Merge tag 'arm64-fixes' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/arm64/linux
[sfrench/cifs-2.6.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_gfp() - Check if enough nodes are allocated and request more
1311  * if 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         do {
2275                 mas_ascend(mast->orig_r);
2276                 mas_ascend(mast->orig_l);
2277                 depth++;
2278                 if (mast->orig_r->offset < mas_data_end(mast->orig_r)) {
2279                         mast->orig_r->offset++;
2280                         do {
2281                                 mas_descend(mast->orig_r);
2282                                 mast->orig_r->offset = 0;
2283                         } while (--depth);
2284
2285                         mast_rebalance_next(mast);
2286                         *mast->orig_l = l_tmp;
2287                         return true;
2288                 } else if (mast->orig_l->offset != 0) {
2289                         mast->orig_l->offset--;
2290                         do {
2291                                 mas_descend(mast->orig_l);
2292                                 mast->orig_l->offset =
2293                                         mas_data_end(mast->orig_l);
2294                         } while (--depth);
2295
2296                         mast_rebalance_prev(mast);
2297                         *mast->orig_r = r_tmp;
2298                         return true;
2299                 }
2300         } while (!mte_is_root(mast->orig_r->node));
2301
2302         *mast->orig_r = r_tmp;
2303         *mast->orig_l = l_tmp;
2304         return false;
2305 }
2306
2307 /*
2308  * mast_ascend() - Ascend the original left and right maple states.
2309  * @mast: the maple subtree state.
2310  *
2311  * Ascend the original left and right sides.  Set the offsets to point to the
2312  * data already in the new tree (@mast->l and @mast->r).
2313  */
2314 static inline void mast_ascend(struct maple_subtree_state *mast)
2315 {
2316         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_r,  NULL);
2317         mas_ascend(mast->orig_l);
2318         mas_ascend(mast->orig_r);
2319
2320         mast->orig_r->offset = 0;
2321         mast->orig_r->index = mast->r->max;
2322         /* last should be larger than or equal to index */
2323         if (mast->orig_r->last < mast->orig_r->index)
2324                 mast->orig_r->last = mast->orig_r->index;
2325
2326         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_r->node);
2327         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2328         /* Set up the left side of things */
2329         mast->orig_l->offset = 0;
2330         mast->orig_l->index = mast->l->min;
2331         wr_mas.mas = mast->orig_l;
2332         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2333         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2334
2335         mast->bn->type = wr_mas.type;
2336 }
2337
2338 /*
2339  * mas_new_ma_node() - Create and return a new maple node.  Helper function.
2340  * @mas: the maple state with the allocations.
2341  * @b_node: the maple_big_node with the type encoding.
2342  *
2343  * Use the node type from the maple_big_node to allocate a new node from the
2344  * ma_state.  This function exists mainly for code readability.
2345  *
2346  * Return: A new maple encoded node
2347  */
2348 static inline struct maple_enode
2349 *mas_new_ma_node(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
2350 {
2351         return mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)), b_node->type);
2352 }
2353
2354 /*
2355  * mas_mab_to_node() - Set up right and middle nodes
2356  *
2357  * @mas: the maple state that contains the allocations.
2358  * @b_node: the node which contains the data.
2359  * @left: The pointer which will have the left node
2360  * @right: The pointer which may have the right node
2361  * @middle: the pointer which may have the middle node (rare)
2362  * @mid_split: the split location for the middle node
2363  *
2364  * Return: the split of left.
2365  */
2366 static inline unsigned char mas_mab_to_node(struct ma_state *mas,
2367         struct maple_big_node *b_node, struct maple_enode **left,
2368         struct maple_enode **right, struct maple_enode **middle,
2369         unsigned char *mid_split, unsigned long min)
2370 {
2371         unsigned char split = 0;
2372         unsigned char slot_count = mt_slots[b_node->type];
2373
2374         *left = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2375         *right = NULL;
2376         *middle = NULL;
2377         *mid_split = 0;
2378
2379         if (b_node->b_end < slot_count) {
2380                 split = b_node->b_end;
2381         } else {
2382                 split = mab_calc_split(mas, b_node, mid_split, min);
2383                 *right = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2384         }
2385
2386         if (*mid_split)
2387                 *middle = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2388
2389         return split;
2390
2391 }
2392
2393 /*
2394  * mab_set_b_end() - Add entry to b_node at b_node->b_end and increment the end
2395  * pointer.
2396  * @b_node - the big node to add the entry
2397  * @mas - the maple state to get the pivot (mas->max)
2398  * @entry - the entry to add, if NULL nothing happens.
2399  */
2400 static inline void mab_set_b_end(struct maple_big_node *b_node,
2401                                  struct ma_state *mas,
2402                                  void *entry)
2403 {
2404         if (!entry)
2405                 return;
2406
2407         b_node->slot[b_node->b_end] = entry;
2408         if (mt_is_alloc(mas->tree))
2409                 b_node->gap[b_node->b_end] = mas_max_gap(mas);
2410         b_node->pivot[b_node->b_end++] = mas->max;
2411 }
2412
2413 /*
2414  * mas_set_split_parent() - combine_then_separate helper function.  Sets the parent
2415  * of @mas->node to either @left or @right, depending on @slot and @split
2416  *
2417  * @mas - the maple state with the node that needs a parent
2418  * @left - possible parent 1
2419  * @right - possible parent 2
2420  * @slot - the slot the mas->node was placed
2421  * @split - the split location between @left and @right
2422  */
2423 static inline void mas_set_split_parent(struct ma_state *mas,
2424                                         struct maple_enode *left,
2425                                         struct maple_enode *right,
2426                                         unsigned char *slot, unsigned char split)
2427 {
2428         if (mas_is_none(mas))
2429                 return;
2430
2431         if ((*slot) <= split)
2432                 mas_set_parent(mas, mas->node, left, *slot);
2433         else if (right)
2434                 mas_set_parent(mas, mas->node, right, (*slot) - split - 1);
2435
2436         (*slot)++;
2437 }
2438
2439 /*
2440  * mte_mid_split_check() - Check if the next node passes the mid-split
2441  * @**l: Pointer to left encoded maple node.
2442  * @**m: Pointer to middle encoded maple node.
2443  * @**r: Pointer to right encoded maple node.
2444  * @slot: The offset
2445  * @*split: The split location.
2446  * @mid_split: The middle split.
2447  */
2448 static inline void mte_mid_split_check(struct maple_enode **l,
2449                                        struct maple_enode **r,
2450                                        struct maple_enode *right,
2451                                        unsigned char slot,
2452                                        unsigned char *split,
2453                                        unsigned char mid_split)
2454 {
2455         if (*r == right)
2456                 return;
2457
2458         if (slot < mid_split)
2459                 return;
2460
2461         *l = *r;
2462         *r = right;
2463         *split = mid_split;
2464 }
2465
2466 /*
2467  * mast_set_split_parents() - Helper function to set three nodes parents.  Slot
2468  * is taken from @mast->l.
2469  * @mast - the maple subtree state
2470  * @left - the left node
2471  * @right - the right node
2472  * @split - the split location.
2473  */
2474 static inline void mast_set_split_parents(struct maple_subtree_state *mast,
2475                                           struct maple_enode *left,
2476                                           struct maple_enode *middle,
2477                                           struct maple_enode *right,
2478                                           unsigned char split,
2479                                           unsigned char mid_split)
2480 {
2481         unsigned char slot;
2482         struct maple_enode *l = left;
2483         struct maple_enode *r = right;
2484
2485         if (mas_is_none(mast->l))
2486                 return;
2487
2488         if (middle)
2489                 r = middle;
2490
2491         slot = mast->l->offset;
2492
2493         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2494         mas_set_split_parent(mast->l, l, r, &slot, split);
2495
2496         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2497         mas_set_split_parent(mast->m, l, r, &slot, split);
2498
2499         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2500         mas_set_split_parent(mast->r, l, r, &slot, split);
2501 }
2502
2503 /*
2504  * mas_topiary_node() - Dispose of a single node
2505  * @mas: The maple state for pushing nodes
2506  * @enode: The encoded maple node
2507  * @in_rcu: If the tree is in rcu mode
2508  *
2509  * The node will either be RCU freed or pushed back on the maple state.
2510  */
2511 static inline void mas_topiary_node(struct ma_state *mas,
2512                 struct ma_state *tmp_mas, bool in_rcu)
2513 {
2514         struct maple_node *tmp;
2515         struct maple_enode *enode;
2516
2517         if (mas_is_none(tmp_mas))
2518                 return;
2519
2520         enode = tmp_mas->node;
2521         tmp = mte_to_node(enode);
2522         mte_set_node_dead(enode);
2523         if (in_rcu)
2524                 ma_free_rcu(tmp);
2525         else
2526                 mas_push_node(mas, tmp);
2527 }
2528
2529 /*
2530  * mas_topiary_replace() - Replace the data with new data, then repair the
2531  * parent links within the new tree.  Iterate over the dead sub-tree and collect
2532  * the dead subtrees and topiary the nodes that are no longer of use.
2533  *
2534  * The new tree will have up to three children with the correct parent.  Keep
2535  * track of the new entries as they need to be followed to find the next level
2536  * of new entries.
2537  *
2538  * The old tree will have up to three children with the old parent.  Keep track
2539  * of the old entries as they may have more nodes below replaced.  Nodes within
2540  * [index, last] are dead subtrees, others need to be freed and followed.
2541  *
2542  * @mas: The maple state pointing at the new data
2543  * @old_enode: The maple encoded node being replaced
2544  *
2545  */
2546 static inline void mas_topiary_replace(struct ma_state *mas,
2547                 struct maple_enode *old_enode)
2548 {
2549         struct ma_state tmp[3], tmp_next[3];
2550         MA_TOPIARY(subtrees, mas->tree);
2551         bool in_rcu;
2552         int i, n;
2553
2554         /* Place data in tree & then mark node as old */
2555         mas_put_in_tree(mas, old_enode);
2556
2557         /* Update the parent pointers in the tree */
2558         tmp[0] = *mas;
2559         tmp[0].offset = 0;
2560         tmp[1].status = ma_none;
2561         tmp[2].status = ma_none;
2562         while (!mte_is_leaf(tmp[0].node)) {
2563                 n = 0;
2564                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2565                         if (mas_is_none(&tmp[i]))
2566                                 continue;
2567
2568                         while (n < 3) {
2569                                 if (!mas_find_child(&tmp[i], &tmp_next[n]))
2570                                         break;
2571                                 n++;
2572                         }
2573
2574                         mas_adopt_children(&tmp[i], tmp[i].node);
2575                 }
2576
2577                 if (MAS_WARN_ON(mas, n == 0))
2578                         break;
2579
2580                 while (n < 3)
2581                         tmp_next[n++].status = ma_none;
2582
2583                 for (i = 0; i < 3; i++)
2584                         tmp[i] = tmp_next[i];
2585         }
2586
2587         /* Collect the old nodes that need to be discarded */
2588         if (mte_is_leaf(old_enode))
2589                 return mas_free(mas, old_enode);
2590
2591         tmp[0] = *mas;
2592         tmp[0].offset = 0;
2593         tmp[0].node = old_enode;
2594         tmp[1].status = ma_none;
2595         tmp[2].status = ma_none;
2596         in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
2597         do {
2598                 n = 0;
2599                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2600                         if (mas_is_none(&tmp[i]))
2601                                 continue;
2602
2603                         while (n < 3) {
2604                                 if (!mas_find_child(&tmp[i], &tmp_next[n]))
2605                                         break;
2606
2607                                 if ((tmp_next[n].min >= tmp_next->index) &&
2608                                     (tmp_next[n].max <= tmp_next->last)) {
2609                                         mat_add(&subtrees, tmp_next[n].node);
2610                                         tmp_next[n].status = ma_none;
2611                                 } else {
2612                                         n++;
2613                                 }
2614                         }
2615                 }
2616
2617                 if (MAS_WARN_ON(mas, n == 0))
2618                         break;
2619
2620                 while (n < 3)
2621                         tmp_next[n++].status = ma_none;
2622
2623                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2624                         mas_topiary_node(mas, &tmp[i], in_rcu);
2625                         tmp[i] = tmp_next[i];
2626                 }
2627         } while (!mte_is_leaf(tmp[0].node));
2628
2629         for (i = 0; i < 3; i++)
2630                 mas_topiary_node(mas, &tmp[i], in_rcu);
2631
2632         mas_mat_destroy(mas, &subtrees);
2633 }
2634
2635 /*
2636  * mas_wmb_replace() - Write memory barrier and replace
2637  * @mas: The maple state
2638  * @old: The old maple encoded node that is being replaced.
2639  *
2640  * Updates gap as necessary.
2641  */
2642 static inline void mas_wmb_replace(struct ma_state *mas,
2643                 struct maple_enode *old_enode)
2644 {
2645         /* Insert the new data in the tree */
2646         mas_topiary_replace(mas, old_enode);
2647
2648         if (mte_is_leaf(mas->node))
2649                 return;
2650
2651         mas_update_gap(mas);
2652 }
2653
2654 /*
2655  * mast_cp_to_nodes() - Copy data out to nodes.
2656  * @mast: The maple subtree state
2657  * @left: The left encoded maple node
2658  * @middle: The middle encoded maple node
2659  * @right: The right encoded maple node
2660  * @split: The location to split between left and (middle ? middle : right)
2661  * @mid_split: The location to split between middle and right.
2662  */
2663 static inline void mast_cp_to_nodes(struct maple_subtree_state *mast,
2664         struct maple_enode *left, struct maple_enode *middle,
2665         struct maple_enode *right, unsigned char split, unsigned char mid_split)
2666 {
2667         bool new_lmax = true;
2668
2669         mas_node_or_none(mast->l, left);
2670         mas_node_or_none(mast->m, middle);
2671         mas_node_or_none(mast->r, right);
2672
2673         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2674         if (split == mast->bn->b_end) {
2675                 mast->l->max = mast->orig_r->max;
2676                 new_lmax = false;
2677         }
2678
2679         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, new_lmax);
2680
2681         if (middle) {
2682                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mid_split, mast->m, true);
2683                 mast->m->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2684                 split = mid_split;
2685         }
2686
2687         mast->r->max = mast->orig_r->max;
2688         if (right) {
2689                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mast->bn->b_end, mast->r, false);
2690                 mast->r->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2691         }
2692 }
2693
2694 /*
2695  * mast_combine_cp_left - Copy in the original left side of the tree into the
2696  * combined data set in the maple subtree state big node.
2697  * @mast: The maple subtree state
2698  */
2699 static inline void mast_combine_cp_left(struct maple_subtree_state *mast)
2700 {
2701         unsigned char l_slot = mast->orig_l->offset;
2702
2703         if (!l_slot)
2704                 return;
2705
2706         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, l_slot - 1, mast->bn, 0);
2707 }
2708
2709 /*
2710  * mast_combine_cp_right: Copy in the original right side of the tree into the
2711  * combined data set in the maple subtree state big node.
2712  * @mast: The maple subtree state
2713  */
2714 static inline void mast_combine_cp_right(struct maple_subtree_state *mast)
2715 {
2716         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] >= mast->orig_r->max)
2717                 return;
2718
2719         mas_mab_cp(mast->orig_r, mast->orig_r->offset + 1,
2720                    mt_slot_count(mast->orig_r->node), mast->bn,
2721                    mast->bn->b_end);
2722         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2723 }
2724
2725 /*
2726  * mast_sufficient: Check if the maple subtree state has enough data in the big
2727  * node to create at least one sufficient node
2728  * @mast: the maple subtree state
2729  */
2730 static inline bool mast_sufficient(struct maple_subtree_state *mast)
2731 {
2732         if (mast->bn->b_end > mt_min_slot_count(mast->orig_l->node))
2733                 return true;
2734
2735         return false;
2736 }
2737
2738 /*
2739  * mast_overflow: Check if there is too much data in the subtree state for a
2740  * single node.
