboff;
 111                         entry = rcu_dereference_raw(parent->slots[offset]);
 112                 }
 113         }
 114 #endif
 115
 116         *nodep = (void *)entry;
 117         return offset;
 118 }
 119
 120 static inline gfp_t root_gfp_mask(struct radix_tree_root *root)
 121 {
 122         return root->gfp_mask & __GFP_BITS_MASK;
 123 }
 124
 125 static inline void tag_set(struct radix_tree_node *node, unsigned int tag,
 126                 int offset)
 127 {
 128         __set_bit(offset, node->tags[tag]);
 129 }
 130
 131 static inline void tag_clear(struct radix_tree_node *node, unsigned int tag,
 132                 int offset)
 133 {
 134         __clear_bit(offset, node->tags[tag]);
 135 }
 136
 137 static inline int tag_get(struct radix_tree_node *node, unsigned int tag,
 138                 int offset)
 139 {
 140         return test_bit(offset, node->tags[tag]);
 141 }
 142
 143 static inline void root_tag_set(struct radix_tree_root *root, unsigned int tag)
 144 {
 145         root->gfp_mask |= (__force gfp_t)(1 << (tag + __GFP_BITS_SHIFT));
 146 }
 147
 148 static inline void root_tag_clear(struct radix_tree_root *root, unsigned int tag)
 149 {
 150         root->gfp_mask &= (__force gfp_t)~(1 << (tag + __GFP_BITS_SHIFT));
 151 }
 152
 153 static inline void root_tag_clear_all(struct radix_tree_root *root)
 154 {
 155         root->gfp_mask &= __GFP_BITS_MASK;
 156 }
 157
 158 static inline int root_tag_get(struct radix_tree_root *root, unsigned int tag)
 159 {
 160         return (__force unsigned)root->gfp_mask & (1 << (tag + __GFP_BITS_SHIFT));
 161 }
 162
 163 static inline unsigned root_tags_get(struct radix_tree_root *root)
 164 {
 165         return (__force unsigned)root->gfp_mask >> __GFP_BITS_SHIFT;
 166 }
 167
 168 /*
 169  * Returns 1 if any slot in the node has this tag set.
 170  * Otherwise returns 0.
 171  */
 172 static inline int any_tag_set(struct radix_tree_node *node, unsigned int tag)
 173 {
 174         int idx;
 175         for (idx = 0; idx < RADIX_TREE_TAG_LONGS; idx++) {
 176                 if (node->tags[tag][idx])
 177                         return 1;
 178         }
 179         return 0;
 180 }
 181
 182 /**
 183  * radix_tree_find_next_bit - find the next set bit in a memory region
 184  *
 185  * @addr: The address to base the search on
 186  * @size: The bitmap size in bits
 187  * @offset: The bitnumber to start searching at
 188  *
 189  * Unrollable variant of find_next_bit() for constant size arrays.
 190  * Tail bits starting from size to roundup(size, BITS_PER_LONG) must be zero.
 191  * Returns next bit offset, or size if nothing found.
 192  */
 193 static __always_inline unsigned long
 194 radix_tree_find_next_bit(const unsigned long *addr,
 195                          unsigned long size, unsigned long offset)
 196 {
 197         if (!__builtin_constant_p(size))
 198                 return find_next_bit(addr, size, offset);
 199
 200         if (offset < size) {
 201                 unsigned long tmp;
 202
 203                 addr += offset / BITS_PER_LONG;
 204                 tmp = *addr >> (offset % BITS_PER_LONG);
 205                 if (tmp)
 206                         return __ffs(tmp) + offset;
 207                 offset = (offset + BITS_PER_LONG) & ~(BITS_PER_LONG - 1);
 208                 while (offset < size) {
 209                         tmp = *++addr;
 210                         if (tmp)
 211                                 return __ffs(tmp) + offset;
 212                         offset += BITS_PER_LONG;
 213                 }
 214         }
 215         return size;
 216 }
 217
 218 #if 0
 219 static void dump_node(void *slot, int height, int offset)
 220 {
 221         struct radix_tree_node *node;
 222         int i;
 223
 224         if (!slot)
 225                 return;
 226
 227         if (height == 0) {
 228                 pr_debug("radix entry %p offset %d\n", slot, offset);
 229                 return;
 230         }
 231
 232         node = indirect_to_ptr(slot);
 233         pr_debug("radix node: %p offset %d tags %lx %lx %lx path %x count %d parent %p\n",
 234                 slot, offset, node->tags[0][0], node->tags[1][0],
 235                 node->tags[2][0], node->path, node->count, node->parent);
 236
 237         for (i = 0; i < RADIX_TREE_MAP_SIZE; i++)
 238                 dump_node(node->slots[i], height - 1, i);
 239 }
 240
 241 /* For debug */
 242 static void radix_tree_dump(struct radix_tree_root *root)
 243 {
 244         pr_debug("radix root: %p height %d rnode %p tags %x\n",
 245                         root, root->height, root->rnode,
 246                         root->gfp_mask >> __GFP_BITS_SHIFT);
 247         if (!radix_tree_is_indirect_ptr(root->rnode))
 248                 return;
 249         dump_node(root->rnode, root->height, 0);
 250 }
 251 #endif
 252
 253 /*
 254  * This assumes that the caller has performed appropriate preallocation, and
 255  * that the caller has pinned this thread of control to the current CPU.
 256  */
 257 static struct radix_tree_node *
 258 radix_tree_node_alloc(struct radix_tree_root *root)
 259 {
 260         struct radix_tree_node *ret = NULL;
 261         gfp_t gfp_mask = root_gfp_mask(root);
 262
 263         /*
 264          * Preload code isn't irq safe and it doesn't make sence to use
 265          * preloading in the interrupt anyway as all the allocations have to
 266          * be atomic. So just do normal allocation when in interrupt.
 267          */
 268         if (!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask) && !in_interrupt()) {
 269                 struct radix_tree_preload *rtp;
 270
 271                 /*
 272                  * Even if the caller has preloaded, try to allocate from the
 273                  * cache first for the new node to get accounted.
 274                  */
 275                 ret = kmem_cache_alloc(radix_tree_node_cachep,
 276                                        gfp_mask | __GFP_ACCOUNT | __GFP_NOWARN);
 277                 if (ret)
 278                         goto out;
 279
 280                 /*
 281                  * Provided the caller has preloaded here, we will always
 282                  * succeed in getting a node here (and never reach
 283                  * kmem_cache_alloc)
 284                  */
 285                 rtp = this_cpu_ptr(&radix_tree_preloads);
 286                 if (rtp->nr) {
 287                         ret = rtp->nodes;
 288                         rtp->nodes = ret->private_data;
 289                         ret->private_data = NULL;
 290                         rtp->nr--;
 291                 }
 292                 /*
 293                  * Update the allocation stack trace as this is more useful
 294                  * for debugging.
 295                  */
 296                 kmemleak_update_trace(ret);
 297                 goto out;
 298         }
 299         ret = kmem_cache_alloc(radix_tree_node_cachep,
 300                                gfp_mask | __GFP_ACCOUNT);
 301 out:
 302         BUG_ON(radix_tree_is_indirect_ptr(ret));
 303         return ret;
 304 }
 305
 306 static void radix_tree_node_rcu_free(struct rcu_head *head)
 307 {
 308         struct radix_tree_node *node =
 309                         container_of(head, struct radix_tree_node, rcu_head);
 310         int i;
 311
 312         /*
 313          * must only free zeroed nodes into the slab. radix_tree_shrink
 314          * can leave us with a non-NULL entry in the first slot, so clear
 315          * that here to make sure.