2741  * @mast: The maple subtree state
2742  */
2743 static inline bool mast_overflow(struct maple_subtree_state *mast)
2744 {
2745         if (mast->bn->b_end >= mt_slot_count(mast->orig_l->node))
2746                 return true;
2747
2748         return false;
2749 }
2750
2751 static inline void *mtree_range_walk(struct ma_state *mas)
2752 {
2753         unsigned long *pivots;
2754         unsigned char offset;
2755         struct maple_node *node;
2756         struct maple_enode *next, *last;
2757         enum maple_type type;
2758         void __rcu **slots;
2759         unsigned char end;
2760         unsigned long max, min;
2761         unsigned long prev_max, prev_min;
2762
2763         next = mas->node;
2764         min = mas->min;
2765         max = mas->max;
2766         do {
2767                 last = next;
2768                 node = mte_to_node(next);
2769                 type = mte_node_type(next);
2770                 pivots = ma_pivots(node, type);
2771                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
2772                 prev_min = min;
2773                 prev_max = max;
2774                 if (pivots[0] >= mas->index) {
2775                         offset = 0;
2776                         max = pivots[0];
2777                         goto next;
2778                 }
2779
2780                 offset = 1;
2781                 while (offset < end) {
2782                         if (pivots[offset] >= mas->index) {
2783                                 max = pivots[offset];
2784                                 break;
2785                         }
2786                         offset++;
2787                 }
2788
2789                 min = pivots[offset - 1] + 1;
2790 next:
2791                 slots = ma_slots(node, type);
2792                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
2793                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2794                         goto dead_node;
2795         } while (!ma_is_leaf(type));
2796
2797         mas->end = end;
2798         mas->offset = offset;
2799         mas->index = min;
2800         mas->last = max;
2801         mas->min = prev_min;
2802         mas->max = prev_max;
2803         mas->node = last;
2804         return (void *)next;
2805
2806 dead_node:
2807         mas_reset(mas);
2808         return NULL;
2809 }
2810
2811 /*
2812  * mas_spanning_rebalance() - Rebalance across two nodes which may not be peers.
2813  * @mas: The starting maple state
2814  * @mast: The maple_subtree_state, keeps track of 4 maple states.
2815  * @count: The estimated count of iterations needed.
2816  *
2817  * Follow the tree upwards from @l_mas and @r_mas for @count, or until the root
2818  * is hit.  First @b_node is split into two entries which are inserted into the
2819  * next iteration of the loop.  @b_node is returned populated with the final
2820  * iteration. @mas is used to obtain allocations.  orig_l_mas keeps track of the
2821  * nodes that will remain active by using orig_l_mas->index and orig_l_mas->last
2822  * to account of what has been copied into the new sub-tree.  The update of
2823  * orig_l_mas->last is used in mas_consume to find the slots that will need to
2824  * be either freed or destroyed.  orig_l_mas->depth keeps track of the height of
2825  * the new sub-tree in case the sub-tree becomes the full tree.
2826  *
2827  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
2828  */
2829 static int mas_spanning_rebalance(struct ma_state *mas,
2830                 struct maple_subtree_state *mast, unsigned char count)
2831 {
2832         unsigned char split, mid_split;
2833         unsigned char slot = 0;
2834         struct maple_enode *left = NULL, *middle = NULL, *right = NULL;
2835         struct maple_enode *old_enode;
2836
2837         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
2838         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
2839         MA_STATE(m_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
2840
2841         /*
2842          * The tree needs to be rebalanced and leaves need to be kept at the same level.
2843          * Rebalancing is done by use of the ``struct maple_topiary``.
2844          */
2845         mast->l = &l_mas;
2846         mast->m = &m_mas;
2847         mast->r = &r_mas;
2848         l_mas.status = r_mas.status = m_mas.status = ma_none;
2849
2850         /* Check if this is not root and has sufficient data.  */
2851         if (((mast->orig_l->min != 0) || (mast->orig_r->max != ULONG_MAX)) &&
2852             unlikely(mast->bn->b_end <= mt_min_slots[mast->bn->type]))
2853                 mast_spanning_rebalance(mast);
2854
2855         l_mas.depth = 0;
2856
2857         /*
2858          * Each level of the tree is examined and balanced, pushing data to the left or
2859          * right, or rebalancing against left or right nodes is employed to avoid
2860          * rippling up the tree to limit the amount of churn.  Once a new sub-section of
2861          * the tree is created, there may be a mix of new and old nodes.  The old nodes
2862          * will have the incorrect parent pointers and currently be in two trees: the
2863          * original tree and the partially new tree.  To remedy the parent pointers in
2864          * the old tree, the new data is swapped into the active tree and a walk down
2865          * the tree is performed and the parent pointers are updated.
2866          * See mas_topiary_replace() for more information.
2867          */
2868         while (count--) {
2869                 mast->bn->b_end--;
2870                 mast->bn->type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2871                 split = mas_mab_to_node(mas, mast->bn, &left, &right, &middle,
2872                                         &mid_split, mast->orig_l->min);
2873                 mast_set_split_parents(mast, left, middle, right, split,
2874                                        mid_split);
2875                 mast_cp_to_nodes(mast, left, middle, right, split, mid_split);
2876
2877                 /*
2878                  * Copy data from next level in the tree to mast->bn from next
2879                  * iteration
2880                  */
2881                 memset(mast->bn, 0, sizeof(struct maple_big_node));
2882                 mast->bn->type = mte_node_type(left);
2883                 l_mas.depth++;
2884
2885                 /* Root already stored in l->node. */
2886                 if (mas_is_root_limits(mast->l))
2887                         goto new_root;
2888
2889                 mast_ascend(mast);
2890                 mast_combine_cp_left(mast);
2891                 l_mas.offset = mast->bn->b_end;
2892                 mab_set_b_end(mast->bn, &l_mas, left);
2893                 mab_set_b_end(mast->bn, &m_mas, middle);
2894                 mab_set_b_end(mast->bn, &r_mas, right);
2895
2896                 /* Copy anything necessary out of the right node. */
2897                 mast_combine_cp_right(mast);
2898                 mast->orig_l->last = mast->orig_l->max;
2899
2900                 if (mast_sufficient(mast))
2901                         continue;
2902
2903                 if (mast_overflow(mast))
2904                         continue;
2905
2906                 /* May be a new root stored in mast->bn */
2907                 if (mas_is_root_limits(mast->orig_l))
2908                         break;
2909
2910                 mast_spanning_rebalance(mast);
2911
2912                 /* rebalancing from other nodes may require another loop. */
2913                 if (!count)
2914                         count++;
2915         }
2916
2917         l_mas.node = mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)),
2918                                 mte_node_type(mast->orig_l->node));
2919         l_mas.depth++;
2920         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, &l_mas, true);
2921         mas_set_parent(mas, left, l_mas.node, slot);
2922         if (middle)
2923                 mas_set_parent(mas, middle, l_mas.node, ++slot);
2924
2925         if (right)
2926                 mas_set_parent(mas, right, l_mas.node, ++slot);
2927
2928         if (mas_is_root_limits(mast->l)) {
2929 new_root:
2930                 mas_mn(mast->l)->parent = ma_parent_ptr(mas_tree_parent(mas));
2931                 while (!mte_is_root(mast->orig_l->node))
2932                         mast_ascend(mast);
2933         } else {
2934                 mas_mn(&l_mas)->parent = mas_mn(mast->orig_l)->parent;
2935         }
2936
2937         old_enode = mast->orig_l->node;
2938         mas->depth = l_mas.depth;
2939         mas->node = l_mas.node;
2940         mas->min = l_mas.min;
2941         mas->max = l_mas.max;
2942         mas->offset = l_mas.offset;
2943         mas_wmb_replace(mas, old_enode);
2944         mtree_range_walk(mas);
2945         return mast->bn->b_end;
2946 }
2947
2948 /*
2949  * mas_rebalance() - Rebalance a given node.
2950  * @mas: The maple state
2951  * @b_node: The big maple node.
2952  *
2953  * Rebalance two nodes into a single node or two new nodes that are sufficient.
2954  * Continue upwards until tree is sufficient.
2955  *
2956  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
2957  */
2958 static inline int mas_rebalance(struct ma_state *mas,
2959                                 struct maple_big_node *b_node)
2960 {
2961         char empty_count = mas_mt_height(mas);
2962         struct maple_subtree_state mast;
2963         unsigned char shift, b_end = ++b_node->b_end;
2964
2965         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
2966         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
2967
2968         trace_ma_op(__func__, mas);
2969
2970         /*
2971          * Rebalancing occurs if a node is insufficient.  Data is rebalanced
2972          * against the node to the right if it exists, otherwise the node to the
2973          * left of this node is rebalanced against this node.  If rebalancing
2974          * causes just one node to be produced instead of two, then the parent
2975          * is also examined and rebalanced if it is insufficient.  Every level
2976          * tries to combine the data in the same way.  If one node contains the
2977          * entire range of the tree, then that node is used as a new root node.
2978          */
2979         mas_node_count(mas, empty_count * 2 - 1);
2980         if (mas_is_err(mas))
2981                 return 0;
2982
2983         mast.orig_l = &l_mas;
2984         mast.orig_r = &r_mas;
2985         mast.bn = b_node;
2986         mast.bn->type = mte_node_type(mas->node);
2987
2988         l_mas = r_mas = *mas;
2989
2990         if (mas_next_sibling(&r_mas)) {
2991                 mas_mab_cp(&r_mas, 0, mt_slot_count(r_mas.node), b_node, b_end);
2992                 r_mas.last = r_mas.index = r_mas.max;
2993         } else {
2994                 mas_prev_sibling(&l_mas);
2995                 shift = mas_data_end(&l_mas) + 1;
2996                 mab_shift_right(b_node, shift);
2997                 mas->offset += shift;
2998                 mas_mab_cp(&l_mas, 0, shift - 1, b_node, 0);
2999                 b_node->b_end = shift + b_end;
3000                 l_mas.index = l_mas.last = l_mas.min;
3001         }
3002
3003         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, empty_count);
3004 }
3005
3006 /*
3007  * mas_destroy_rebalance() - Rebalance left-most node while destroying the maple
3008  * state.
3009  * @mas: The maple state
3010  * @end: The end of the left-most node.
3011  *
3012  * During a mass-insert event (such as forking), it may be necessary to
3013  * rebalance the left-most node when it is not sufficient.
3014  */
3015 static inline void mas_destroy_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end)
3016 {
3017         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
3018         struct maple_node reuse, *newnode, *parent, *new_left, *left, *node;
3019         struct maple_enode *eparent, *old_eparent;
3020         unsigned char offset, tmp, split = mt_slots[mt] / 2;
3021         void __rcu **l_slots, **slots;
3022         unsigned long *l_pivs, *pivs, gap;
3023         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
3024
3025         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3026
3027         l_mas = *mas;
3028         mas_prev_sibling(&l_mas);
3029
3030         /* set up node. */
3031         if (in_rcu) {
3032                 /* Allocate for both left and right as well as parent. */
3033                 mas_node_count(mas, 3);
3034                 if (mas_is_err(mas))
3035                         return;
3036
3037                 newnode = mas_pop_node(mas);
3038         } else {
3039                 newnode = &reuse;
3040         }
3041
3042         node = mas_mn(mas);
3043         newnode->parent = node->parent;
3044         slots = ma_slots(newnode, mt);
3045         pivs = ma_pivots(newnode, mt);
3046         left = mas_mn(&l_mas);
3047         l_slots = ma_slots(left, mt);
3048         l_pivs = ma_pivots(left, mt);
3049         if (!l_slots[split])
3050                 split++;
3051         tmp = mas_data_end(&l_mas) - split;
3052
3053         memcpy(slots, l_slots + split + 1, sizeof(void *) * tmp);
3054         memcpy(pivs, l_pivs + split + 1, sizeof(unsigned long) * tmp);
3055         pivs[tmp] = l_mas.max;
3056         memcpy(slots + tmp, ma_slots(node, mt), sizeof(void *) * end);
3057         memcpy(pivs + tmp, ma_pivots(node, mt), sizeof(unsigned long) * end);
3058
3059         l_mas.max = l_pivs[split];
3060         mas->min = l_mas.max + 1;
3061         old_eparent = mt_mk_node(mte_parent(l_mas.node),
3062                              mas_parent_type(&l_mas, l_mas.node));
3063         tmp += end;
3064         if (!in_rcu) {
3065                 unsigned char max_p = mt_pivots[mt];
3066                 unsigned char max_s = mt_slots[mt];
3067
3068                 if (tmp < max_p)
3069                         memset(pivs + tmp, 0,
3070                                sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3071
3072                 if (tmp < mt_slots[mt])
3073                         memset(slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3074
3075                 memcpy(node, newnode, sizeof(struct maple_node));
3076                 ma_set_meta(node, mt, 0, tmp - 1);
3077                 mte_set_pivot(old_eparent, mte_parent_slot(l_mas.node),
3078                               l_pivs[split]);
3079
3080                 /* Remove data from l_pivs. */
3081                 tmp = split + 1;
3082                 memset(l_pivs + tmp, 0, sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3083                 memset(l_slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3084                 ma_set_meta(left, mt, 0, split);
3085                 eparent = old_eparent;
3086
3087                 goto done;
3088         }
3089
3090         /* RCU requires replacing both l_mas, mas, and parent. */
3091         mas->node = mt_mk_node(newnode, mt);
3092         ma_set_meta(newnode, mt, 0, tmp);
3093
3094         new_left = mas_pop_node(mas);
3095         new_left->parent = left->parent;
3096         mt = mte_node_type(l_mas.node);
3097         slots = ma_slots(new_left, mt);
3098         pivs = ma_pivots(new_left, mt);
3099         memcpy(slots, l_slots, sizeof(void *) * split);
3100         memcpy(pivs, l_pivs, sizeof(unsigned long) * split);
3101         ma_set_meta(new_left, mt, 0, split);
3102         l_mas.node = mt_mk_node(new_left, mt);
3103
3104         /* replace parent. */
3105         offset = mte_parent_slot(mas->node);
3106         mt = mas_parent_type(&l_mas, l_mas.node);
3107         parent = mas_pop_node(mas);
3108         slots = ma_slots(parent, mt);
3109         pivs = ma_pivots(parent, mt);
3110         memcpy(parent, mte_to_node(old_eparent), sizeof(struct maple_node));
3111         rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
3112         rcu_assign_pointer(slots[offset - 1], l_mas.node);
3113         pivs[offset - 1] = l_mas.max;
3114         eparent = mt_mk_node(parent, mt);
3115 done:
3116         gap = mas_leaf_max_gap(mas);
3117         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(mas->node), gap);
3118         gap = mas_leaf_max_gap(&l_mas);
3119         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node), gap);
3120         mas_ascend(mas);
3121
3122         if (in_rcu) {
3123                 mas_replace_node(mas, old_eparent);
3124                 mas_adopt_children(mas, mas->node);
3125         }
3126
3127         mas_update_gap(mas);
3128 }
3129
3130 /*
3131  * mas_split_final_node() - Split the final node in a subtree operation.
3132  * @mast: the maple subtree state
3133  * @mas: The maple state
3134  * @height: The height of the tree in case it's a new root.
3135  */
3136 static inline void mas_split_final_node(struct maple_subtree_state *mast,
3137                                         struct ma_state *mas, int height)
3138 {
3139         struct maple_enode *ancestor;
3140
3141         if (mte_is_root(mas->node)) {
3142                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
3143                         mast->bn->type = maple_arange_64;
3144                 else
3145                         mast->bn->type = maple_range_64;
3146                 mas->depth = height;
3147         }
3148         /*
3149          * Only a single node is used here, could be root.