 316          */
 317         for (i = 0; i < RADIX_TREE_MAX_TAGS; i++)
 318                 tag_clear(node, i, 0);
 319
 320         node->slots[0] = NULL;
 321         node->count = 0;
 322
 323         kmem_cache_free(radix_tree_node_cachep, node);
 324 }
 325
 326 static inline void
 327 radix_tree_node_free(struct radix_tree_node *node)
 328 {
 329         call_rcu(&node->rcu_head, radix_tree_node_rcu_free);
 330 }
 331
 332 /*
 333  * Load up this CPU's radix_tree_node buffer with sufficient objects to
 334  * ensure that the addition of a single element in the tree cannot fail.  On
 335  * success, return zero, with preemption disabled.  On error, return -ENOMEM
 336  * with preemption not disabled.
 337  *
 338  * To make use of this facility, the radix tree must be initialised without
 339  * __GFP_DIRECT_RECLAIM being passed to INIT_RADIX_TREE().
 340  */
 341 static int __radix_tree_preload(gfp_t gfp_mask)
 342 {
 343         struct radix_tree_preload *rtp;
 344         struct radix_tree_node *node;
 345         int ret = -ENOMEM;
 346
 347         preempt_disable();
 348         rtp = this_cpu_ptr(&radix_tree_preloads);
 349         while (rtp->nr < RADIX_TREE_PRELOAD_SIZE) {
 350                 preempt_enable();
 351                 node = kmem_cache_alloc(radix_tree_node_cachep, gfp_mask);
 352                 if (node == NULL)
 353                         goto out;
 354                 preempt_disable();
 355                 rtp = this_cpu_ptr(&radix_tree_preloads);
 356                 if (rtp->nr < RADIX_TREE_PRELOAD_SIZE) {
 357                         node->private_data = rtp->nodes;
 358                         rtp->nodes = node;
 359                         rtp->nr++;
 360                 } else {
 361                         kmem_cache_free(radix_tree_node_cachep, node);
 362                 }
 363         }
 364         ret = 0;
 365 out:
 366         return ret;
 367 }
 368
 369 /*
 370  * Load up this CPU's radix_tree_node buffer with sufficient objects to
 371  * ensure that the addition of a single element in the tree cannot fail.  On
 372  * success, return zero, with preemption disabled.  On error, return -ENOMEM
 373  * with preemption not disabled.
 374  *
 375  * To make use of this facility, the radix tree must be initialised without
 376  * __GFP_DIRECT_RECLAIM being passed to INIT_RADIX_TREE().
 377  */
 378 int radix_tree_preload(gfp_t gfp_mask)
 379 {
 380         /* Warn on non-sensical use... */
 381         WARN_ON_ONCE(!gfpflags_allow_blocking(gfp_mask));
 382         return __radix_tree_preload(gfp_mask);
 383 }
 384 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_preload);
 385
 386 /*
 387  * The same as above function, except we don't guarantee preloading happens.
 388  * We do it, if we decide it helps. On success, return zero with preemption
 389  * disabled. On error, return -ENOMEM with preemption not disabled.
 390  */
 391 int radix_tree_maybe_preload(gfp_t gfp_mask)
 392 {
 393         if (gfpflags_allow_blocking(gfp_mask))
 394                 return __radix_tree_preload(gfp_mask);
 395         /* Preloading doesn't help anything with this gfp mask, skip it */
 396         preempt_disable();
 397         return 0;
 398 }
 399 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_maybe_preload);
 400
 401 /*
 402  *      Return the maximum key which can be store into a
 403  *      radix tree with height HEIGHT.
 404  */
 405 static inline unsigned long radix_tree_maxindex(unsigned int height)
 406 {
 407         return height_to_maxindex[height];
 408 }
 409
 410 static inline unsigned long node_maxindex(struct radix_tree_node *node)
 411 {
 412         return radix_tree_maxindex(node->path & RADIX_TREE_HEIGHT_MASK);
 413 }
 414
 415 static unsigned radix_tree_load_root(struct radix_tree_root *root,
 416                 struct radix_tree_node **nodep, unsigned long *maxindex)
 417 {
 418         struct radix_tree_node *node = rcu_dereference_raw(root->rnode);
 419
 420         *nodep = node;
 421
 422         if (likely(radix_tree_is_indirect_ptr(node))) {
 423                 node = indirect_to_ptr(node);
 424                 *maxindex = node_maxindex(node);
 425                 return (node->path & RADIX_TREE_HEIGHT_MASK) *
 426                         RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
 427         }
 428
 429         *maxindex = 0;
 430         return 0;
 431 }
 432
 433 /*
 434  *      Extend a radix tree so it can store key @index.
 435  */
 436 static int radix_tree_extend(struct radix_tree_root *root,
 437                                 unsigned long index)
 438 {
 439         struct radix_tree_node *node;
 440         struct radix_tree_node *slot;
 441         unsigned int height;
 442         int tag;
 443
 444         /* Figure out what the height should be.  */
 445         height = root->height + 1;
 446         while (index > radix_tree_maxindex(height))
 447                 height++;
 448
 449         if (root->rnode == NULL) {
 450                 root->height = height;
 451                 goto out;
 452         }
 453
 454         do {
 455                 unsigned int newheight;
 456                 if (!(node = radix_tree_node_alloc(root)))
 457                         return -ENOMEM;
 458
 459                 /* Propagate the aggregated tag info into the new root */
 460                 for (tag = 0; tag < RADIX_TREE_MAX_TAGS; tag++) {
 461                         if (root_tag_get(root, tag))
 462                                 tag_set(node, tag, 0);
 463                 }
 464
 465                 /* Increase the height.  */
 466                 newheight = root->height+1;
 467                 BUG_ON(newheight & ~RADIX_TREE_HEIGHT_MASK);
 468                 node->path = newheight;
 469                 node->count = 1;
 470                 node->parent = NULL;
 471                 slot = root->rnode;
 472                 if (radix_tree_is_indirect_ptr(slot)) {
 473                         slot = indirect_to_ptr(slot);
 474                         slot->parent = node;
 475                         slot = ptr_to_indirect(slot);
 476                 }
 477                 node->slots[0] = slot;
 478                 node = ptr_to_indirect(node);
 479                 rcu_assign_pointer(root->rnode, node);
 480                 root->height = newheight;
 481         } while (height > root->height);
 482 out:
 483         return height * RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
 484 }
 485
 486 /**
 487  *      __radix_tree_create     -       create a slot in a radix tree
 488  *      @root:          radix tree root
 489  *      @index:         index key
 490  *      @order:         index occupies 2^order aligned slots
 491  *      @nodep:         returns node
 492  *      @slotp:         returns slot
 493  *
 494  *      Create, if necessary, and return the node and slot for an item
 495  *      at position @index in the radix tree @root.
 496  *
 497  *      Until there is more than one item in the tree, no nodes are
 498  *      allocated and @root->rnode is used as a direct slot instead of
 499  *      pointing to a node, in which case *@nodep will be NULL.
 500  *
 501  *      Returns -ENOMEM, or 0 for success.
 502  */
 503 int __radix_tree_create(struct radix_tree_root *root, unsigned long index,
 504                         unsigned order, struct radix_tree_node **nodep,
 505                         void ***slotp)
 506 {
 507         struct radix_tree_node *node = NULL, *slot;
 508         unsigned long maxindex;
 509         unsigned int height, shift, offset;
 510         unsigned long max = index | ((1UL << order) - 1);
 511
 512         shift = radix_tree_load_root(root, &slot, &maxindex);
 513
 514         /* Make sure the tree is high enough.  */
 515         if (max > maxindex) {
 516                 int error = radix_tree_extend(root, max);
 517                 if (error < 0)
 518                         return error;
 519                 shift = error;
 520                 slot = root->rnode;
 521                 if (order == shift) {
 522                         shift += RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
 523                         root->height++;
 524                 }
 525         }
 526
 527         height = root->height;
 528
 529         offset = 0;                     /* uninitialised var warning */
 530         while (shift > order) {
 531                 if (slot == NULL) {
 532                         /* Have to add a child node.  */
 533                         if (!(slot = radix_tree_node_alloc(root)))
 534                                 return -ENOMEM;
 535                         slot->path = height;
 536                         slot->parent = node;
 537                         if (node) {
 538                                 rcu_assign_pointer(node->slots[offset],
 539                                                         ptr_to_indirect(slot));
 540                                 node->count++;
 541                                 slot->path |= offset << RADIX_TREE_HEIGHT_SHIFT;
 542                         } else
 543                                 rcu_assign_pointer(root->rnode,
 544                                                         ptr_to_indirect(slot));
 545                 } else if (!radix_tree_is_indirect_ptr(slot))
 546                         break;
 547
 548                 /* Go a level down */
 549                 height--;
 550                 shift -= RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
 551                 offset = (index >> shift) & RADIX_TREE_MAP_MASK;
 552                 node = indirect_to_ptr(slot);
 553                 slot = node->slots[offset];
 554         }
 555
 556 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
 557         /* Insert pointers to the canonical entry */
 558         if (order > shift) {
 559                 int i, n = 1 << (order - shift);
 560                 offset = offset & ~(n - 1);
 561                 slot = ptr_to_indirect(&node->slots[offset]);
 562                 for (i = 0; i < n; i++) {
 563                         if (node->slots[offset + i])
 564                                 return -EEXIST;
 565                 }
 566
 567                 for (i = 1; i < n; i++) {
 568                         rcu_assign_pointer(node->slots[offset + i], slot);
 569                         node->count++;
 570                 }
 571         }
 572 #endif
 573
 574         if (nodep)
 575                 *nodep = node;
 576         if (slotp)
 577                 *slotp = node ? node->slots + offset : (void **)&root->rnode;
 578         return 0;
 579 }
 580
 581 /**
 582  *      __radix_tree_insert    -    insert into a radix tree
 583  *      @root:          radix tree root
 584  *      @index:         index key
 585  *      @order:         key covers the 2^order indices around index
 586  *      @item:          item to insert
 587  *
 588  *      Insert an item into the radix tree at position @index.
 589  */
 590 int __radix_tree_insert(struct radix_tree_root *root, unsigned long index,
 591                         unsigned order, void *item)
 592 {
 593         struct radix_tree_node *node;
 594         void **slot;
 595         int error;
 596
 597         BUG_ON(radix_tree_is_indirect_ptr(item));
 598
 599         error = __radix_tree_create(root, index, order, &node, &slot);
 600         if (error)
 601                 return error;
 602         if (*slot != NULL)
 603                 return -EEXIST;
 604         rcu_assign_pointer(*slot, item);
 605
 606         if (node) {
 607                 unsigned offset = get_slot_offset(node, slot);
 608                 node->count++;
 609                 BUG_ON(tag_get(node, 0, offset));
 610                 BUG_ON(tag_get(node, 1, offset));
 611                 BUG_ON(tag_get(node, 2, offset));
 612         } else {
 613                 BUG_ON(root_tags_get(root));
 614         }
 615
 616         return 0;
 617 }
 618 EXPORT_SYMBOL(__radix_tree_insert);
 619
 620 /**
 621  *      __radix_tree_lookup     -       lookup an item in a radix tree
 622  *      @root:          radix tree root
 623  *      @index:         index key
 624  *      @nodep:         returns node
 625  *      @slotp:         returns slot
 626  *
 627  *      Lookup and return the item at position @index in the radix
 628  *      tree @root.
 629  *
 630  *      Until there is more than one item in the tree, no nodes are
 631  *      allocated and @root->rnode is used as a direct slot instead of
 632  *      pointing to a node, in which case *@nodep will be NULL.
 633  */
 634 void *__radix_tree_lookup(struct radix_tree_root *root, unsigned long index,
 635                           struct radix_tree_node **nodep, void ***slotp)
 636 {
 637         struct radix_tree_node *node, *parent;
 638         unsigned long maxindex;
 639         unsigned int shift;
 640         void **slot;
 641
 642  restart:
 643         parent = NULL;
 644         slot = (void **)&root->rnode;
 645         shift = radix_tree_load_root(root, &node, &maxindex);
 646         if (index > maxindex)
 647                 return NULL;
 648
 649         while (radix_tree_is_indirect_ptr(node)) {
 650                 unsigned offset;
 651
 652                 if (node == RADIX_TREE_RETRY)
 653                         goto restart;
 654                 parent = indirect_to_ptr(node);
 655                 shift -= RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
 656                 offset = (index >> shift) & RADIX_TREE_MAP_MASK;
 657                 offset = radix_tree_descend(parent, &node, offset);
 658                 slot = parent->slots + offset;
 659         }
 660
 661         if (nodep)
 662                 *nodep = parent;
 663         if (slotp)
 664                 *slotp = slot;
 665         return node;
 666 }
 667
 668 /**
 669  *      radix_tree_lookup_slot    -    lookup a slot in a radix tree
 670  *      @root:          radix tree root
 671  *      @index:         index key
 672  *
 673  *      Returns:  the slot corresponding to the position @index in the
 674  *      radix tree @root. This is useful for update-if-exists operations.
 675  *
 676  *      This function can be called under rcu_read_lock iff the slot is not
 677  *      modified by radix_tree_replace_slot, otherwise it must be called
 678  *      exclusive from other writers. Any dereference of the slot must be done
 679  *      using radix_tree_deref_slot.
 680  */
 681 void **radix_tree_lookup_slot(struct radix_tree_root *root, unsigned long index)
 682 {
 683         void **slot;
 684
 685         if (!__radix_tree_lookup(root, index, NULL, &slot))
 686                 return NULL;
 687         return slot;
 688 }
 689 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_lookup_slot);
 690
 691 /**
 692  *      radix_tree_lookup    -    perform lookup operation on a radix tree
 693  *      @root:          radix tree root
 694  *      @index:         index key
 695  *
 696  *      Lookup the item at the position @index in the radix tree @root.