3150          * The Big_node data should just fit in a single node.
3151          */
3152         ancestor = mas_new_ma_node(mas, mast->bn);
3153         mas_set_parent(mas, mast->l->node, ancestor, mast->l->offset);
3154         mas_set_parent(mas, mast->r->node, ancestor, mast->r->offset);
3155         mte_to_node(ancestor)->parent = mas_mn(mas)->parent;
3156
3157         mast->l->node = ancestor;
3158         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, mast->l, true);
3159         mas->offset = mast->bn->b_end - 1;
3160 }
3161
3162 /*
3163  * mast_fill_bnode() - Copy data into the big node in the subtree state
3164  * @mast: The maple subtree state
3165  * @mas: the maple state
3166  * @skip: The number of entries to skip for new nodes insertion.
3167  */
3168 static inline void mast_fill_bnode(struct maple_subtree_state *mast,
3169                                          struct ma_state *mas,
3170                                          unsigned char skip)
3171 {
3172         bool cp = true;
3173         unsigned char split;
3174
3175         memset(mast->bn->gap, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->gap));
3176         memset(mast->bn->slot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->slot));
3177         memset(mast->bn->pivot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->pivot));
3178         mast->bn->b_end = 0;
3179
3180         if (mte_is_root(mas->node)) {
3181                 cp = false;
3182         } else {
3183                 mas_ascend(mas);
3184                 mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3185         }
3186
3187         if (cp && mast->l->offset)
3188                 mas_mab_cp(mas, 0, mast->l->offset - 1, mast->bn, 0);
3189
3190         split = mast->bn->b_end;
3191         mab_set_b_end(mast->bn, mast->l, mast->l->node);
3192         mast->r->offset = mast->bn->b_end;
3193         mab_set_b_end(mast->bn, mast->r, mast->r->node);
3194         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] == mas->max)
3195                 cp = false;
3196
3197         if (cp)
3198                 mas_mab_cp(mas, split + skip, mt_slot_count(mas->node) - 1,
3199                            mast->bn, mast->bn->b_end);
3200
3201         mast->bn->b_end--;
3202         mast->bn->type = mte_node_type(mas->node);
3203 }
3204
3205 /*
3206  * mast_split_data() - Split the data in the subtree state big node into regular
3207  * nodes.
3208  * @mast: The maple subtree state
3209  * @mas: The maple state
3210  * @split: The location to split the big node
3211  */
3212 static inline void mast_split_data(struct maple_subtree_state *mast,
3213            struct ma_state *mas, unsigned char split)
3214 {
3215         unsigned char p_slot;
3216
3217         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, true);
3218         mte_set_pivot(mast->r->node, 0, mast->r->max);
3219         mab_mas_cp(mast->bn, split + 1, mast->bn->b_end, mast->r, false);
3220         mast->l->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3221         mast->l->max = mast->bn->pivot[split];
3222         mast->r->min = mast->l->max + 1;
3223         if (mte_is_leaf(mas->node))
3224                 return;
3225
3226         p_slot = mast->orig_l->offset;
3227         mas_set_split_parent(mast->orig_l, mast->l->node, mast->r->node,
3228                              &p_slot, split);
3229         mas_set_split_parent(mast->orig_r, mast->l->node, mast->r->node,
3230                              &p_slot, split);
3231 }
3232
3233 /*
3234  * mas_push_data() - Instead of splitting a node, it is beneficial to push the
3235  * data to the right or left node if there is room.
3236  * @mas: The maple state
3237  * @height: The current height of the maple state
3238  * @mast: The maple subtree state
3239  * @left: Push left or not.
3240  *
3241  * Keeping the height of the tree low means faster lookups.
3242  *
3243  * Return: True if pushed, false otherwise.
3244  */
3245 static inline bool mas_push_data(struct ma_state *mas, int height,
3246                                  struct maple_subtree_state *mast, bool left)
3247 {
3248         unsigned char slot_total = mast->bn->b_end;
3249         unsigned char end, space, split;
3250
3251         MA_STATE(tmp_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3252         tmp_mas = *mas;
3253         tmp_mas.depth = mast->l->depth;
3254
3255         if (left && !mas_prev_sibling(&tmp_mas))
3256                 return false;
3257         else if (!left && !mas_next_sibling(&tmp_mas))
3258                 return false;
3259
3260         end = mas_data_end(&tmp_mas);
3261         slot_total += end;
3262         space = 2 * mt_slot_count(mas->node) - 2;
3263         /* -2 instead of -1 to ensure there isn't a triple split */
3264         if (ma_is_leaf(mast->bn->type))
3265                 space--;
3266
3267         if (mas->max == ULONG_MAX)
3268                 space--;
3269
3270         if (slot_total >= space)
3271                 return false;
3272
3273         /* Get the data; Fill mast->bn */
3274         mast->bn->b_end++;
3275         if (left) {
3276                 mab_shift_right(mast->bn, end + 1);
3277                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, 0);
3278                 mast->bn->b_end = slot_total + 1;
3279         } else {
3280                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, mast->bn->b_end);
3281         }
3282
3283         /* Configure mast for splitting of mast->bn */
3284         split = mt_slots[mast->bn->type] - 2;
3285         if (left) {
3286                 /*  Switch mas to prev node  */
3287                 *mas = tmp_mas;
3288                 /* Start using mast->l for the left side. */
3289                 tmp_mas.node = mast->l->node;
3290                 *mast->l = tmp_mas;
3291         } else {
3292                 tmp_mas.node = mast->r->node;
3293                 *mast->r = tmp_mas;
3294                 split = slot_total - split;
3295         }
3296         split = mab_no_null_split(mast->bn, split, mt_slots[mast->bn->type]);
3297         /* Update parent slot for split calculation. */
3298         if (left)
3299                 mast->orig_l->offset += end + 1;
3300
3301         mast_split_data(mast, mas, split);
3302         mast_fill_bnode(mast, mas, 2);
3303         mas_split_final_node(mast, mas, height + 1);
3304         return true;
3305 }
3306
3307 /*
3308  * mas_split() - Split data that is too big for one node into two.
3309  * @mas: The maple state
3310  * @b_node: The maple big node
3311  * Return: 1 on success, 0 on failure.
3312  */
3313 static int mas_split(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
3314 {
3315         struct maple_subtree_state mast;
3316         int height = 0;
3317         unsigned char mid_split, split = 0;
3318         struct maple_enode *old;
3319
3320         /*
3321          * Splitting is handled differently from any other B-tree; the Maple
3322          * Tree splits upwards.  Splitting up means that the split operation
3323          * occurs when the walk of the tree hits the leaves and not on the way
3324          * down.  The reason for splitting up is that it is impossible to know
3325          * how much space will be needed until the leaf is (or leaves are)
3326          * reached.  Since overwriting data is allowed and a range could
3327          * overwrite more than one range or result in changing one entry into 3
3328          * entries, it is impossible to know if a split is required until the
3329          * data is examined.
3330          *
3331          * Splitting is a balancing act between keeping allocations to a minimum
3332          * and avoiding a 'jitter' event where a tree is expanded to make room
3333          * for an entry followed by a contraction when the entry is removed.  To
3334          * accomplish the balance, there are empty slots remaining in both left
3335          * and right nodes after a split.
3336          */
3337         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3338         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3339         MA_STATE(prev_l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3340         MA_STATE(prev_r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3341
3342         trace_ma_op(__func__, mas);
3343         mas->depth = mas_mt_height(mas);
3344         /* Allocation failures will happen early. */
3345         mas_node_count(mas, 1 + mas->depth * 2);
3346         if (mas_is_err(mas))
3347                 return 0;
3348
3349         mast.l = &l_mas;
3350         mast.r = &r_mas;
3351         mast.orig_l = &prev_l_mas;
3352         mast.orig_r = &prev_r_mas;
3353         mast.bn = b_node;
3354
3355         while (height++ <= mas->depth) {
3356                 if (mt_slots[b_node->type] > b_node->b_end) {
3357                         mas_split_final_node(&mast, mas, height);
3358                         break;
3359                 }
3360
3361                 l_mas = r_mas = *mas;
3362                 l_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3363                 r_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3364                 /*
3365                  * Another way that 'jitter' is avoided is to terminate a split up early if the
3366                  * left or right node has space to spare.  This is referred to as "pushing left"
3367                  * or "pushing right" and is similar to the B* tree, except the nodes left or
3368                  * right can rarely be reused due to RCU, but the ripple upwards is halted which
3369                  * is a significant savings.
3370                  */
3371                 /* Try to push left. */
3372                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, true))
3373                         break;
3374                 /* Try to push right. */
3375                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, false))
3376                         break;
3377
3378                 split = mab_calc_split(mas, b_node, &mid_split, prev_l_mas.min);
3379                 mast_split_data(&mast, mas, split);
3380                 /*
3381                  * Usually correct, mab_mas_cp in the above call overwrites
3382                  * r->max.
3383                  */
3384                 mast.r->max = mas->max;
3385                 mast_fill_bnode(&mast, mas, 1);
3386                 prev_l_mas = *mast.l;
3387                 prev_r_mas = *mast.r;
3388         }
3389
3390         /* Set the original node as dead */
3391         old = mas->node;
3392         mas->node = l_mas.node;
3393         mas_wmb_replace(mas, old);
3394         mtree_range_walk(mas);
3395         return 1;
3396 }
3397
3398 /*
3399  * mas_reuse_node() - Reuse the node to store the data.
3400  * @wr_mas: The maple write state
3401  * @bn: The maple big node
3402  * @end: The end of the data.
3403  *
3404  * Will always return false in RCU mode.
3405  *
3406  * Return: True if node was reused, false otherwise.
3407  */
3408 static inline bool mas_reuse_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3409                           struct maple_big_node *bn, unsigned char end)
3410 {
3411         /* Need to be rcu safe. */
3412         if (mt_in_rcu(wr_mas->mas->tree))
3413                 return false;
3414
3415         if (end > bn->b_end) {
3416                 int clear = mt_slots[wr_mas->type] - bn->b_end;
3417
3418                 memset(wr_mas->slots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear--);
3419                 memset(wr_mas->pivots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear);
3420         }
3421         mab_mas_cp(bn, 0, bn->b_end, wr_mas->mas, false);
3422         return true;
3423 }
3424
3425 /*
3426  * mas_commit_b_node() - Commit the big node into the tree.
3427  * @wr_mas: The maple write state
3428  * @b_node: The maple big node
3429  * @end: The end of the data.
3430  */
3431 static noinline_for_kasan int mas_commit_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3432                             struct maple_big_node *b_node, unsigned char end)
3433 {
3434         struct maple_node *node;
3435         struct maple_enode *old_enode;
3436         unsigned char b_end = b_node->b_end;
3437         enum maple_type b_type = b_node->type;
3438
3439         old_enode = wr_mas->mas->node;
3440         if ((b_end < mt_min_slots[b_type]) &&
3441             (!mte_is_root(old_enode)) &&
3442             (mas_mt_height(wr_mas->mas) > 1))
3443                 return mas_rebalance(wr_mas->mas, b_node);
3444
3445         if (b_end >= mt_slots[b_type])
3446                 return mas_split(wr_mas->mas, b_node);
3447
3448         if (mas_reuse_node(wr_mas, b_node, end))
3449                 goto reuse_node;
3450
3451         mas_node_count(wr_mas->mas, 1);
3452         if (mas_is_err(wr_mas->mas))
3453                 return 0;
3454
3455         node = mas_pop_node(wr_mas->mas);
3456         node->parent = mas_mn(wr_mas->mas)->parent;
3457         wr_mas->mas->node = mt_mk_node(node, b_type);
3458         mab_mas_cp(b_node, 0, b_end, wr_mas->mas, false);
3459         mas_replace_node(wr_mas->mas, old_enode);
3460 reuse_node:
3461         mas_update_gap(wr_mas->mas);
3462         wr_mas->mas->end = b_end;
3463         return 1;
3464 }
3465
3466 /*
3467  * mas_root_expand() - Expand a root to a node
3468  * @mas: The maple state
3469  * @entry: The entry to store into the tree
3470  */
3471 static inline int mas_root_expand(struct ma_state *mas, void *entry)
3472 {
3473         void *contents = mas_root_locked(mas);
3474         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3475         struct maple_node *node;
3476         void __rcu **slots;
3477         unsigned long *pivots;
3478         int slot = 0;
3479
3480         mas_node_count(mas, 1);
3481         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
3482                 return 0;
3483
3484         node = mas_pop_node(mas);
3485         pivots = ma_pivots(node, type);
3486         slots = ma_slots(node, type);
3487         node->parent = ma_parent_ptr(mas_tree_parent(mas));
3488         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3489         mas->status = ma_active;
3490
3491         if (mas->index) {
3492                 if (contents) {
3493                         rcu_assign_pointer(slots[slot], contents);
3494                         if (likely(mas->index > 1))
3495                                 slot++;
3496                 }
3497                 pivots[slot++] = mas->index - 1;
3498         }
3499
3500         rcu_assign_pointer(slots[slot], entry);
3501         mas->offset = slot;
3502         pivots[slot] = mas->last;
3503         if (mas->last != ULONG_MAX)
3504                 pivots[++slot] = ULONG_MAX;
3505
3506         mas->depth = 1;
3507         mas_set_height(mas);
3508         ma_set_meta(node, maple_leaf_64, 0, slot);
3509         /* swap the new root into the tree */
3510         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3511         return slot;
3512 }
3513
3514 static inline void mas_store_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3515 {
3516         if (likely((mas->last != 0) || (mas->index != 0)))
3517                 mas_root_expand(mas, entry);
3518         else if (((unsigned long) (entry) & 3) == 2)
3519                 mas_root_expand(mas, entry);
3520         else {
3521                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3522                 mas->status = ma_start;
3523         }
3524 }
3525
3526 /*
3527  * mas_is_span_wr() - Check if the write needs to be treated as a write that
3528  * spans the node.
3529  * @mas: The maple state
3530  * @piv: The pivot value being written
3531  * @type: The maple node type
3532  * @entry: The data to write
3533  *
3534  * Spanning writes are writes that start in one node and end in another OR if
3535  * the write of a %NULL will cause the node to end with a %NULL.
3536  *
3537  * Return: True if this is a spanning write, false otherwise.
3538  */
3539 static bool mas_is_span_wr(struct ma_wr_state *wr_mas)
3540 {
3541         unsigned long max = wr_mas->r_max;
3542         unsigned long last = wr_mas->mas->last;
3543         enum maple_type type = wr_mas->type;
3544         void *entry = wr_mas->entry;
3545
3546         /* Contained in this pivot, fast path */
3547         if (last < max)
3548                 return false;
3549
3550         if (ma_is_leaf(type)) {
3551                 max = wr_mas->mas->max;
3552                 if (last < max)
3553                         return false;
3554         }
3555
3556         if (last == max) {
3557                 /*
3558                  * The last entry of leaf node cannot be NULL unless it is the
3559                  * rightmost node (writing ULONG_MAX), otherwise it spans slots.
3560                  */
3561                 if (entry || last == ULONG_MAX)
3562                         return false;
3563         }
3564
3565         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, wr_mas->r_max, entry);
3566         return true;
3567 }
3568
3569 static inline void mas_wr_walk_descend(struct ma_wr_state *wr_mas)
3570 {
3571         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
3572         mas_wr_node_walk(wr_mas);
3573         wr_mas->slots = ma_slots(wr_mas->node, wr_mas->type);
3574 }
3575
3576 static inline void mas_wr_walk_traverse(struct ma_wr_state *wr_mas)
3577 {
3578         wr_mas->mas->max = wr_mas->r_max;
3579         wr_mas->mas->min = wr_mas->r_min;
3580         wr_mas->mas->node = wr_mas->content;
3581         wr_mas->mas->offset = 0;
3582         wr_mas->mas->depth++;
3583 }
3584 /*
3585  * mas_wr_walk() - Walk the tree for a write.