 697  *
 698  *      This function can be called under rcu_read_lock, however the caller
 699  *      must manage lifetimes of leaf nodes (eg. RCU may also be used to free
 700  *      them safely). No RCU barriers are required to access or modify the
 701  *      returned item, however.
 702  */
 703 void *radix_tree_lookup(struct radix_tree_root *root, unsigned long index)
 704 {
 705         return __radix_tree_lookup(root, index, NULL, NULL);
 706 }
 707 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_lookup);
 708
 709 /**
 710  *      radix_tree_tag_set - set a tag on a radix tree node
 711  *      @root:          radix tree root
 712  *      @index:         index key
 713  *      @tag:           tag index
 714  *
 715  *      Set the search tag (which must be < RADIX_TREE_MAX_TAGS)
 716  *      corresponding to @index in the radix tree.  From
 717  *      the root all the way down to the leaf node.
 718  *
 719  *      Returns the address of the tagged item.   Setting a tag on a not-present
 720  *      item is a bug.
 721  */
 722 void *radix_tree_tag_set(struct radix_tree_root *root,
 723                         unsigned long index, unsigned int tag)
 724 {
 725         struct radix_tree_node *node, *parent;
 726         unsigned long maxindex;
 727         unsigned int shift;
 728
 729         shift = radix_tree_load_root(root, &node, &maxindex);
 730         BUG_ON(index > maxindex);
 731
 732         while (radix_tree_is_indirect_ptr(node)) {
 733                 unsigned offset;
 734
 735                 shift -= RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
 736                 offset = (index >> shift) & RADIX_TREE_MAP_MASK;
 737
 738                 parent = indirect_to_ptr(node);
 739                 offset = radix_tree_descend(parent, &node, offset);
 740                 BUG_ON(!node);
 741
 742                 if (!tag_get(parent, tag, offset))
 743                         tag_set(parent, tag, offset);
 744         }
 745
 746         /* set the root's tag bit */
 747         if (!root_tag_get(root, tag))
 748                 root_tag_set(root, tag);
 749
 750         return node;
 751 }
 752 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_tag_set);
 753
 754 /**
 755  *      radix_tree_tag_clear - clear a tag on a radix tree node
 756  *      @root:          radix tree root
 757  *      @index:         index key
 758  *      @tag:           tag index
 759  *
 760  *      Clear the search tag (which must be < RADIX_TREE_MAX_TAGS)
 761  *      corresponding to @index in the radix tree.  If
 762  *      this causes the leaf node to have no tags set then clear the tag in the
 763  *      next-to-leaf node, etc.
 764  *
 765  *      Returns the address of the tagged item on success, else NULL.  ie:
 766  *      has the same return value and semantics as radix_tree_lookup().
 767  */
 768 void *radix_tree_tag_clear(struct radix_tree_root *root,
 769                         unsigned long index, unsigned int tag)
 770 {
 771         struct radix_tree_node *node, *parent;
 772         unsigned long maxindex;
 773         unsigned int shift;
 774         int uninitialized_var(offset);
 775
 776         shift = radix_tree_load_root(root, &node, &maxindex);
 777         if (index > maxindex)
 778                 return NULL;
 779
 780         parent = NULL;
 781
 782         while (radix_tree_is_indirect_ptr(node)) {
 783                 shift -= RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
 784                 offset = (index >> shift) & RADIX_TREE_MAP_MASK;
 785
 786                 parent = indirect_to_ptr(node);
 787                 offset = radix_tree_descend(parent, &node, offset);
 788         }
 789
 790         if (node == NULL)
 791                 goto out;
 792
 793         index >>= shift;
 794
 795         while (parent) {
 796                 if (!tag_get(parent, tag, offset))
 797                         goto out;
 798                 tag_clear(parent, tag, offset);
 799                 if (any_tag_set(parent, tag))
 800                         goto out;
 801
 802                 index >>= RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
 803                 offset = index & RADIX_TREE_MAP_MASK;
 804                 parent = parent->parent;
 805         }
 806
 807         /* clear the root's tag bit */
 808         if (root_tag_get(root, tag))
 809                 root_tag_clear(root, tag);
 810
 811 out:
 812         return node;
 813 }
 814 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_tag_clear);
 815
 816 /**
 817  * radix_tree_tag_get - get a tag on a radix tree node
 818  * @root:               radix tree root
 819  * @index:              index key
 820  * @tag:                tag index (< RADIX_TREE_MAX_TAGS)
 821  *
 822  * Return values:
 823  *
 824  *  0: tag not present or not set
 825  *  1: tag set
 826  *
 827  * Note that the return value of this function may not be relied on, even if
 828  * the RCU lock is held, unless tag modification and node deletion are excluded
 829  * from concurrency.
 830  */
 831 int radix_tree_tag_get(struct radix_tree_root *root,
 832                         unsigned long index, unsigned int tag)
 833 {
 834         unsigned int height, shift;
 835         struct radix_tree_node *node;
 836
 837         /* check the root's tag bit */
 838         if (!root_tag_get(root, tag))
 839                 return 0;
 840
 841         node = rcu_dereference_raw(root->rnode);
 842         if (node == NULL)
 843                 return 0;
 844
 845         if (!radix_tree_is_indirect_ptr(node))
 846                 return (index == 0);
 847         node = indirect_to_ptr(node);
 848
 849         height = node->path & RADIX_TREE_HEIGHT_MASK;
 850         if (index > radix_tree_maxindex(height))
 851                 return 0;
 852
 853         shift = (height - 1) * RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
 854
 855         for ( ; ; ) {
 856                 int offset;
 857
 858                 if (node == NULL)
 859                         return 0;
 860                 node = indirect_to_ptr(node);
 861
 862                 offset = (index >> shift) & RADIX_TREE_MAP_MASK;
 863                 if (!tag_get(node, tag, offset))
 864                         return 0;
 865                 if (height == 1)
 866                         return 1;
 867                 node = rcu_dereference_raw(node->slots[offset]);
 868                 if (!radix_tree_is_indirect_ptr(node))
 869                         return 1;
 870                 shift -= RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
 871                 height--;
 872         }
 873 }
 874 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_tag_get);
 875
 876 static inline void __set_iter_shift(struct radix_tree_iter *iter,
 877                                         unsigned int shift)
 878 {
 879 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
 880         iter->shift = shift;
 881 #endif
 882 }
 883
 884 /**
 885  * radix_tree_next_chunk - find next chunk of slots for iteration
 886  *
 887  * @root:       radix tree root
 888  * @iter:       iterator state
 889  * @flags:      RADIX_TREE_ITER_* flags and tag index
 890  * Returns:     pointer to chunk first slot, or NULL if iteration is over
 891  */
 892 void **radix_tree_next_chunk(struct radix_tree_root *root,
 893                              struct radix_tree_iter *iter, unsigned flags)
 894 {
 895         unsigned shift, tag = flags & RADIX_TREE_ITER_TAG_MASK;
 896         struct radix_tree_node *rnode, *node;
 897         unsigned long index, offset, maxindex;
 898
 899         if ((flags & RADIX_TREE_ITER_TAGGED) && !root_tag_get(root, tag))
 900                 return NULL;
 901
 902         /*
 903          * Catch next_index overflow after ~0UL. iter->index never overflows
 904          * during iterating; it can be zero only at the beginning.