3586  * @wr_mas: The maple write state
3587  *
3588  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
3589  *
3590  * Return: True if it's contained in a node, false on spanning write.
3591  */
3592 static bool mas_wr_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
3593 {
3594         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3595
3596         while (true) {
3597                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3598                 if (unlikely(mas_is_span_wr(wr_mas)))
3599                         return false;
3600
3601                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3602                                                   mas->offset);
3603                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3604                         return true;
3605
3606                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3607         }
3608
3609         return true;
3610 }
3611
3612 static bool mas_wr_walk_index(struct ma_wr_state *wr_mas)
3613 {
3614         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3615
3616         while (true) {
3617                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3618                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3619                                                   mas->offset);
3620                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3621                         return true;
3622                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3623
3624         }
3625         return true;
3626 }
3627 /*
3628  * mas_extend_spanning_null() - Extend a store of a %NULL to include surrounding %NULLs.
3629  * @l_wr_mas: The left maple write state
3630  * @r_wr_mas: The right maple write state
3631  */
3632 static inline void mas_extend_spanning_null(struct ma_wr_state *l_wr_mas,
3633                                             struct ma_wr_state *r_wr_mas)
3634 {
3635         struct ma_state *r_mas = r_wr_mas->mas;
3636         struct ma_state *l_mas = l_wr_mas->mas;
3637         unsigned char l_slot;
3638
3639         l_slot = l_mas->offset;
3640         if (!l_wr_mas->content)
3641                 l_mas->index = l_wr_mas->r_min;
3642
3643         if ((l_mas->index == l_wr_mas->r_min) &&
3644                  (l_slot &&
3645                   !mas_slot_locked(l_mas, l_wr_mas->slots, l_slot - 1))) {
3646                 if (l_slot > 1)
3647                         l_mas->index = l_wr_mas->pivots[l_slot - 2] + 1;
3648                 else
3649                         l_mas->index = l_mas->min;
3650
3651                 l_mas->offset = l_slot - 1;
3652         }
3653
3654         if (!r_wr_mas->content) {
3655                 if (r_mas->last < r_wr_mas->r_max)
3656                         r_mas->last = r_wr_mas->r_max;
3657                 r_mas->offset++;
3658         } else if ((r_mas->last == r_wr_mas->r_max) &&
3659             (r_mas->last < r_mas->max) &&
3660             !mas_slot_locked(r_mas, r_wr_mas->slots, r_mas->offset + 1)) {
3661                 r_mas->last = mas_safe_pivot(r_mas, r_wr_mas->pivots,
3662                                              r_wr_mas->type, r_mas->offset + 1);
3663                 r_mas->offset++;
3664         }
3665 }
3666
3667 static inline void *mas_state_walk(struct ma_state *mas)
3668 {
3669         void *entry;
3670
3671         entry = mas_start(mas);
3672         if (mas_is_none(mas))
3673                 return NULL;
3674
3675         if (mas_is_ptr(mas))
3676                 return entry;
3677
3678         return mtree_range_walk(mas);
3679 }
3680
3681 /*
3682  * mtree_lookup_walk() - Internal quick lookup that does not keep maple state up
3683  * to date.
3684  *
3685  * @mas: The maple state.
3686  *
3687  * Note: Leaves mas in undesirable state.
3688  * Return: The entry for @mas->index or %NULL on dead node.
3689  */
3690 static inline void *mtree_lookup_walk(struct ma_state *mas)
3691 {
3692         unsigned long *pivots;
3693         unsigned char offset;
3694         struct maple_node *node;
3695         struct maple_enode *next;
3696         enum maple_type type;
3697         void __rcu **slots;
3698         unsigned char end;
3699
3700         next = mas->node;
3701         do {
3702                 node = mte_to_node(next);
3703                 type = mte_node_type(next);
3704                 pivots = ma_pivots(node, type);
3705                 end = mt_pivots[type];
3706                 offset = 0;
3707                 do {
3708                         if (pivots[offset] >= mas->index)
3709                                 break;
3710                 } while (++offset < end);
3711
3712                 slots = ma_slots(node, type);
3713                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
3714                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3715                         goto dead_node;
3716         } while (!ma_is_leaf(type));
3717
3718         return (void *)next;
3719
3720 dead_node:
3721         mas_reset(mas);
3722         return NULL;
3723 }
3724
3725 static void mte_destroy_walk(struct maple_enode *, struct maple_tree *);
3726 /*
3727  * mas_new_root() - Create a new root node that only contains the entry passed
3728  * in.
3729  * @mas: The maple state
3730  * @entry: The entry to store.
3731  *
3732  * Only valid when the index == 0 and the last == ULONG_MAX
3733  *
3734  * Return 0 on error, 1 on success.
3735  */
3736 static inline int mas_new_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3737 {
3738         struct maple_enode *root = mas_root_locked(mas);
3739         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3740         struct maple_node *node;
3741         void __rcu **slots;
3742         unsigned long *pivots;
3743
3744         if (!entry && !mas->index && mas->last == ULONG_MAX) {
3745                 mas->depth = 0;
3746                 mas_set_height(mas);
3747                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3748                 mas->status = ma_start;
3749                 goto done;
3750         }
3751
3752         mas_node_count(mas, 1);
3753         if (mas_is_err(mas))
3754                 return 0;
3755
3756         node = mas_pop_node(mas);
3757         pivots = ma_pivots(node, type);
3758         slots = ma_slots(node, type);
3759         node->parent = ma_parent_ptr(mas_tree_parent(mas));
3760         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3761         mas->status = ma_active;
3762         rcu_assign_pointer(slots[0], entry);
3763         pivots[0] = mas->last;
3764         mas->depth = 1;
3765         mas_set_height(mas);
3766         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3767
3768 done:
3769         if (xa_is_node(root))
3770                 mte_destroy_walk(root, mas->tree);
3771
3772         return 1;
3773 }
3774 /*
3775  * mas_wr_spanning_store() - Create a subtree with the store operation completed
3776  * and new nodes where necessary, then place the sub-tree in the actual tree.
3777  * Note that mas is expected to point to the node which caused the store to
3778  * span.
3779  * @wr_mas: The maple write state
3780  *
3781  * Return: 0 on error, positive on success.
3782  */
3783 static inline int mas_wr_spanning_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
3784 {
3785         struct maple_subtree_state mast;
3786         struct maple_big_node b_node;
3787         struct ma_state *mas;
3788         unsigned char height;
3789
3790         /* Left and Right side of spanning store */
3791         MA_STATE(l_mas, NULL, 0, 0);
3792         MA_STATE(r_mas, NULL, 0, 0);
3793         MA_WR_STATE(r_wr_mas, &r_mas, wr_mas->entry);
3794         MA_WR_STATE(l_wr_mas, &l_mas, wr_mas->entry);
3795
3796         /*
3797          * A store operation that spans multiple nodes is called a spanning
3798          * store and is handled early in the store call stack by the function
3799          * mas_is_span_wr().  When a spanning store is identified, the maple
3800          * state is duplicated.  The first maple state walks the left tree path
3801          * to ``index``, the duplicate walks the right tree path to ``last``.
3802          * The data in the two nodes are combined into a single node, two nodes,
3803          * or possibly three nodes (see the 3-way split above).  A ``NULL``
3804          * written to the last entry of a node is considered a spanning store as
3805          * a rebalance is required for the operation to complete and an overflow
3806          * of data may happen.
3807          */
3808         mas = wr_mas->mas;
3809         trace_ma_op(__func__, mas);
3810
3811         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX))
3812                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
3813         /*
3814          * Node rebalancing may occur due to this store, so there may be three new
3815          * entries per level plus a new root.
3816          */
3817         height = mas_mt_height(mas);
3818         mas_node_count(mas, 1 + height * 3);
3819         if (mas_is_err(mas))
3820                 return 0;
3821
3822         /*
3823          * Set up right side.  Need to get to the next offset after the spanning
3824          * store to ensure it's not NULL and to combine both the next node and
3825          * the node with the start together.
3826          */
3827         r_mas = *mas;
3828         /* Avoid overflow, walk to next slot in the tree. */
3829         if (r_mas.last + 1)
3830                 r_mas.last++;
3831
3832         r_mas.index = r_mas.last;
3833         mas_wr_walk_index(&r_wr_mas);
3834         r_mas.last = r_mas.index = mas->last;
3835
3836         /* Set up left side. */
3837         l_mas = *mas;
3838         mas_wr_walk_index(&l_wr_mas);
3839
3840         if (!wr_mas->entry) {
3841                 mas_extend_spanning_null(&l_wr_mas, &r_wr_mas);
3842                 mas->offset = l_mas.offset;
3843                 mas->index = l_mas.index;
3844                 mas->last = l_mas.last = r_mas.last;
3845         }
3846
3847         /* expanding NULLs may make this cover the entire range */
3848         if (!l_mas.index && r_mas.last == ULONG_MAX) {
3849                 mas_set_range(mas, 0, ULONG_MAX);
3850                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
3851         }
3852
3853         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
3854         /* Copy l_mas and store the value in b_node. */
3855         mas_store_b_node(&l_wr_mas, &b_node, l_mas.end);
3856         /* Copy r_mas into b_node. */
3857         if (r_mas.offset <= r_mas.end)
3858                 mas_mab_cp(&r_mas, r_mas.offset, r_mas.end,
3859                            &b_node, b_node.b_end + 1);
3860         else
3861                 b_node.b_end++;
3862
3863         /* Stop spanning searches by searching for just index. */
3864         l_mas.index = l_mas.last = mas->index;
3865
3866         mast.bn = &b_node;
3867         mast.orig_l = &l_mas;
3868         mast.orig_r = &r_mas;
3869         /* Combine l_mas and r_mas and split them up evenly again. */
3870         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, height + 1);
3871 }
3872
3873 /*
3874  * mas_wr_node_store() - Attempt to store the value in a node
3875  * @wr_mas: The maple write state
3876  *
3877  * Attempts to reuse the node, but may allocate.
3878  *
3879  * Return: True if stored, false otherwise
3880  */
3881 static inline bool mas_wr_node_store(struct ma_wr_state *wr_mas,
3882                                      unsigned char new_end)
3883 {
3884         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3885         void __rcu **dst_slots;
3886         unsigned long *dst_pivots;
3887         unsigned char dst_offset, offset_end = wr_mas->offset_end;
3888         struct maple_node reuse, *newnode;
3889         unsigned char copy_size, node_pivots = mt_pivots[wr_mas->type];
3890         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
3891
3892         /* Check if there is enough data. The room is enough. */
3893         if (!mte_is_root(mas->node) && (new_end <= mt_min_slots[wr_mas->type]) &&
3894             !(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
3895                 return false;
3896
3897         if (mas->last == wr_mas->end_piv)
3898                 offset_end++; /* don't copy this offset */
3899         else if (unlikely(wr_mas->r_max == ULONG_MAX))
3900                 mas_bulk_rebalance(mas, mas->end, wr_mas->type);
3901
3902         /* set up node. */
3903         if (in_rcu) {
3904                 mas_node_count(mas, 1);
3905                 if (mas_is_err(mas))
3906                         return false;
3907
3908                 newnode = mas_pop_node(mas);
3909         } else {
3910                 memset(&reuse, 0, sizeof(struct maple_node));
3911                 newnode = &reuse;
3912         }
3913
3914         newnode->parent = mas_mn(mas)->parent;
3915         dst_pivots = ma_pivots(newnode, wr_mas->type);
3916         dst_slots = ma_slots(newnode, wr_mas->type);
3917         /* Copy from start to insert point */
3918         memcpy(dst_pivots, wr_mas->pivots, sizeof(unsigned long) * mas->offset);
3919         memcpy(dst_slots, wr_mas->slots, sizeof(void *) * mas->offset);
3920
3921         /* Handle insert of new range starting after old range */
3922         if (wr_mas->r_min < mas->index) {
3923                 rcu_assign_pointer(dst_slots[mas->offset], wr_mas->content);
3924                 dst_pivots[mas->offset++] = mas->index - 1;
3925         }
3926
3927         /* Store the new entry and range end. */
3928         if (mas->offset < node_pivots)
3929                 dst_pivots[mas->offset] = mas->last;
3930         rcu_assign_pointer(dst_slots[mas->offset], wr_mas->entry);
3931
3932         /*
3933          * this range wrote to the end of the node or it overwrote the rest of
3934          * the data
3935          */
3936         if (offset_end > mas->end)
3937                 goto done;
3938
3939         dst_offset = mas->offset + 1;
3940         /* Copy to the end of node if necessary. */
3941         copy_size = mas->end - offset_end + 1;
3942         memcpy(dst_slots + dst_offset, wr_mas->slots + offset_end,
3943                sizeof(void *) * copy_size);
3944         memcpy(dst_pivots + dst_offset, wr_mas->pivots + offset_end,
3945                sizeof(unsigned long) * (copy_size - 1));
3946
3947         if (new_end < node_pivots)
3948                 dst_pivots[new_end] = mas->max;
3949
3950 done:
3951         mas_leaf_set_meta(newnode, maple_leaf_64, new_end);
3952         if (in_rcu) {
3953                 struct maple_enode *old_enode = mas->node;
3954
3955                 mas->node = mt_mk_node(newnode, wr_mas->type);
3956                 mas_replace_node(mas, old_enode);
3957         } else {
3958                 memcpy(wr_mas->node, newnode, sizeof(struct maple_node));
3959         }
3960         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
3961         mas_update_gap(mas);
3962         mas->end = new_end;
3963         return true;
3964 }
3965
3966 /*
3967  * mas_wr_slot_store: Attempt to store a value in a slot.
3968  * @wr_mas: the maple write state
3969  *
3970  * Return: True if stored, false otherwise
3971  */
3972 static inline bool mas_wr_slot_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
3973 {
3974         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3975         unsigned char offset = mas->offset;
3976         void __rcu **slots = wr_mas->slots;
3977         bool gap = false;
3978
3979         gap |= !mt_slot_locked(mas->tree, slots, offset);
3980         gap |= !mt_slot_locked(mas->tree, slots, offset + 1);
3981
3982         if (wr_mas->offset_end - offset == 1) {
3983                 if (mas->index == wr_mas->r_min) {
3984                         /* Overwriting the range and a part of the next one */
3985                         rcu_assign_pointer(slots[offset], wr_mas->entry);
3986                         wr_mas->pivots[offset] = mas->last;
3987                 } else {
3988                         /* Overwriting a part of the range and the next one */
3989                         rcu_assign_pointer(slots[offset + 1], wr_mas->entry);
3990                         wr_mas->pivots[offset] = mas->index - 1;
3991                         mas->offset++; /* Keep mas accurate. */
3992                 }
3993         } else if (!mt_in_rcu(mas->tree)) {
3994                 /*
3995                  * Expand the range, only partially overwriting the previous and
3996                  * next ranges
3997                  */
3998                 gap |= !mt_slot_locked(mas->tree, slots, offset + 2);
3999                 rcu_assign_pointer(slots[offset + 1], wr_mas->entry);
4000                 wr_mas->pivots[offset] = mas->index - 1;
4001                 wr_mas->pivots[offset + 1] = mas->last;
4002                 mas->offset++; /* Keep mas accurate. */
4003         } else {
4004                 return false;
4005         }
4006
4007         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4008         /*
4009          * Only update gap when the new entry is empty or there is an empty
4010          * entry in the original two ranges.
4011          */
4012         if (!wr_mas->entry || gap)
4013                 mas_update_gap(mas);
4014
4015         return true;
4016 }
4017
4018 static inline void mas_wr_extend_null(struct ma_wr_state *wr_mas)
4019 {
4020         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4021
4022         if (!wr_mas->slots[wr_mas->offset_end]) {
4023                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4024                 mas->last = wr_mas->end_piv;
4025         } else {
4026                 /* Check next slot(s) if we are overwriting the end */
4027                 if ((mas->last == wr_mas->end_piv) &&
4028                     (mas->end != wr_mas->offset_end) &&
4029                     !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end + 1]) {
4030                         wr_mas->offset_end++;
4031                         if (wr_mas->offset_end == mas->end)
4032                                 mas->last = mas->max;
4033                         else
4034                                 mas->last = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4035                         wr_mas->end_piv = mas->last;
4036                 }
4037         }
4038
4039         if (!wr_mas->content) {
4040                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4041                 mas->index = wr_mas->r_min;
4042         } else {
4043                 /* Check prev slot if we are overwriting the start */
4044                 if (mas->index == wr_mas->r_min && mas->offset &&
4045                     !wr_mas->slots[mas->offset - 1]) {
4046                         mas->offset--;
4047                         wr_mas->r_min = mas->index =
4048                                 mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, mas->offset);
4049                         wr_mas->r_max = wr_mas->pivots[mas->offset];
4050                 }
4051         }
4052 }
4053
4054 static inline void mas_wr_end_piv(struct ma_wr_state *wr_mas)
4055 {
4056         while ((wr_mas->offset_end < wr_mas->mas->end) &&
4057                (wr_mas->mas->last > wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end]))
4058                 wr_mas->offset_end++;
4059
4060         if (wr_mas->offset_end < wr_mas->mas->end)
4061                 wr_mas->end_piv = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4062         else
4063                 wr_mas->end_piv = wr_mas->mas->max;
4064
4065         if (!wr_mas->entry)
4066                 mas_wr_extend_null(wr_mas);
4067 }
4068
4069 static inline unsigned char mas_wr_new_end(struct ma_wr_state *wr_mas)
4070 {
4071         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4072         unsigned char new_end = mas->end + 2;
4073
4074         new_end -= wr_mas->offset_end - mas->offset;
4075         if (wr_mas->r_min == mas->index)
4076                 new_end--;
4077
4078         if (wr_mas->end_piv == mas->last)
4079                 new_end--;
4080
4081         return new_end;
4082 }
4083
4084 /*
4085  * mas_wr_append: Attempt to append
4086  * @wr_mas: the maple write state
4087  * @new_end: The end of the node after the modification
4088  *
4089  * This is currently unsafe in rcu mode since the end of the node may be cached
4090  * by readers while the node contents may be updated which could result in
4091  * inaccurate information.
4092  *
4093  * Return: True if appended, false otherwise
4094  */
4095 static inline bool mas_wr_append(struct ma_wr_state *wr_mas,
4096                 unsigned char new_end)
4097 {
4098         struct ma_state *mas;
4099         void __rcu **slots;
4100         unsigned char end;
4101
4102         mas = wr_mas->mas;
4103         if (mt_in_rcu(mas->tree))
4104                 return false;
4105
4106         end = mas->end;
4107         if (mas->offset != end)
4108                 return false;
4109
4110         if (new_end < mt_pivots[wr_mas->type]) {
4111                 wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4112                 ma_set_meta(wr_mas->node, wr_mas->type, 0, new_end);
4113         }
4114
4115         slots = wr_mas->slots;
4116         if (new_end == end + 1) {
4117                 if (mas->last == wr_mas->r_max) {
4118                         /* Append to end of range */
4119                         rcu_assign_pointer(slots[new_end], wr_mas->entry);
4120                         wr_mas->pivots[end] = mas->index - 1;
4121                         mas->offset = new_end;
4122                 } else {
4123                         /* Append to start of range */
4124                         rcu_assign_pointer(slots[new_end], wr_mas->content);
4125                         wr_mas->pivots[end] = mas->last;
4126                         rcu_assign_pointer(slots[end], wr_mas->entry);
4127                 }
4128         } else {
4129                 /* Append to the range without touching any boundaries. */
4130                 rcu_assign_pointer(slots[new_end], wr_mas->content);
4131                 wr_mas->pivots[end + 1] = mas->last;
4132                 rcu_assign_pointer(slots[end + 1], wr_mas->entry);
4133                 wr_mas->pivots[end] = mas->index - 1;
4134                 mas->offset = end + 1;
4135         }
4136
4137         if (!wr_mas->content || !wr_mas->entry)
4138                 mas_update_gap(mas);
4139
4140         mas->end = new_end;
4141         trace_ma_write(__func__, mas, new_end, wr_mas->entry);
4142         return  true;
4143 }
4144
4145 /*
4146  * mas_wr_bnode() - Slow path for a modification.
4147  * @wr_mas: The write maple state
4148  *
4149  * This is where split, rebalance end up.
4150  */
4151 static void mas_wr_bnode(struct ma_wr_state *wr_mas)
4152 {
4153         struct maple_big_node b_node;
4154
4155         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, 0, wr_mas->entry);
4156         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4157         mas_store_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->offset_end);
4158         mas_commit_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->mas->end);
4159 }
4160
4161 static inline void mas_wr_modify(struct ma_wr_state *wr_mas)
4162 {
4163         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4164         unsigned char new_end;
4165
4166         /* Direct replacement */
4167         if (wr_mas->r_min == mas->index && wr_mas->r_max == mas->last) {
4168                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[mas->offset], wr_mas->entry);
4169                 if (!!wr_mas->entry ^ !!wr_mas->content)
4170                         mas_update_gap(mas);
4171                 return;
4172         }
4173
4174         /*
4175          * new_end exceeds the size of the maple node and cannot enter the fast
4176          * path.
4177          */
4178         new_end = mas_wr_new_end(wr_mas);
4179         if (new_end >= mt_slots[wr_mas->type])
4180                 goto slow_path;
4181
4182         /* Attempt to append */
4183         if (mas_wr_append(wr_mas, new_end))
4184                 return;
4185
4186         if (new_end == mas->end && mas_wr_slot_store(wr_mas))
4187                 return;
4188
4189         if (mas_wr_node_store(wr_mas, new_end))
4190                 return;
4191
4192         if (mas_is_err(mas))
4193                 return;
4194
4195 slow_path:
4196         mas_wr_bnode(wr_mas);
4197 }
4198
4199 /*
4200  * mas_wr_store_entry() - Internal call to store a value
4201  * @mas: The maple state
4202  * @entry: The entry to store.
4203  *
4204  * Return: The contents that was stored at the index.
4205  */
4206 static inline void *mas_wr_store_entry(struct ma_wr_state *wr_mas)
4207 {
4208         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4209
4210         wr_mas->content = mas_start(mas);
4211         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4212                 mas_store_root(mas, wr_mas->entry);
4213                 return wr_mas->content;
4214         }
4215
4216         if (unlikely(!mas_wr_walk(wr_mas))) {
4217                 mas_wr_spanning_store(wr_mas);
4218                 return wr_mas->content;
4219         }
4220
4221         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4222         mas_wr_end_piv(wr_mas);
4223         /* New root for a single pointer */
4224         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX)) {
4225                 mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4226                 return wr_mas->content;
4227         }
4228
4229         mas_wr_modify(wr_mas);
4230         return wr_mas->content;
4231 }
4232
4233 /**
4234  * mas_insert() - Internal call to insert a value
4235  * @mas: The maple state
4236  * @entry: The entry to store
4237  *
4238  * Return: %NULL or the contents that already exists at the requested index
4239  * otherwise.  The maple state needs to be checked for error conditions.
4240  */
4241 static inline void *mas_insert(struct ma_state *mas, void *entry)
4242 {
4243         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
4244
4245         /*
4246          * Inserting a new range inserts either 0, 1, or 2 pivots within the
4247          * tree.  If the insert fits exactly into an existing gap with a value
4248          * of NULL, then the slot only needs to be written with the new value.
4249          * If the range being inserted is adjacent to another range, then only a
4250          * single pivot needs to be inserted (as well as writing the entry).  If
4251          * the new range is within a gap but does not touch any other ranges,
4252          * then two pivots need to be inserted: the start - 1, and the end.  As
4253          * usual, the entry must be written.  Most operations require a new node
4254          * to be allocated and replace an existing node to ensure RCU safety,
4255          * when in RCU mode.  The exception to requiring a newly allocated node
4256          * is when inserting at the end of a node (appending).  When done
4257          * carefully, appending can reuse the node in place.
4258          */
4259         wr_mas.content = mas_start(mas);
4260         if (wr_mas.content)
4261                 goto exists;
4262
4263         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4264                 mas_store_root(mas, entry);
4265                 return NULL;
4266         }
4267
4268         /* spanning writes always overwrite something */
4269         if (!mas_wr_walk(&wr_mas))
4270                 goto exists;
4271
4272         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4273         wr_mas.offset_end = mas->offset;
4274         wr_mas.end_piv = wr_mas.r_max;
4275
4276         if (wr_mas.content || (mas->last > wr_mas.r_max))
4277                 goto exists;
4278
4279         if (!entry)
4280                 return NULL;
4281
4282         mas_wr_modify(&wr_mas);
4283         return wr_mas.content;
4284
4285 exists:
4286         mas_set_err(mas, -EEXIST);
4287         return wr_mas.content;
4288
4289 }
4290
4291 /**
4292  * mas_alloc_cyclic() - Internal call to find somewhere to store an entry
4293  * @mas: The maple state.
4294  * @startp: Pointer to ID.
4295  * @range_lo: Lower bound of range to search.
4296  * @range_hi: Upper bound of range to search.
4297  * @entry: The entry to store.
4298  * @next: Pointer to next ID to allocate.
4299  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
4300  *
4301  * Return: 0 if the allocation succeeded without wrapping, 1 if the
4302  * allocation succeeded after wrapping, or -EBUSY if there are no
4303  * free entries.
4304  */
4305 int mas_alloc_cyclic(struct ma_state *mas, unsigned long *startp,
4306                 void *entry, unsigned long range_lo, unsigned long range_hi,
4307                 unsigned long *next, gfp_t gfp)
4308 {
4309         unsigned long min = range_lo;
4310         int ret = 0;
4311
4312         range_lo = max(min, *next);
4313         ret = mas_empty_area(mas, range_lo, range_hi, 1);
4314         if ((mas->tree->ma_flags & MT_FLAGS_ALLOC_WRAPPED) && ret == 0) {
4315                 mas->tree->ma_flags &= ~MT_FLAGS_ALLOC_WRAPPED;
4316                 ret = 1;
4317         }
4318         if (ret < 0 && range_lo > min) {
4319                 ret = mas_empty_area(mas, min, range_hi, 1);
4320                 if (ret == 0)
4321                         ret = 1;
4322         }
4323         if (ret < 0)
4324                 return ret;
4325
4326         do {
4327                 mas_insert(mas, entry);
4328         } while (mas_nomem(mas, gfp));
4329         if (mas_is_err(mas))
4330                 return xa_err(mas->node);
4331
4332         *startp = mas->index;
4333         *next = *startp + 1;
4334         if (*next == 0)
4335                 mas->tree->ma_flags |= MT_FLAGS_ALLOC_WRAPPED;
4336
4337         return ret;
4338 }
4339 EXPORT_SYMBOL(mas_alloc_cyclic);
4340
4341 static __always_inline void mas_rewalk(struct ma_state *mas, unsigned long index)
4342 {
4343 retry:
4344         mas_set(mas, index);
4345         mas_state_walk(mas);
4346         if (mas_is_start(mas))
4347                 goto retry;
4348 }
4349
4350 static __always_inline bool mas_rewalk_if_dead(struct ma_state *mas,
4351                 struct maple_node *node, const unsigned long index)
4352 {
4353         if (unlikely(ma_dead_node(node))) {
4354                 mas_rewalk(mas, index);
4355                 return true;
4356         }
4357         return false;
4358 }
4359
4360 /*
4361  * mas_prev_node() - Find the prev non-null entry at the same level in the
4362  * tree.  The prev value will be mas->node[mas->offset] or the status will be
4363  * ma_none.
4364  * @mas: The maple state
4365  * @min: The lower limit to search
4366  *
4367  * The prev node value will be mas->node[mas->offset] or the status will be
4368  * ma_none.
4369  * Return: 1 if the node is dead, 0 otherwise.
4370  */
4371 static int mas_prev_node(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4372 {
4373         enum maple_type mt;
4374         int offset, level;
4375         void __rcu **slots;
4376         struct maple_node *node;
4377         unsigned long *pivots;
4378         unsigned long max;
4379
4380         node = mas_mn(mas);
4381         if (!mas->min)
4382                 goto no_entry;
4383
4384         max = mas->min - 1;
4385         if (max < min)
4386                 goto no_entry;
4387
4388         level = 0;
4389         do {
4390                 if (ma_is_root(node))
4391                         goto no_entry;
4392
4393                 /* Walk up. */
4394                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4395                         return 1;
4396                 offset = mas->offset;
4397                 level++;
4398                 node = mas_mn(mas);
4399         } while (!offset);
4400
4401         offset--;
4402         mt = mte_node_type(mas->node);
4403         while (level > 1) {
4404                 level--;
4405                 slots = ma_slots(node, mt);
4406                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4407                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4408                         return 1;
4409
4410                 mt = mte_node_type(mas->node);
4411                 node = mas_mn(mas);
4412                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4413                 offset = ma_data_end(node, mt, pivots, max);
4414                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4415                         return 1;
4416         }
4417
4418         slots = ma_slots(node, mt);
4419         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4420         pivots = ma_pivots(node, mt);
4421         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4422                 return 1;
4423
4424         if (likely(offset))
4425                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4426         mas->max = max;
4427         mas->offset = mas_data_end(mas);
4428         if (unlikely(mte_dead_node(mas->node)))
4429                 return 1;
4430
4431         mas->end = mas->offset;
4432         return 0;
4433
4434 no_entry:
4435         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4436                 return 1;
4437
4438         mas->status = ma_underflow;
4439         return 0;
4440 }
4441
4442 /*
4443  * mas_prev_slot() - Get the entry in the previous slot
4444  *
4445  * @mas: The maple state
4446  * @max: The minimum starting range
4447  * @empty: Can be empty
4448  * @set_underflow: Set the @mas->node to underflow state on limit.
4449  *
4450  * Return: The entry in the previous slot which is possibly NULL
4451  */
4452 static void *mas_prev_slot(struct ma_state *mas, unsigned long min, bool empty)
4453 {
4454         void *entry;
4455         void __rcu **slots;
4456         unsigned long pivot;
4457         enum maple_type type;
4458         unsigned long *pivots;
4459         struct maple_node *node;
4460         unsigned long save_point = mas->index;
4461
4462 retry:
4463         node = mas_mn(mas);
4464         type = mte_node_type(mas->node);
4465         pivots = ma_pivots(node, type);
4466         if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4467                 goto retry;
4468
4469         if (mas->min <= min) {
4470                 pivot = mas_safe_min(mas, pivots, mas->offset);
4471
4472                 if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4473                         goto retry;
4474
4475                 if (pivot <= min)
4476                         goto underflow;
4477         }
4478
4479 again:
4480         if (likely(mas->offset)) {
4481                 mas->offset--;
4482                 mas->last = mas->index - 1;
4483                 mas->index = mas_safe_min(mas, pivots, mas->offset);
4484         } else  {
4485                 if (mas->index <= min)
4486                         goto underflow;
4487
4488                 if (mas_prev_node(mas, min)) {
4489                         mas_rewalk(mas, save_point);
4490                         goto retry;
4491                 }
4492
4493                 if (WARN_ON_ONCE(mas_is_underflow(mas)))
4494                         return NULL;
4495
4496                 mas->last = mas->max;
4497                 node = mas_mn(mas);
4498                 type = mte_node_type(mas->node);
4499                 pivots = ma_pivots(node, type);
4500                 mas->index = pivots[mas->offset - 1] + 1;
4501         }
4502
4503         slots = ma_slots(node, type);
4504         entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4505         if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4506                 goto retry;
4507
4508
4509         if (likely(entry))
4510                 return entry;
4511
4512         if (!empty) {
4513                 if (mas->index <= min) {
4514                         mas->status = ma_underflow;
4515                         return NULL;
4516                 }
4517
4518                 goto again;
4519         }
4520
4521         return entry;
4522
4523 underflow:
4524         mas->status = ma_underflow;
4525         return NULL;
4526 }
4527
4528 /*
4529  * mas_next_node() - Get the next node at the same level in the tree.