 905          * And we cannot overflow iter->next_index in a single step,
 906          * because RADIX_TREE_MAP_SHIFT < BITS_PER_LONG.
 907          *
 908          * This condition also used by radix_tree_next_slot() to stop
 909          * contiguous iterating, and forbid swithing to the next chunk.
 910          */
 911         index = iter->next_index;
 912         if (!index && iter->index)
 913                 return NULL;
 914
 915  restart:
 916         shift = radix_tree_load_root(root, &rnode, &maxindex);
 917         if (index > maxindex)
 918                 return NULL;
 919
 920         if (radix_tree_is_indirect_ptr(rnode)) {
 921                 rnode = indirect_to_ptr(rnode);
 922         } else if (rnode) {
 923                 /* Single-slot tree */
 924                 iter->index = index;
 925                 iter->next_index = maxindex + 1;
 926                 iter->tags = 1;
 927                 __set_iter_shift(iter, shift);
 928                 return (void **)&root->rnode;
 929         } else
 930                 return NULL;
 931
 932         shift -= RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
 933         offset = index >> shift;
 934
 935         node = rnode;
 936         while (1) {
 937                 struct radix_tree_node *slot;
 938                 unsigned new_off = radix_tree_descend(node, &slot, offset);
 939
 940                 if (new_off < offset) {
 941                         offset = new_off;
 942                         index &= ~((RADIX_TREE_MAP_SIZE << shift) - 1);
 943                         index |= offset << shift;
 944                 }
 945
 946                 if ((flags & RADIX_TREE_ITER_TAGGED) ?
 947                                 !tag_get(node, tag, offset) : !slot) {
 948                         /* Hole detected */
 949                         if (flags & RADIX_TREE_ITER_CONTIG)
 950                                 return NULL;
 951
 952                         if (flags & RADIX_TREE_ITER_TAGGED)
 953                                 offset = radix_tree_find_next_bit(
 954                                                 node->tags[tag],
 955                                                 RADIX_TREE_MAP_SIZE,
 956                                                 offset + 1);
 957                         else
 958                                 while (++offset < RADIX_TREE_MAP_SIZE) {
 959                                         void *slot = node->slots[offset];
 960                                         if (is_sibling_entry(node, slot))
 961                                                 continue;
 962                                         if (slot)
 963                                                 break;
 964                                 }
 965                         index &= ~((RADIX_TREE_MAP_SIZE << shift) - 1);
 966                         index += offset << shift;
 967                         /* Overflow after ~0UL */
 968                         if (!index)
 969                                 return NULL;
 970                         if (offset == RADIX_TREE_MAP_SIZE)
 971                                 goto restart;
 972                         slot = rcu_dereference_raw(node->slots[offset]);
 973                 }
 974
 975                 if ((slot == NULL) || (slot == RADIX_TREE_RETRY))
 976                         goto restart;
 977                 if (!radix_tree_is_indirect_ptr(slot))
 978                         break;
 979
 980                 node = indirect_to_ptr(slot);
 981                 shift -= RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
 982                 offset = (index >> shift) & RADIX_TREE_MAP_MASK;
 983         }
 984
 985         /* Update the iterator state */
 986         iter->index = index & ~((1 << shift) - 1);
 987         iter->next_index = (index | ((RADIX_TREE_MAP_SIZE << shift) - 1)) + 1;
 988         __set_iter_shift(iter, shift);
 989
 990         /* Construct iter->tags bit-mask from node->tags[tag] array */
 991         if (flags & RADIX_TREE_ITER_TAGGED) {
 992                 unsigned tag_long, tag_bit;
 993
 994                 tag_long = offset / BITS_PER_LONG;
 995                 tag_bit  = offset % BITS_PER_LONG;
 996                 iter->tags = node->tags[tag][tag_long] >> tag_bit;
 997                 /* This never happens if RADIX_TREE_TAG_LONGS == 1 */
 998                 if (tag_long < RADIX_TREE_TAG_LONGS - 1) {
 999                         /* Pick tags from next element */
1000                         if (tag_bit)
1001                                 iter->tags |= node->tags[tag][tag_long + 1] <<
1002                                                 (BITS_PER_LONG - tag_bit);
1003                         /* Clip chunk size, here only BITS_PER_LONG tags */
1004                         iter->next_index = index + BITS_PER_LONG;
1005                 }
1006         }
1007
1008         return node->slots + offset;
1009 }
1010 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_next_chunk);
1011
1012 /**
1013  * radix_tree_range_tag_if_tagged - for each item in given range set given
1014  *                                 tag if item has another tag set
1015  * @root:               radix tree root
1016  * @first_indexp:       pointer to a starting index of a range to scan
1017  * @last_index:         last index of a range to scan
1018  * @nr_to_tag:          maximum number items to tag
1019  * @iftag:              tag index to test
1020  * @settag:             tag index to set if tested tag is set
1021  *
1022  * This function scans range of radix tree from first_index to last_index
1023  * (inclusive).  For each item in the range if iftag is set, the function sets
1024  * also settag. The function stops either after tagging nr_to_tag items or
1025  * after reaching last_index.
1026  *
1027  * The tags must be set from the leaf level only and propagated back up the
1028  * path to the root. We must do this so that we resolve the full path before
1029  * setting any tags on intermediate nodes. If we set tags as we descend, then
1030  * we can get to the leaf node and find that the index that has the iftag
1031  * set is outside the range we are scanning. This reults in dangling tags and
1032  * can lead to problems with later tag operations (e.g. livelocks on lookups).
1033  *
1034  * The function returns number of leaves where the tag was set and sets
1035  * *first_indexp to the first unscanned index.
1036  * WARNING! *first_indexp can wrap if last_index is ULONG_MAX. Caller must
1037  * be prepared to handle that.
1038  */
1039 unsigned long radix_tree_range_tag_if_tagged(struct radix_tree_root *root,
1040                 unsigned long *first_indexp, unsigned long last_index,
1041                 unsigned long nr_to_tag,
1042                 unsigned int iftag, unsigned int settag)
1043 {
1044         unsigned int height = root->height;
1045         struct radix_tree_node *node = NULL;
1046         struct radix_tree_node *slot;
1047         unsigned int shift;
1048         unsigned long tagged = 0;
1049         unsigned long index = *first_indexp;
1050
1051         last_index = min(last_index, radix_tree_maxindex(height));
1052         if (index > last_index)
1053                 return 0;
1054         if (!nr_to_tag)
1055                 return 0;
1056         if (!root_tag_get(root, iftag)) {
1057                 *first_indexp = last_index + 1;
1058                 return 0;
1059         }
1060         if (height == 0) {
1061                 *first_indexp = last_index + 1;
1062                 root_tag_set(root, settag);
1063                 return 1;
1064         }
1065
1066         shift = (height - 1) * RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
1067         slot = indirect_to_ptr(root->rnode);
1068
1069         for (;;) {
1070                 unsigned long upindex;
1071                 int offset;
1072
1073                 offset = (index >> shift) & RADIX_TREE_MAP_MASK;
1074                 if (!slot->slots[offset])
1075                         goto next;
1076                 if (!tag_get(slot, iftag, offset))
1077                         goto next;
1078                 if (shift) {
1079                         node = slot;
1080                         slot = slot->slots[offset];
1081                         if (radix_tree_is_indirect_ptr(slot)) {
1082                                 slot = indirect_to_ptr(slot);
1083                                 shift -= RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
1084                                 continue;
1085                         } else {
1086                                 slot = node;
1087                                 node = node->parent;
1088                         }
1089                 }
1090
1091                 /* tag the leaf */
1092                 tagged += 1 << shift;
1093                 tag_set(slot, settag, offset);
1094
1095                 /* walk back up the path tagging interior nodes */
1096                 upindex = index;
1097                 while (node) {
1098                         upindex >>= RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
1099                         offset = upindex & RADIX_TREE_MAP_MASK;
1100
1101                         /* stop if we find a node with the tag already set */
1102                         if (tag_get(node, settag, offset))
1103                                 break;
1104                         tag_set(node, settag, offset);
1105                         node = node->parent;
1106                 }
1107
1108                 /*
1109                  * Small optimization: now clear that node pointer.