4530  * @mas: The maple state
4531  * @max: The maximum pivot value to check.
4532  *
4533  * The next value will be mas->node[mas->offset] or the status will have
4534  * overflowed.
4535  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise.
4536  */
4537 static int mas_next_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *node,
4538                 unsigned long max)
4539 {
4540         unsigned long min;
4541         unsigned long *pivots;
4542         struct maple_enode *enode;
4543         struct maple_node *tmp;
4544         int level = 0;
4545         unsigned char node_end;
4546         enum maple_type mt;
4547         void __rcu **slots;
4548
4549         if (mas->max >= max)
4550                 goto overflow;
4551
4552         min = mas->max + 1;
4553         level = 0;
4554         do {
4555                 if (ma_is_root(node))
4556                         goto overflow;
4557
4558                 /* Walk up. */
4559                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4560                         return 1;
4561
4562                 level++;
4563                 node = mas_mn(mas);
4564                 mt = mte_node_type(mas->node);
4565                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4566                 node_end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4567                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4568                         return 1;
4569
4570         } while (unlikely(mas->offset == node_end));
4571
4572         slots = ma_slots(node, mt);
4573         mas->offset++;
4574         enode = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4575         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4576                 return 1;
4577
4578         if (level > 1)
4579                 mas->offset = 0;
4580
4581         while (unlikely(level > 1)) {
4582                 level--;
4583                 mas->node = enode;
4584                 node = mas_mn(mas);
4585                 mt = mte_node_type(mas->node);
4586                 slots = ma_slots(node, mt);
4587                 enode = mas_slot(mas, slots, 0);
4588                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4589                         return 1;
4590         }
4591
4592         if (!mas->offset)
4593                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4594
4595         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, mt);
4596         tmp = mte_to_node(enode);
4597         mt = mte_node_type(enode);
4598         pivots = ma_pivots(tmp, mt);
4599         mas->end = ma_data_end(tmp, mt, pivots, mas->max);
4600         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4601                 return 1;
4602
4603         mas->node = enode;
4604         mas->min = min;
4605         return 0;
4606
4607 overflow:
4608         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4609                 return 1;
4610
4611         mas->status = ma_overflow;
4612         return 0;
4613 }
4614
4615 /*
4616  * mas_next_slot() - Get the entry in the next slot
4617  *
4618  * @mas: The maple state
4619  * @max: The maximum starting range
4620  * @empty: Can be empty
4621  * @set_overflow: Should @mas->node be set to overflow when the limit is
4622  * reached.
4623  *
4624  * Return: The entry in the next slot which is possibly NULL
4625  */
4626 static void *mas_next_slot(struct ma_state *mas, unsigned long max, bool empty)
4627 {
4628         void __rcu **slots;
4629         unsigned long *pivots;
4630         unsigned long pivot;
4631         enum maple_type type;
4632         struct maple_node *node;
4633         unsigned long save_point = mas->last;
4634         void *entry;
4635
4636 retry:
4637         node = mas_mn(mas);
4638         type = mte_node_type(mas->node);
4639         pivots = ma_pivots(node, type);
4640         if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4641                 goto retry;
4642
4643         if (mas->max >= max) {
4644                 if (likely(mas->offset < mas->end))
4645                         pivot = pivots[mas->offset];
4646                 else
4647                         pivot = mas->max;
4648
4649                 if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4650                         goto retry;
4651
4652                 if (pivot >= max) { /* Was at the limit, next will extend beyond */
4653                         mas->status = ma_overflow;
4654                         return NULL;
4655                 }
4656         }
4657
4658         if (likely(mas->offset < mas->end)) {
4659                 mas->index = pivots[mas->offset] + 1;
4660 again:
4661                 mas->offset++;
4662                 if (likely(mas->offset < mas->end))
4663                         mas->last = pivots[mas->offset];
4664                 else
4665                         mas->last = mas->max;
4666         } else  {
4667                 if (mas->last >= max) {
4668                         mas->status = ma_overflow;
4669                         return NULL;
4670                 }
4671
4672                 if (mas_next_node(mas, node, max)) {
4673                         mas_rewalk(mas, save_point);
4674                         goto retry;
4675                 }
4676
4677                 if (WARN_ON_ONCE(mas_is_overflow(mas)))
4678                         return NULL;
4679
4680                 mas->offset = 0;
4681                 mas->index = mas->min;
4682                 node = mas_mn(mas);
4683                 type = mte_node_type(mas->node);
4684                 pivots = ma_pivots(node, type);
4685                 mas->last = pivots[0];
4686         }
4687
4688         slots = ma_slots(node, type);
4689         entry = mt_slot(mas->tree, slots, mas->offset);
4690         if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4691                 goto retry;
4692
4693         if (entry)
4694                 return entry;
4695
4696
4697         if (!empty) {
4698                 if (mas->last >= max) {
4699                         mas->status = ma_overflow;
4700                         return NULL;
4701                 }
4702
4703                 mas->index = mas->last + 1;
4704                 goto again;
4705         }
4706
4707         return entry;
4708 }
4709
4710 /*
4711  * mas_next_entry() - Internal function to get the next entry.
4712  * @mas: The maple state
4713  * @limit: The maximum range start.
4714  *
4715  * Set the @mas->node to the next entry and the range_start to
4716  * the beginning value for the entry.  Does not check beyond @limit.
4717  * Sets @mas->index and @mas->last to the range, Does not update @mas->index and
4718  * @mas->last on overflow.
4719  * Restarts on dead nodes.
4720  *
4721  * Return: the next entry or %NULL.
4722  */
4723 static inline void *mas_next_entry(struct ma_state *mas, unsigned long limit)
4724 {
4725         if (mas->last >= limit) {
4726                 mas->status = ma_overflow;
4727                 return NULL;
4728         }
4729
4730         return mas_next_slot(mas, limit, false);
4731 }
4732
4733 /*
4734  * mas_rev_awalk() - Internal function.  Reverse allocation walk.  Find the
4735  * highest gap address of a given size in a given node and descend.
4736  * @mas: The maple state
4737  * @size: The needed size.
4738  *
4739  * Return: True if found in a leaf, false otherwise.
4740  *
4741  */
4742 static bool mas_rev_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size,
4743                 unsigned long *gap_min, unsigned long *gap_max)
4744 {
4745         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4746         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
4747         unsigned long *pivots, *gaps;
4748         void __rcu **slots;
4749         unsigned long gap = 0;
4750         unsigned long max, min;
4751         unsigned char offset;
4752
4753         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
4754                 return true;
4755
4756         if (ma_is_dense(type)) {
4757                 /* dense nodes. */
4758                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4759                 return true;
4760         }
4761
4762         pivots = ma_pivots(node, type);
4763         slots = ma_slots(node, type);
4764         gaps = ma_gaps(node, type);
4765         offset = mas->offset;
4766         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4767         /* Skip out of bounds. */
4768         while (mas->last < min)
4769                 min = mas_safe_min(mas, pivots, --offset);
4770
4771         max = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
4772         while (mas->index <= max) {
4773                 gap = 0;
4774                 if (gaps)
4775                         gap = gaps[offset];
4776                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
4777                         gap = max - min + 1;
4778
4779                 if (gap) {
4780                         if ((size <= gap) && (size <= mas->last - min + 1))
4781                                 break;
4782
4783                         if (!gaps) {
4784                                 /* Skip the next slot, it cannot be a gap. */
4785                                 if (offset < 2)
4786                                         goto ascend;
4787
4788                                 offset -= 2;
4789                                 max = pivots[offset];
4790                                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4791                                 continue;
4792                         }
4793                 }
4794
4795                 if (!offset)
4796                         goto ascend;
4797
4798                 offset--;
4799                 max = min - 1;
4800                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4801         }
4802
4803         if (unlikely((mas->index > max) || (size - 1 > max - mas->index)))
4804                 goto no_space;
4805
4806         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
4807                 mas->offset = offset;
4808                 *gap_min = min;
4809                 *gap_max = min + gap - 1;
4810                 return true;
4811         }
4812
4813         /* descend, only happens under lock. */
4814         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4815         mas->min = min;
4816         mas->max = max;
4817         mas->offset = mas_data_end(mas);
4818         return false;
4819
4820 ascend:
4821         if (!mte_is_root(mas->node))
4822                 return false;
4823
4824 no_space:
4825         mas_set_err(mas, -EBUSY);
4826         return false;
4827 }
4828
4829 static inline bool mas_anode_descend(struct ma_state *mas, unsigned long size)
4830 {
4831         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4832         unsigned long pivot, min, gap = 0;
4833         unsigned char offset, data_end;
4834         unsigned long *gaps, *pivots;
4835         void __rcu **slots;
4836         struct maple_node *node;
4837         bool found = false;
4838
4839         if (ma_is_dense(type)) {
4840                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4841                 return true;
4842         }
4843
4844         node = mas_mn(mas);
4845         pivots = ma_pivots(node, type);
4846         slots = ma_slots(node, type);
4847         gaps = ma_gaps(node, type);
4848         offset = mas->offset;
4849         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4850         data_end = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
4851         for (; offset <= data_end; offset++) {
4852                 pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
4853
4854                 /* Not within lower bounds */
4855                 if (mas->index > pivot)
4856                         goto next_slot;
4857
4858                 if (gaps)
4859                         gap = gaps[offset];
4860                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
4861                         gap = min(pivot, mas->last) - max(mas->index, min) + 1;
4862                 else
4863                         goto next_slot;
4864
4865                 if (gap >= size) {
4866                         if (ma_is_leaf(type)) {
4867                                 found = true;
4868                                 goto done;
4869                         }
4870                         if (mas->index <= pivot) {
4871                                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4872                                 mas->min = min;
4873                                 mas->max = pivot;
4874                                 offset = 0;
4875                                 break;
4876                         }
4877                 }
4878 next_slot:
4879                 min = pivot + 1;
4880                 if (mas->last <= pivot) {
4881                         mas_set_err(mas, -EBUSY);
4882                         return true;
4883                 }
4884         }
4885
4886         if (mte_is_root(mas->node))
4887                 found = true;
4888 done:
4889         mas->offset = offset;
4890         return found;
4891 }
4892
4893 /**
4894  * mas_walk() - Search for @mas->index in the tree.
4895  * @mas: The maple state.
4896  *
4897  * mas->index and mas->last will be set to the range if there is a value.  If
4898  * mas->status is ma_none, reset to ma_start
4899  *
4900  * Return: the entry at the location or %NULL.
4901  */
4902 void *mas_walk(struct ma_state *mas)
4903 {
4904         void *entry;
4905
4906         if (!mas_is_active(mas) || !mas_is_start(mas))
4907                 mas->status = ma_start;
4908 retry:
4909         entry = mas_state_walk(mas);
4910         if (mas_is_start(mas)) {
4911                 goto retry;
4912         } else if (mas_is_none(mas)) {
4913                 mas->index = 0;
4914                 mas->last = ULONG_MAX;
4915         } else if (mas_is_ptr(mas)) {
4916                 if (!mas->index) {
4917                         mas->last = 0;
4918                         return entry;
4919                 }
4920
4921                 mas->index = 1;
4922                 mas->last = ULONG_MAX;
4923                 mas->status = ma_none;
4924                 return NULL;
4925         }
4926
4927         return entry;
4928 }
4929 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_walk);
4930
4931 static inline bool mas_rewind_node(struct ma_state *mas)
4932 {
4933         unsigned char slot;
4934
4935         do {
4936                 if (mte_is_root(mas->node)) {
4937                         slot = mas->offset;
4938                         if (!slot)
4939                                 return false;
4940                 } else {
4941                         mas_ascend(mas);
4942                         slot = mas->offset;
4943                 }
4944         } while (!slot);
4945
4946         mas->offset = --slot;
4947         return true;
4948 }
4949
4950 /*
4951  * mas_skip_node() - Internal function.  Skip over a node.
4952  * @mas: The maple state.
4953  *
4954  * Return: true if there is another node, false otherwise.
4955  */
4956 static inline bool mas_skip_node(struct ma_state *mas)
4957 {
4958         if (mas_is_err(mas))
4959                 return false;
4960
4961         do {
4962                 if (mte_is_root(mas->node)) {
4963                         if (mas->offset >= mas_data_end(mas)) {
4964                                 mas_set_err(mas, -EBUSY);
4965                                 return false;
4966                         }
4967                 } else {
4968                         mas_ascend(mas);
4969                 }
4970         } while (mas->offset >= mas_data_end(mas));
4971
4972         mas->offset++;
4973         return true;
4974 }
4975
4976 /*
4977  * mas_awalk() - Allocation walk.  Search from low address to high, for a gap of
4978  * @size
4979  * @mas: The maple state
4980  * @size: The size of the gap required
4981  *
4982  * Search between @mas->index and @mas->last for a gap of @size.
4983  */
4984 static inline void mas_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
4985 {
4986         struct maple_enode *last = NULL;
4987
4988         /*
4989          * There are 4 options:
4990          * go to child (descend)
4991          * go back to parent (ascend)
4992          * no gap found. (return, slot == MAPLE_NODE_SLOTS)
4993          * found the gap. (return, slot != MAPLE_NODE_SLOTS)
4994          */
4995         while (!mas_is_err(mas) && !mas_anode_descend(mas, size)) {
4996                 if (last == mas->node)
4997                         mas_skip_node(mas);
4998                 else
4999                         last = mas->node;
5000         }
5001 }
5002
5003 /*
5004  * mas_sparse_area() - Internal function.  Return upper or lower limit when
5005  * searching for a gap in an empty tree.
5006  * @mas: The maple state
5007  * @min: the minimum range
5008  * @max: The maximum range
5009  * @size: The size of the gap
5010  * @fwd: Searching forward or back
5011  */
5012 static inline int mas_sparse_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5013                                 unsigned long max, unsigned long size, bool fwd)
5014 {
5015         if (!unlikely(mas_is_none(mas)) && min == 0) {
5016                 min++;
5017                 /*
5018                  * At this time, min is increased, we need to recheck whether
5019                  * the size is satisfied.
5020                  */
5021                 if (min > max || max - min + 1 < size)
5022                         return -EBUSY;
5023         }
5024         /* mas_is_ptr */
5025
5026         if (fwd) {
5027                 mas->index = min;
5028                 mas->last = min + size - 1;
5029         } else {
5030                 mas->last = max;
5031                 mas->index = max - size + 1;
5032         }
5033         return 0;
5034 }
5035
5036 /*
5037  * mas_empty_area() - Get the lowest address within the range that is
5038  * sufficient for the size requested.
5039  * @mas: The maple state
5040  * @min: The lowest value of the range
5041  * @max: The highest value of the range
5042  * @size: The size needed
5043  */
5044 int mas_empty_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5045                 unsigned long max, unsigned long size)
5046 {
5047         unsigned char offset;
5048         unsigned long *pivots;
5049         enum maple_type mt;
5050         struct maple_node *node;
5051
5052         if (min > max)
5053                 return -EINVAL;
5054
5055         if (size == 0 || max - min < size - 1)
5056                 return -EINVAL;
5057
5058         if (mas_is_start(mas))
5059                 mas_start(mas);
5060         else if (mas->offset >= 2)
5061                 mas->offset -= 2;
5062         else if (!mas_skip_node(mas))
5063                 return -EBUSY;
5064
5065         /* Empty set */
5066         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas))
5067                 return mas_sparse_area(mas, min, max, size, true);
5068
5069         /* The start of the window can only be within these values */
5070         mas->index = min;
5071         mas->last = max;
5072         mas_awalk(mas, size);
5073
5074         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5075                 return xa_err(mas->node);
5076
5077         offset = mas->offset;
5078         if (unlikely(offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5079                 return -EBUSY;
5080
5081         node = mas_mn(mas);
5082         mt = mte_node_type(mas->node);
5083         pivots = ma_pivots(node, mt);
5084         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5085         if (mas->index < min)
5086                 mas->index = min;
5087         mas->last = mas->index + size - 1;
5088         mas->end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
5089         return 0;
5090 }
5091 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area);
5092
5093 /*
5094  * mas_empty_area_rev() - Get the highest address within the range that is
5095  * sufficient for the size requested.
5096  * @mas: The maple state
5097  * @min: The lowest value of the range
5098  * @max: The highest value of the range
5099  * @size: The size needed
5100  */
5101 int mas_empty_area_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5102                 unsigned long max, unsigned long size)
5103 {
5104         struct maple_enode *last = mas->node;
5105
5106         if (min > max)
5107                 return -EINVAL;
5108
5109         if (size == 0 || max - min < size - 1)
5110                 return -EINVAL;
5111
5112         if (mas_is_start(mas)) {
5113                 mas_start(mas);
5114                 mas->offset = mas_data_end(mas);
5115         } else if (mas->offset >= 2) {
5116                 mas->offset -= 2;
5117         } else if (!mas_rewind_node(mas)) {
5118                 return -EBUSY;
5119         }
5120
5121         /* Empty set. */
5122         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas))
5123                 return mas_sparse_area(mas, min, max, size, false);
5124
5125         /* The start of the window can only be within these values. */
5126         mas->index = min;
5127         mas->last = max;
5128
5129         while (!mas_rev_awalk(mas, size, &min, &max)) {
5130                 if (last == mas->node) {
5131                         if (!mas_rewind_node(mas))
5132                                 return -EBUSY;
5133                 } else {
5134                         last = mas->node;
5135                 }
5136         }
5137
5138         if (mas_is_err(mas))
5139                 return xa_err(mas->node);
5140
5141         if (unlikely(mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5142                 return -EBUSY;
5143
5144         /* Trim the upper limit to the max. */
5145         if (max < mas->last)
5146                 mas->last = max;
5147
5148         mas->index = mas->last - size + 1;
5149         mas->end = mas_data_end(mas);
5150         return 0;
5151 }
5152 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area_rev);
5153
5154 /*
5155  * mte_dead_leaves() - Mark all leaves of a node as dead.
5156  * @mas: The maple state
5157  * @slots: Pointer to the slot array
5158  * @type: The maple node type
5159  *
5160  * Must hold the write lock.
5161  *
5162  * Return: The number of leaves marked as dead.
5163  */
5164 static inline
5165 unsigned char mte_dead_leaves(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5166                               void __rcu **slots)
5167 {
5168         struct maple_node *node;
5169         enum maple_type type;
5170         void *entry;
5171         int offset;
5172
5173         for (offset = 0; offset < mt_slot_count(enode); offset++) {
5174                 entry = mt_slot(mt, slots, offset);
5175                 type = mte_node_type(entry);
5176                 node = mte_to_node(entry);
5177                 /* Use both node and type to catch LE & BE metadata */
5178                 if (!node || !type)
5179                         break;
5180
5181                 mte_set_node_dead(entry);
5182                 node->type = type;
5183                 rcu_assign_pointer(slots[offset], node);
5184         }
5185
5186         return offset;
5187 }
5188
5189 /**
5190  * mte_dead_walk() - Walk down a dead tree to just before the leaves
5191  * @enode: The maple encoded node
5192  * @offset: The starting offset
5193  *
5194  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5195  */
5196 static void __rcu **mte_dead_walk(struct maple_enode **enode, unsigned char offset)
5197 {
5198         struct maple_node *node, *next;
5199         void __rcu **slots = NULL;
5200
5201         next = mte_to_node(*enode);
5202         do {
5203                 *enode = ma_enode_ptr(next);
5204                 node = mte_to_node(*enode);
5205                 slots = ma_slots(node, node->type);
5206                 next = rcu_dereference_protected(slots[offset],
5207                                         lock_is_held(&rcu_callback_map));
5208                 offset = 0;
5209         } while (!ma_is_leaf(next->type));
5210
5211         return slots;
5212 }
5213
5214 /**
5215  * mt_free_walk() - Walk & free a tree in the RCU callback context
5216  * @head: The RCU head that's within the node.
5217  *
5218  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5219  */
5220 static void mt_free_walk(struct rcu_head *head)
5221 {
5222         void __rcu **slots;
5223         struct maple_node *node, *start;
5224         struct maple_enode *enode;
5225         unsigned char offset;
5226         enum maple_type type;
5227
5228         node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
5229
5230         if (ma_is_leaf(node->type))
5231                 goto free_leaf;
5232
5233         start = node;
5234         enode = mt_mk_node(node, node->type);
5235         slots = mte_dead_walk(&enode, 0);
5236         node = mte_to_node(enode);
5237         do {
5238                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5239                 offset = node->parent_slot + 1;
5240                 enode = node->piv_parent;
5241                 if (mte_to_node(enode) == node)
5242                         goto free_leaf;
5243
5244                 type = mte_node_type(enode);
5245                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5246                 if ((offset < mt_slots[type]) &&
5247                     rcu_dereference_protected(slots[offset],
5248                                               lock_is_held(&rcu_callback_map)))
5249                         slots = mte_dead_walk(&enode, offset);
5250                 node = mte_to_node(enode);
5251         } while ((node != start) || (node->slot_len < offset));
5252
5253         slots = ma_slots(node, node->type);
5254         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5255
5256 free_leaf:
5257         mt_free_rcu(&node->rcu);
5258 }
5259
5260 static inline void __rcu **mte_destroy_descend(struct maple_enode **enode,
5261         struct maple_tree *mt, struct maple_enode *prev, unsigned char offset)
5262 {
5263         struct maple_node *node;
5264         struct maple_enode *next = *enode;
5265         void __rcu **slots = NULL;
5266         enum maple_type type;
5267         unsigned char next_offset = 0;
5268
5269         do {
5270                 *enode = next;
5271                 node = mte_to_node(*enode);
5272                 type = mte_node_type(*enode);
5273                 slots = ma_slots(node, type);
5274                 next = mt_slot_locked(mt, slots, next_offset);
5275                 if ((mte_dead_node(next)))
5276                         next = mt_slot_locked(mt, slots, ++next_offset);
5277
5278                 mte_set_node_dead(*enode);
5279                 node->type = type;
5280                 node->piv_parent = prev;
5281                 node->parent_slot = offset;
5282                 offset = next_offset;
5283                 next_offset = 0;
5284                 prev = *enode;
5285         } while (!mte_is_leaf(next));
5286
5287         return slots;
5288 }
5289
5290 static void mt_destroy_walk(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5291                             bool free)
5292 {
5293         void __rcu **slots;
5294         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5295         struct maple_enode *start;
5296
5297         if (mte_is_leaf(enode)) {
5298                 node->type = mte_node_type(enode);
5299                 goto free_leaf;
5300         }
5301
5302         start = enode;
5303         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, start, 0);
5304         node = mte_to_node(enode); // Updated in the above call.
5305         do {
5306                 enum maple_type type;
5307                 unsigned char offset;
5308                 struct maple_enode *parent, *tmp;
5309
5310                 node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5311                 if (free)
5312                         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5313                 offset = node->parent_slot + 1;
5314                 enode = node->piv_parent;
5315                 if (mte_to_node(enode) == node)
5316                         goto free_leaf;
5317
5318                 type = mte_node_type(enode);
5319                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5320                 if (offset >= mt_slots[type])
5321                         goto next;
5322
5323                 tmp = mt_slot_locked(mt, slots, offset);
5324                 if (mte_node_type(tmp) && mte_to_node(tmp)) {
5325                         parent = enode;
5326                         enode = tmp;
5327                         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, parent, offset);
5328                 }
5329 next:
5330                 node = mte_to_node(enode);
5331         } while (start != enode);
5332
5333         node = mte_to_node(enode);
5334         node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5335         if (free)
5336                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5337
5338 free_leaf:
5339         if (free)
5340                 mt_free_rcu(&node->rcu);
5341         else
5342                 mt_clear_meta(mt, node, node->type);
5343 }
5344
5345 /*
5346  * mte_destroy_walk() - Free a tree or sub-tree.
5347  * @enode: the encoded maple node (maple_enode) to start
5348  * @mt: the tree to free - needed for node types.
5349  *
5350  * Must hold the write lock.
5351  */
5352 static inline void mte_destroy_walk(struct maple_enode *enode,
5353                                     struct maple_tree *mt)
5354 {
5355         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5356
5357         if (mt_in_rcu(mt)) {
5358                 mt_destroy_walk(enode, mt, false);
5359                 call_rcu(&node->rcu, mt_free_walk);
5360         } else {
5361                 mt_destroy_walk(enode, mt, true);
5362         }
5363 }
5364
5365 static void mas_wr_store_setup(struct ma_wr_state *wr_mas)
5366 {
5367         if (!mas_is_active(wr_mas->mas)) {
5368                 if (mas_is_start(wr_mas->mas))
5369                         return;
5370
5371                 if (unlikely(mas_is_paused(wr_mas->mas)))
5372                         goto reset;
5373
5374                 if (unlikely(mas_is_none(wr_mas->mas)))
5375                         goto reset;
5376
5377                 if (unlikely(mas_is_overflow(wr_mas->mas)))
5378                         goto reset;
5379
5380                 if (unlikely(mas_is_underflow(wr_mas->mas)))
5381                         goto reset;
5382         }
5383
5384         /*
5385          * A less strict version of mas_is_span_wr() where we allow spanning
5386          * writes within this node.  This is to stop partial walks in
5387          * mas_prealloc() from being reset.
5388          */
5389         if (wr_mas->mas->last > wr_mas->mas->max)
5390                 goto reset;
5391
5392         if (wr_mas->entry)
5393                 return;
5394
5395         if (mte_is_leaf(wr_mas->mas->node) &&
5396             wr_mas->mas->last == wr_mas->mas->max)
5397                 goto reset;
5398
5399         return;
5400
5401 reset:
5402         mas_reset(wr_mas->mas);
5403 }
5404
5405 /* Interface */
5406
5407 /**
5408  * mas_store() - Store an @entry.
5409  * @mas: The maple state.
5410  * @entry: The entry to store.
5411  *
5412  * The @mas->index and @mas->last is used to set the range for the @entry.
5413  * Note: The @mas should have pre-allocated entries to ensure there is memory to
5414  * store the entry.  Please see mas_expected_entries()/mas_destroy() for more details.
5415  *
5416  * Return: the first entry between mas->index and mas->last or %NULL.
5417  */
5418 void *mas_store(struct ma_state *mas, void *entry)
5419 {
5420         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5421
5422         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5423 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
5424         if (MAS_WARN_ON(mas, mas->index > mas->last))
5425                 pr_err("Error %lX > %lX %p\n", mas->index, mas->last, entry);
5426
5427         if (mas->index > mas->last) {
5428                 mas_set_err(mas, -EINVAL);
5429                 return NULL;
5430         }
5431
5432 #endif
5433
5434         /*
5435          * Storing is the same operation as insert with the added caveat that it
5436          * can overwrite entries.  Although this seems simple enough, one may
5437          * want to examine what happens if a single store operation was to
5438          * overwrite multiple entries within a self-balancing B-Tree.
5439          */
5440         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5441         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5442         return wr_mas.content;
5443 }
5444 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store);
5445
5446 /**
5447  * mas_store_gfp() - Store a value into the tree.
5448  * @mas: The maple state
5449  * @entry: The entry to store
5450  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations if necessary.
5451  *
5452  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
5453  * be allocated.
5454  */
5455 int mas_store_gfp(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5456 {
5457         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5458
5459         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5460         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5461 retry:
5462         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5463         if (unlikely(mas_nomem(mas, gfp)))
5464                 goto retry;
5465
5466         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5467                 return xa_err(mas->node);
5468
5469         return 0;
5470 }
5471 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_gfp);
5472
5473 /**
5474  * mas_store_prealloc() - Store a value into the tree using memory
5475  * preallocated in the maple state.
5476  * @mas: The maple state
5477  * @entry: The entry to store.
5478  */
5479 void mas_store_prealloc(struct ma_state *mas, void *entry)
5480 {
5481         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5482
5483         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5484         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5485         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5486         MAS_WR_BUG_ON(&wr_mas, mas_is_err(mas));
5487         mas_destroy(mas);
5488 }
5489 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_prealloc);
5490
5491 /**
5492  * mas_preallocate() - Preallocate enough nodes for a store operation
5493  * @mas: The maple state
5494  * @entry: The entry that will be stored
5495  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
5496  *
5497  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5498  */
5499 int mas_preallocate(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5500 {
5501         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5502         unsigned char node_size;
5503         int request = 1;
5504         int ret;
5505
5506
5507         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX))
5508                 goto ask_now;
5509
5510         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5511         wr_mas.content = mas_start(mas);
5512         /* Root expand */
5513         if (unlikely(mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)))
5514                 goto ask_now;
5515
5516         if (unlikely(!mas_wr_walk(&wr_mas))) {
5517                 /* Spanning store, use worst case for now */
5518                 request = 1 + mas_mt_height(mas) * 3;
5519                 goto ask_now;
5520         }
5521
5522         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
5523         /* Exact fit, no nodes needed. */
5524         if (wr_mas.r_min == mas->index && wr_mas.r_max == mas->last)
5525                 return 0;
5526
5527         mas_wr_end_piv(&wr_mas);
5528         node_size = mas_wr_new_end(&wr_mas);
5529
5530         /* Slot store, does not require additional nodes */
5531         if (node_size == mas->end) {
5532                 /* reuse node */
5533                 if (!mt_in_rcu(mas->tree))
5534                         return 0;
5535                 /* shifting boundary */
5536                 if (wr_mas.offset_end - mas->offset == 1)
5537                         return 0;
5538         }
5539
5540         if (node_size >= mt_slots[wr_mas.type]) {
5541                 /* Split, worst case for now. */
5542                 request = 1 + mas_mt_height(mas) * 2;
5543                 goto ask_now;
5544         }
5545
5546         /* New root needs a single node */
5547         if (unlikely(mte_is_root(mas->node)))
5548                 goto ask_now;
5549
5550         /* Potential spanning rebalance collapsing a node, use worst-case */
5551         if (node_size  - 1 <= mt_min_slots[wr_mas.type])
5552                 request = mas_mt_height(mas) * 2 - 1;
5553
5554         /* node store, slot store needs one node */
5555 ask_now:
5556         mas_node_count_gfp(mas, request, gfp);
5557         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5558         if (likely(!mas_is_err(mas)))
5559                 return 0;
5560
5561         mas_set_alloc_req(mas, 0);
5562         ret = xa_err(mas->node);
5563         mas_reset(mas);
5564         mas_destroy(mas);
5565         mas_reset(mas);
5566         return ret;
5567 }
5568 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_preallocate);
5569
5570 /*
5571  * mas_destroy() - destroy a maple state.