1110                  * Since all of this slot's ancestors now have the tag set
1111                  * from setting it above, we have no further need to walk
1112                  * back up the tree setting tags, until we update slot to
1113                  * point to another radix_tree_node.
1114                  */
1115                 node = NULL;
1116
1117 next:
1118                 /* Go to next item at level determined by 'shift' */
1119                 index = ((index >> shift) + 1) << shift;
1120                 /* Overflow can happen when last_index is ~0UL... */
1121                 if (index > last_index || !index)
1122                         break;
1123                 if (tagged >= nr_to_tag)
1124                         break;
1125                 while (((index >> shift) & RADIX_TREE_MAP_MASK) == 0) {
1126                         /*
1127                          * We've fully scanned this node. Go up. Because
1128                          * last_index is guaranteed to be in the tree, what
1129                          * we do below cannot wander astray.
1130                          */
1131                         slot = slot->parent;
1132                         shift += RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
1133                 }
1134         }
1135         /*
1136          * We need not to tag the root tag if there is no tag which is set with
1137          * settag within the range from *first_indexp to last_index.
1138          */
1139         if (tagged > 0)
1140                 root_tag_set(root, settag);
1141         *first_indexp = index;
1142
1143         return tagged;
1144 }
1145 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_range_tag_if_tagged);
1146
1147 /**
1148  *      radix_tree_gang_lookup - perform multiple lookup on a radix tree
1149  *      @root:          radix tree root
1150  *      @results:       where the results of the lookup are placed
1151  *      @first_index:   start the lookup from this key
1152  *      @max_items:     place up to this many items at *results
1153  *
1154  *      Performs an index-ascending scan of the tree for present items.  Places
1155  *      them at *@results and returns the number of items which were placed at
1156  *      *@results.
1157  *
1158  *      The implementation is naive.
1159  *
1160  *      Like radix_tree_lookup, radix_tree_gang_lookup may be called under
1161  *      rcu_read_lock. In this case, rather than the returned results being
1162  *      an atomic snapshot of the tree at a single point in time, the semantics
1163  *      of an RCU protected gang lookup are as though multiple radix_tree_lookups
1164  *      have been issued in individual locks, and results stored in 'results'.
1165  */
1166 unsigned int
1167 radix_tree_gang_lookup(struct radix_tree_root *root, void **results,
1168                         unsigned long first_index, unsigned int max_items)
1169 {
1170         struct radix_tree_iter iter;
1171         void **slot;
1172         unsigned int ret = 0;
1173
1174         if (unlikely(!max_items))
1175                 return 0;
1176
1177         radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, first_index) {
1178                 results[ret] = rcu_dereference_raw(*slot);
1179                 if (!results[ret])
1180                         continue;
1181                 if (radix_tree_is_indirect_ptr(results[ret])) {
1182                         slot = radix_tree_iter_retry(&iter);
1183                         continue;
1184                 }
1185                 if (++ret == max_items)
1186                         break;
1187         }
1188
1189         return ret;
1190 }
1191 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_gang_lookup);
1192
1193 /**
1194  *      radix_tree_gang_lookup_slot - perform multiple slot lookup on radix tree
1195  *      @root:          radix tree root
1196  *      @results:       where the results of the lookup are placed
1197  *      @indices:       where their indices should be placed (but usually NULL)
1198  *      @first_index:   start the lookup from this key
1199  *      @max_items:     place up to this many items at *results
1200  *
1201  *      Performs an index-ascending scan of the tree for present items.  Places
1202  *      their slots at *@results and returns the number of items which were
1203  *      placed at *@results.
1204  *
1205  *      The implementation is naive.
1206  *
1207  *      Like radix_tree_gang_lookup as far as RCU and locking goes. Slots must
1208  *      be dereferenced with radix_tree_deref_slot, and if using only RCU
1209  *      protection, radix_tree_deref_slot may fail requiring a retry.
1210  */
1211 unsigned int
1212 radix_tree_gang_lookup_slot(struct radix_tree_root *root,
1213                         void ***results, unsigned long *indices,
1214                         unsigned long first_index, unsigned int max_items)
1215 {
1216         struct radix_tree_iter iter;
1217         void **slot;
1218         unsigned int ret = 0;
1219
1220         if (unlikely(!max_items))
1221                 return 0;
1222
1223         radix_tree_for_each_slot(slot, root, &iter, first_index) {
1224                 results[ret] = slot;
1225                 if (indices)
1226                         indices[ret] = iter.index;
1227                 if (++ret == max_items)
1228                         break;
1229         }
1230
1231         return ret;
1232 }
1233 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_gang_lookup_slot);
1234
1235 /**
1236  *      radix_tree_gang_lookup_tag - perform multiple lookup on a radix tree
1237  *                                   based on a tag
1238  *      @root:          radix tree root
1239  *      @results:       where the results of the lookup are placed
1240  *      @first_index:   start the lookup from this key
1241  *      @max_items:     place up to this many items at *results
1242  *      @tag:           the tag index (< RADIX_TREE_MAX_TAGS)
1243  *
1244  *      Performs an index-ascending scan of the tree for present items which
1245  *      have the tag indexed by @tag set.  Places the items at *@results and
1246  *      returns the number of items which were placed at *@results.
1247  */
1248 unsigned int
1249 radix_tree_gang_lookup_tag(struct radix_tree_root *root, void **results,
1250                 unsigned long first_index, unsigned int max_items,
1251                 unsigned int tag)
1252 {
1253         struct radix_tree_iter iter;
1254         void **slot;
1255         unsigned int ret = 0;
1256
1257         if (unlikely(!max_items))
1258                 return 0;
1259
1260         radix_tree_for_each_tagged(slot, root, &iter, first_index, tag) {
1261                 results[ret] = rcu_dereference_raw(*slot);
1262                 if (!results[ret])
1263                         continue;
1264                 if (radix_tree_is_indirect_ptr(results[ret])) {
1265                         slot = radix_tree_iter_retry(&iter);
1266                         continue;
1267                 }
1268                 if (++ret == max_items)
1269                         break;
1270         }
1271
1272         return ret;
1273 }
1274 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_gang_lookup_tag);
1275
1276 /**
1277  *      radix_tree_gang_lookup_tag_slot - perform multiple slot lookup on a
1278  *                                        radix tree based on a tag
1279  *      @root:          radix tree root
1280  *      @results:       where the results of the lookup are placed
1281  *      @first_index:   start the lookup from this key
1282  *      @max_items:     place up to this many items at *results
1283  *      @tag:           the tag index (< RADIX_TREE_MAX_TAGS)
1284  *
1285  *      Performs an index-ascending scan of the tree for present items which
1286  *      have the tag indexed by @tag set.  Places the slots at *@results and
1287  *      returns the number of slots which were placed at *@results.
1288  */
1289 unsigned int
1290 radix_tree_gang_lookup_tag_slot(struct radix_tree_root *root, void ***results,
1291                 unsigned long first_index, unsigned int max_items,
1292                 unsigned int tag)
1293 {
1294         struct radix_tree_iter iter;
1295         void **slot;
1296         unsigned int ret = 0;
1297
1298         if (unlikely(!max_items))
1299                 return 0;
1300
1301         radix_tree_for_each_tagged(slot, root, &iter, first_index, tag) {
1302                 results[ret] = slot;
1303                 if (++ret == max_items)
1304                         break;
1305         }
1306
1307         return ret;
1308 }
1309 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_gang_lookup_tag_slot);
1310
1311 #if defined(CONFIG_SHMEM) && defined(CONFIG_SWAP)
1312 #include <linux/sched.h> /* for cond_resched() */
1313
1314 /*
1315  * This linear search is at present only useful to shmem_unuse_inode().
1316  */
1317 static unsigned long __locate(struct radix_tree_node *slot, void *item,
1318                               unsigned long index, unsigned long *found_index)
1319 {
1320         unsigned int shift, height;
1321         unsigned long i;
1322
1323         height = slot->path & RADIX_TREE_HEIGHT_MASK;
1324         shift = (height-1) * RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
1325
1326         for ( ; height > 1; height--) {
1327                 i = (index >> shift) & RADIX_TREE_MAP_MASK;
1328                 for (;;) {
1329                         if (slot->slots[i] != NULL)
1330                                 break;
1331                         index &= ~((1UL << shift) - 1);
1332                         index += 1UL << shift;
1333                         if (index == 0)
1334                                 goto out;       /* 32-bit wraparound */
1335                         i++;
1336                         if (i == RADIX_TREE_MAP_SIZE)
1337                                 goto out;
1338                 }
1339
1340                 slot = rcu_dereference_raw(slot->slots[i]);
1341                 if (slot == NULL)
1342                         goto out;
1343                 if (!radix_tree_is_indirect_ptr(slot)) {
1344                         if (slot == item) {
1345                                 *found_index = index + i;
1346                                 index = 0;
1347                         } else {
1348                                 index += shift;
1349                         }
1350                         goto out;
1351                 }
1352                 slot = indirect_to_ptr(slot);
1353                 shift -= RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
1354         }
1355
1356         /* Bottom level: check items */
1357         for (i = 0; i < RADIX_TREE_MAP_SIZE; i++) {
1358                 if (slot->slots[i] == item) {
1359                         *found_index = index + i;
1360                         index = 0;
1361                         goto out;
1362                 }
1363         }
1364         index += RADIX_TREE_MAP_SIZE;
1365 out:
1366         return index;
1367 }
1368
1369 /**
1370  *      radix_tree_locate_item - search through radix tree for item
1371  *      @root:          radix tree root
1372  *      @item:          item to be found
1373  *
1374  *      Returns index where item was found, or -1 if not found.
1375  *      Caller must hold no lock (since this time-consuming function needs
1376  *      to be preemptible), and must check afterwards if item is still there.
1377  */
1378 unsigned long radix_tree_locate_item(struct radix_tree_root *root, void *item)
1379 {
1380         struct radix_tree_node *node;
1381         unsigned long max_index;
1382         unsigned long cur_index = 0;
1383         unsigned long found_index = -1;
1384
1385         do {
1386                 rcu_read_lock();
1387                 node = rcu_dereference_raw(root->rnode);
1388                 if (!radix_tree_is_indirect_ptr(node)) {
1389                         rcu_read_unlock();
1390                         if (node == item)
1391                                 found_index = 0;
1392                         break;
1393                 }
1394
1395                 node = indirect_to_ptr(node);
1396                 max_index = radix_tree_maxindex(node->path &
1397                                                 RADIX_TREE_HEIGHT_MASK);
1398                 if (cur_index > max_index) {
1399                         rcu_read_unlock();
1400                         break;
1401                 }
1402
1403                 cur_index = __locate(node, item, cur_index, &found_index);
1404                 rcu_read_unlock();
1405                 cond_resched();
1406         } while (cur_index != 0 && cur_index <= max_index);
1407
1408         return found_index;
1409 }
1410 #else
1411 unsigned long radix_tree_locate_item(struct radix_tree_root *root, void *item)
1412 {
1413         return -1;
1414 }
1415 #endif /* CONFIG_SHMEM && CONFIG_SWAP */
1416
1417 /**
1418  *      radix_tree_shrink    -    shrink height of a radix tree to minimal
1419  *      @root           radix tree root
1420  */
1421 static inline void radix_tree_shrink(struct radix_tree_root *root)
1422 {
1423         /* try to shrink tree height */
1424         while (root->height > 0) {
1425                 struct radix_tree_node *to_free = root->rnode;
1426                 struct radix_tree_node *slot;
1427
1428                 BUG_ON(!radix_tree_is_indirect_ptr(to_free));
1429                 to_free = indirect_to_ptr(to_free);
1430
1431                 /*
1432                  * The candidate node has more than one child, or its child
1433                  * is not at the leftmost slot, or it is a multiorder entry,
1434                  * we cannot shrink.
1435                  */
1436                 if (to_free->count != 1)
1437                         break;
1438                 slot = to_free->slots[0];
1439                 if (!slot)
1440                         break;
1441                 if (!radix_tree_is_indirect_ptr(slot) && (root->height > 1))
1442                         break;
1443
1444                 if (radix_tree_is_indirect_ptr(slot)) {
1445                         slot = indirect_to_ptr(slot);
1446                         slot->parent = NULL;
1447                         slot = ptr_to_indirect(slot);
1448                 }
1449
1450                 /*
1451                  * We don't need rcu_assign_pointer(), since we are simply
1452                  * moving the node from one part of the tree to another: if it
1453                  * was safe to dereference the old pointer to it
1454                  * (to_free->slots[0]), it will be safe to dereference the new
1455                  * one (root->rnode) as far as dependent read barriers go.
1456                  */
1457                 root->rnode = slot;
1458                 root->height--;
1459
1460                 /*
1461                  * We have a dilemma here. The node's slot[0] must not be
1462                  * NULLed in case there are concurrent lookups expecting to
1463                  * find the item. However if this was a bottom-level node,
1464                  * then it may be subject to the slot pointer being visible
1465                  * to callers dereferencing it. If item corresponding to
1466                  * slot[0] is subsequently deleted, these callers would expect
1467                  * their slot to become empty sooner or later.
1468                  *
1469                  * For example, lockless pagecache will look up a slot, deref
1470                  * the page pointer, and if the page is 0 refcount it means it
1471                  * was concurrently deleted from pagecache so try the deref
1472                  * again. Fortunately there is already a requirement for logic
1473                  * to retry the entire slot lookup -- the indirect pointer
1474                  * problem (replacing direct root node with an indirect pointer
1475                  * also results in a stale slot). So tag the slot as indirect
1476                  * to force callers to retry.
1477                  */
1478                 if (!radix_tree_is_indirect_ptr(slot))
1479                         to_free->slots[0] = RADIX_TREE_RETRY;
1480
1481                 radix_tree_node_free(to_free);
1482         }
1483 }
1484
1485 /**
1486  *      __radix_tree_delete_node    -    try to free node after clearing a slot
1487  *      @root:          radix tree root
1488  *      @node:          node containing @index
1489  *
1490  *      After clearing the slot at @index in @node from radix tree
1491  *      rooted at @root, call this function to attempt freeing the
1492  *      node and shrinking the tree.
1493  *
1494  *      Returns %true if @node was freed, %false otherwise.
1495  */
1496 bool __radix_tree_delete_node(struct radix_tree_root *root,
1497                               struct radix_tree_node *node)
1498 {
1499         bool deleted = false;
1500
1501         do {
1502                 struct radix_tree_node *parent;
1503
1504                 if (node->count) {
1505                         if (node == indirect_to_ptr(root->rnode)) {
1506                                 radix_tree_shrink(root);
1507                                 if (root->height == 0)
1508                                         deleted = true;
1509                         }
1510                         return deleted;
1511                 }
1512
1513                 parent = node->parent;
1514                 if (parent) {
1515                         unsigned int offset;
1516
1517                         offset = node->path >> RADIX_TREE_HEIGHT_SHIFT;
1518                         parent->slots[offset] = NULL;
1519                         parent->count--;
1520                 } else {
1521                         root_tag_clear_all(root);
1522                         root->height = 0;
1523                         root->rnode = NULL;
1524                 }
1525
1526                 radix_tree_node_free(node);
1527                 deleted = true;
1528
1529                 node = parent;
1530         } while (node);
1531
1532         return deleted;
1533 }
1534
1535 static inline void delete_sibling_entries(struct radix_tree_node *node,
1536                                         void *ptr, unsigned offset)
1537 {
1538 #ifdef CONFIG_RADIX_TREE_MULTIORDER
1539         int i;
1540         for (i = 1; offset + i < RADIX_TREE_MAP_SIZE; i++) {
1541                 if (node->slots[offset + i] != ptr)
1542                         break;
1543                 node->slots[offset + i] = NULL;
1544                 node->count--;
1545         }
1546 #endif
1547 }
1548
1549 /**
1550  *      radix_tree_delete_item    -    delete an item from a radix tree
1551  *      @root:          radix tree root
1552  *      @index:         index key
1553  *      @item:          expected item
1554  *
1555  *      Remove @item at @index from the radix tree rooted at @root.
1556  *
1557  *      Returns the address of the deleted item, or NULL if it was not present
1558  *      or the entry at the given @index was not @item.
1559  */
1560 void *radix_tree_delete_item(struct radix_tree_root *root,
1561                              unsigned long index, void *item)
1562 {
1563         struct radix_tree_node *node;
1564         unsigned int offset;
1565         void **slot;
1566         void *entry;
1567         int tag;
1568
1569         entry = __radix_tree_lookup(root, index, &node, &slot);
1570         if (!entry)
1571                 return NULL;
1572
1573         if (item && entry != item)
1574                 return NULL;
1575
1576         if (!node) {
1577                 root_tag_clear_all(root);
1578                 root->rnode = NULL;
1579                 return entry;
1580         }
1581
1582         offset = get_slot_offset(node, slot);
1583
1584         /*
1585          * Clear all tags associated with the item to be deleted.
1586          * This way of doing it would be inefficient, but seldom is any set.
1587          */
1588         for (tag = 0; tag < RADIX_TREE_MAX_TAGS; tag++) {
1589                 if (tag_get(node, tag, offset))
1590                         radix_tree_tag_clear(root, index, tag);
1591         }
1592
1593         delete_sibling_entries(node, ptr_to_indirect(slot), offset);
1594         node->slots[offset] = NULL;
1595         node->count--;
1596
1597         __radix_tree_delete_node(root, node);
1598
1599         return entry;
1600 }
1601 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_delete_item);
1602
1603 /**
1604  *      radix_tree_delete    -    delete an item from a radix tree
1605  *      @root:          radix tree root
1606  *      @index:         index key
1607  *
1608  *      Remove the item at @index from the radix tree rooted at @root.
1609  *
1610  *      Returns the address of the deleted item, or NULL if it was not present.
1611  */
1612 void *radix_tree_delete(struct radix_tree_root *root, unsigned long index)
1613 {
1614         return radix_tree_delete_item(root, index, NULL);
1615 }
1616 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_delete);
1617
1618 /**
1619  *      radix_tree_tagged - test whether any items in the tree are tagged
1620  *      @root:          radix tree root
1621  *      @tag:           tag to test
1622  */
1623 int radix_tree_tagged(struct radix_tree_root *root, unsigned int tag)
1624 {
1625         return root_tag_get(root, tag);
1626 }
1627 EXPORT_SYMBOL(radix_tree_tagged);
1628
1629 static void
1630 radix_tree_node_ctor(void *arg)
1631 {
1632         struct radix_tree_node *node = arg;
1633
1634         memset(node, 0, sizeof(*node));
1635         INIT_LIST_HEAD(&node->private_list);
1636 }
1637
1638 static __init unsigned long __maxindex(unsigned int height)
1639 {
1640         unsigned int width = height * RADIX_TREE_MAP_SHIFT;
1641         int shift = RADIX_TREE_INDEX_BITS - width;
1642
1643         if (shift < 0)
1644                 return ~0UL;
1645         if (shift >= BITS_PER_LONG)
1646                 return 0UL;
1647         return ~0UL >> shift;
1648 }
1649
1650 static __init void radix_tree_init_maxindex(void)
1651 {
1652         unsigned int i;
1653
1654         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(height_to_maxindex); i++)
1655                 height_to_maxindex[i] = __maxindex(i);
1656 }
1657
1658 static int radix_tree_callback(struct notifier_block *nfb,
1659                             unsigned long action,
1660                             void *hcpu)
1661 {
1662        int cpu = (long)hcpu;
1663        struct radix_tree_preload *rtp;
1664        struct radix_tree_node *node;
1665
1666        /* Free per-cpu pool of perloaded nodes */
1667        if (action == CPU_DEAD || action == CPU_DEAD_FROZEN) {
1668                rtp = &per_cpu(radix_tree_preloads, cpu);
1669                while (rtp->nr) {
1670                         node = rtp->nodes;
1671                         rtp->nodes = node->private_data;
1672                         kmem_cache_free(radix_tree_node_cachep, node);
1673                         rtp->nr--;
1674                }
1675        }
1676        return NOTIFY_OK;
1677 }
1678
1679 void __init radix_tree_init(void)
1680 {
1681         radix_tree_node_cachep = kmem_cache_create("radix_tree_node",
1682                         sizeof(struct radix_tree_node), 0,
1683                         SLAB_PANIC | SLAB_RECLAIM_ACCOUNT,
1684                         radix_tree_node_ctor);
1685         radix_tree_init_maxindex();
1686         hotcpu_notifier(radix_tree_callback, 0);
1687 }