5572  * @mas: The maple state
5573  *
5574  * Upon completion, check the left-most node and rebalance against the node to
5575  * the right if necessary.  Frees any allocated nodes associated with this maple
5576  * state.
5577  */
5578 void mas_destroy(struct ma_state *mas)
5579 {
5580         struct maple_alloc *node;
5581         unsigned long total;
5582
5583         /*
5584          * When using mas_for_each() to insert an expected number of elements,
5585          * it is possible that the number inserted is less than the expected
5586          * number.  To fix an invalid final node, a check is performed here to
5587          * rebalance the previous node with the final node.
5588          */
5589         if (mas->mas_flags & MA_STATE_REBALANCE) {
5590                 unsigned char end;
5591
5592                 mas_start(mas);
5593                 mtree_range_walk(mas);
5594                 end = mas->end + 1;
5595                 if (end < mt_min_slot_count(mas->node) - 1)
5596                         mas_destroy_rebalance(mas, end);
5597
5598                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
5599         }
5600         mas->mas_flags &= ~(MA_STATE_BULK|MA_STATE_PREALLOC);
5601
5602         total = mas_allocated(mas);
5603         while (total) {
5604                 node = mas->alloc;
5605                 mas->alloc = node->slot[0];
5606                 if (node->node_count > 1) {
5607                         size_t count = node->node_count - 1;
5608
5609                         mt_free_bulk(count, (void __rcu **)&node->slot[1]);
5610                         total -= count;
5611                 }
5612                 mt_free_one(ma_mnode_ptr(node));
5613                 total--;
5614         }
5615
5616         mas->alloc = NULL;
5617 }
5618 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_destroy);
5619
5620 /*
5621  * mas_expected_entries() - Set the expected number of entries that will be inserted.
5622  * @mas: The maple state
5623  * @nr_entries: The number of expected entries.
5624  *
5625  * This will attempt to pre-allocate enough nodes to store the expected number
5626  * of entries.  The allocations will occur using the bulk allocator interface
5627  * for speed.  Please call mas_destroy() on the @mas after inserting the entries
5628  * to ensure any unused nodes are freed.
5629  *
5630  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5631  */
5632 int mas_expected_entries(struct ma_state *mas, unsigned long nr_entries)
5633 {
5634         int nonleaf_cap = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 2;
5635         struct maple_enode *enode = mas->node;
5636         int nr_nodes;
5637         int ret;
5638
5639         /*
5640          * Sometimes it is necessary to duplicate a tree to a new tree, such as
5641          * forking a process and duplicating the VMAs from one tree to a new
5642          * tree.  When such a situation arises, it is known that the new tree is
5643          * not going to be used until the entire tree is populated.  For
5644          * performance reasons, it is best to use a bulk load with RCU disabled.
5645          * This allows for optimistic splitting that favours the left and reuse
5646          * of nodes during the operation.
5647          */
5648
5649         /* Optimize splitting for bulk insert in-order */
5650         mas->mas_flags |= MA_STATE_BULK;
5651
5652         /*
5653          * Avoid overflow, assume a gap between each entry and a trailing null.
5654          * If this is wrong, it just means allocation can happen during
5655          * insertion of entries.
5656          */
5657         nr_nodes = max(nr_entries, nr_entries * 2 + 1);
5658         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
5659                 nonleaf_cap = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2;
5660
5661         /* Leaves; reduce slots to keep space for expansion */
5662         nr_nodes = DIV_ROUND_UP(nr_nodes, MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2);
5663         /* Internal nodes */
5664         nr_nodes += DIV_ROUND_UP(nr_nodes, nonleaf_cap);
5665         /* Add working room for split (2 nodes) + new parents */
5666         mas_node_count_gfp(mas, nr_nodes + 3, GFP_KERNEL);
5667
5668         /* Detect if allocations run out */
5669         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5670
5671         if (!mas_is_err(mas))
5672                 return 0;
5673
5674         ret = xa_err(mas->node);
5675         mas->node = enode;
5676         mas_destroy(mas);
5677         return ret;
5678
5679 }
5680 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_expected_entries);
5681
5682 static bool mas_next_setup(struct ma_state *mas, unsigned long max,
5683                 void **entry)
5684 {
5685         bool was_none = mas_is_none(mas);
5686
5687         if (unlikely(mas->last >= max)) {
5688                 mas->status = ma_overflow;
5689                 return true;
5690         }
5691
5692         switch (mas->status) {
5693         case ma_active:
5694                 return false;
5695         case ma_none:
5696                 fallthrough;
5697         case ma_pause:
5698                 mas->status = ma_start;
5699                 fallthrough;
5700         case ma_start:
5701                 mas_walk(mas); /* Retries on dead nodes handled by mas_walk */
5702                 break;
5703         case ma_overflow:
5704                 /* Overflowed before, but the max changed */
5705                 mas->status = ma_active;
5706                 break;
5707         case ma_underflow:
5708                 /* The user expects the mas to be one before where it is */
5709                 mas->status = ma_active;
5710                 *entry = mas_walk(mas);
5711                 if (*entry)
5712                         return true;
5713                 break;
5714         case ma_root:
5715                 break;
5716         case ma_error:
5717                 return true;
5718         }
5719
5720         if (likely(mas_is_active(mas))) /* Fast path */
5721                 return false;
5722
5723         if (mas_is_ptr(mas)) {
5724                 *entry = NULL;
5725                 if (was_none && mas->index == 0) {
5726                         mas->index = mas->last = 0;
5727                         return true;
5728                 }
5729                 mas->index = 1;
5730                 mas->last = ULONG_MAX;
5731                 mas->status = ma_none;
5732                 return true;
5733         }
5734
5735         if (mas_is_none(mas))
5736                 return true;
5737
5738         return false;
5739 }
5740
5741 /**
5742  * mas_next() - Get the next entry.
5743  * @mas: The maple state
5744  * @max: The maximum index to check.
5745  *
5746  * Returns the next entry after @mas->index.
5747  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5748  * Can return the zero entry.
5749  *
5750  * Return: The next entry or %NULL
5751  */
5752 void *mas_next(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5753 {
5754         void *entry = NULL;
5755
5756         if (mas_next_setup(mas, max, &entry))
5757                 return entry;
5758
5759         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_slot */
5760         return mas_next_slot(mas, max, false);
5761 }
5762 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next);
5763
5764 /**
5765  * mas_next_range() - Advance the maple state to the next range
5766  * @mas: The maple state
5767  * @max: The maximum index to check.
5768  *
5769  * Sets @mas->index and @mas->last to the range.
5770  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5771  * Can return the zero entry.
5772  *
5773  * Return: The next entry or %NULL
5774  */
5775 void *mas_next_range(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5776 {
5777         void *entry = NULL;
5778
5779         if (mas_next_setup(mas, max, &entry))
5780                 return entry;
5781
5782         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_slot */
5783         return mas_next_slot(mas, max, true);
5784 }
5785 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next_range);
5786
5787 /**
5788  * mt_next() - get the next value in the maple tree
5789  * @mt: The maple tree
5790  * @index: The start index
5791  * @max: The maximum index to check
5792  *
5793  * Takes RCU read lock internally to protect the search, which does not
5794  * protect the returned pointer after dropping RCU read lock.
5795  * See also: Documentation/core-api/maple_tree.rst
5796  *
5797  * Return: The entry higher than @index or %NULL if nothing is found.
5798  */
5799 void *mt_next(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long max)
5800 {
5801         void *entry = NULL;
5802         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5803
5804         rcu_read_lock();
5805         entry = mas_next(&mas, max);
5806         rcu_read_unlock();
5807         return entry;
5808 }
5809 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_next);
5810
5811 static bool mas_prev_setup(struct ma_state *mas, unsigned long min, void **entry)
5812 {
5813         if (unlikely(mas->index <= min)) {
5814                 mas->status = ma_underflow;
5815                 return true;
5816         }
5817
5818         switch (mas->status) {
5819         case ma_active:
5820                 return false;
5821         case ma_start:
5822                 break;
5823         case ma_none:
5824                 fallthrough;
5825         case ma_pause:
5826                 mas->status = ma_start;
5827                 break;
5828         case ma_underflow:
5829                 /* underflowed before but the min changed */
5830                 mas->status = ma_active;
5831                 break;
5832         case ma_overflow:
5833                 /* User expects mas to be one after where it is */
5834                 mas->status = ma_active;
5835                 *entry = mas_walk(mas);
5836                 if (*entry)
5837                         return true;
5838                 break;
5839         case ma_root:
5840                 break;
5841         case ma_error:
5842                 return true;
5843         }
5844
5845         if (mas_is_start(mas))
5846                 mas_walk(mas);
5847
5848         if (unlikely(mas_is_ptr(mas))) {
5849                 if (!mas->index) {
5850                         mas->status = ma_none;
5851                         return true;
5852                 }
5853                 mas->index = mas->last = 0;
5854                 *entry = mas_root(mas);
5855                 return true;
5856         }
5857
5858         if (mas_is_none(mas)) {
5859                 if (mas->index) {
5860                         /* Walked to out-of-range pointer? */
5861                         mas->index = mas->last = 0;
5862                         mas->status = ma_root;
5863                         *entry = mas_root(mas);
5864                         return true;
5865                 }
5866                 return true;
5867         }
5868
5869         return false;
5870 }
5871
5872 /**
5873  * mas_prev() - Get the previous entry
5874  * @mas: The maple state
5875  * @min: The minimum value to check.
5876  *
5877  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5878  * Will reset mas to ma_start if the status is ma_none.  Will stop on not
5879  * searchable nodes.
5880  *
5881  * Return: the previous value or %NULL.
5882  */
5883 void *mas_prev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
5884 {
5885         void *entry = NULL;
5886
5887         if (mas_prev_setup(mas, min, &entry))
5888                 return entry;
5889
5890         return mas_prev_slot(mas, min, false);
5891 }
5892 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev);
5893
5894 /**
5895  * mas_prev_range() - Advance to the previous range
5896  * @mas: The maple state
5897  * @min: The minimum value to check.
5898  *
5899  * Sets @mas->index and @mas->last to the range.
5900  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5901  * Will reset mas to ma_start if the node is ma_none.  Will stop on not
5902  * searchable nodes.
5903  *
5904  * Return: the previous value or %NULL.
5905  */
5906 void *mas_prev_range(struct ma_state *mas, unsigned long min)
5907 {
5908         void *entry = NULL;
5909
5910         if (mas_prev_setup(mas, min, &entry))
5911                 return entry;
5912
5913         return mas_prev_slot(mas, min, true);
5914 }
5915 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev_range);
5916
5917 /**
5918  * mt_prev() - get the previous value in the maple tree
5919  * @mt: The maple tree
5920  * @index: The start index
5921  * @min: The minimum index to check
5922  *
5923  * Takes RCU read lock internally to protect the search, which does not
5924  * protect the returned pointer after dropping RCU read lock.
5925  * See also: Documentation/core-api/maple_tree.rst
5926  *
5927  * Return: The entry before @index or %NULL if nothing is found.
5928  */
5929 void *mt_prev(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long min)
5930 {
5931         void *entry = NULL;
5932         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5933
5934         rcu_read_lock();
5935         entry = mas_prev(&mas, min);
5936         rcu_read_unlock();
5937         return entry;
5938 }
5939 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_prev);
5940
5941 /**
5942  * mas_pause() - Pause a mas_find/mas_for_each to drop the lock.
5943  * @mas: The maple state to pause
5944  *
5945  * Some users need to pause a walk and drop the lock they're holding in
5946  * order to yield to a higher priority thread or carry out an operation
5947  * on an entry.  Those users should call this function before they drop
5948  * the lock.  It resets the @mas to be suitable for the next iteration
5949  * of the loop after the user has reacquired the lock.  If most entries
5950  * found during a walk require you to call mas_pause(), the mt_for_each()
5951  * iterator may be more appropriate.
5952  *
5953  */
5954 void mas_pause(struct ma_state *mas)
5955 {
5956         mas->status = ma_pause;
5957         mas->node = NULL;
5958 }
5959 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_pause);
5960
5961 /**
5962  * mas_find_setup() - Internal function to set up mas_find*().
5963  * @mas: The maple state
5964  * @max: The maximum index
5965  * @entry: Pointer to the entry
5966  *
5967  * Returns: True if entry is the answer, false otherwise.
5968  */
5969 static __always_inline bool mas_find_setup(struct ma_state *mas, unsigned long max, void **entry)
5970 {
5971         switch (mas->status) {
5972         case ma_active:
5973                 if (mas->last < max)
5974                         return false;
5975                 return true;
5976         case ma_start:
5977                 break;
5978         case ma_pause:
5979                 if (unlikely(mas->last >= max))
5980                         return true;
5981
5982                 mas->index = ++mas->last;
5983                 mas->status = ma_start;
5984                 break;
5985         case ma_none:
5986                 if (unlikely(mas->last >= max))
5987                         return true;
5988
5989                 mas->index = mas->last;
5990                 mas->status = ma_start;
5991                 break;
5992         case ma_underflow:
5993                 /* mas is pointing at entry before unable to go lower */
5994                 if (unlikely(mas->index >= max)) {
5995                         mas->status = ma_overflow;
5996                         return true;
5997                 }
5998
5999                 mas->status = ma_active;
6000                 *entry = mas_walk(mas);
6001                 if (*entry)
6002                         return true;
6003                 break;
6004         case ma_overflow:
6005                 if (unlikely(mas->last >= max))
6006                         return true;
6007
6008                 mas->status = ma_active;
6009                 *entry = mas_walk(mas);
6010                 if (*entry)
6011                         return true;
6012                 break;
6013         case ma_root:
6014                 break;
6015         case ma_error:
6016                 return true;
6017         }
6018
6019         if (mas_is_start(mas)) {
6020                 /* First run or continue */
6021                 if (mas->index > max)
6022                         return true;
6023
6024                 *entry = mas_walk(mas);
6025                 if (*entry)
6026                         return true;
6027
6028         }
6029
6030         if (unlikely(mas_is_ptr(mas)))
6031                 goto ptr_out_of_range;
6032
6033         if (unlikely(mas_is_none(mas)))
6034                 return true;
6035
6036         if (mas->index == max)
6037                 return true;
6038
6039         return false;
6040
6041 ptr_out_of_range:
6042         mas->status = ma_none;
6043         mas->index = 1;
6044         mas->last = ULONG_MAX;
6045         return true;
6046 }
6047
6048 /**
6049  * mas_find() - On the first call, find the entry at or after mas->index up to
6050  * %max.  Otherwise, find the entry after mas->index.
6051  * @mas: The maple state
6052  * @max: The maximum value to check.
6053  *
6054  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6055  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6056  * May set @mas->status to ma_overflow.
6057  *
6058  * Return: The entry or %NULL.
6059  */
6060 void *mas_find(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6061 {
6062         void *entry = NULL;
6063
6064         if (mas_find_setup(mas, max, &entry))
6065                 return entry;
6066
6067         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_slot */
6068         entry = mas_next_slot(mas, max, false);
6069         /* Ignore overflow */
6070         mas->status = ma_active;
6071         return entry;
6072 }
6073 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find);
6074
6075 /**
6076  * mas_find_range() - On the first call, find the entry at or after
6077  * mas->index up to %max.  Otherwise, advance to the next slot mas->index.
6078  * @mas: The maple state
6079  * @max: The maximum value to check.
6080  *
6081  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6082  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6083  * May set @mas->status to ma_overflow.
6084  *
6085  * Return: The entry or %NULL.
6086  */
6087 void *mas_find_range(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6088 {
6089         void *entry = NULL;
6090
6091         if (mas_find_setup(mas, max, &entry))
6092                 return entry;
6093
6094         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_slot */
6095         return mas_next_slot(mas, max, true);
6096 }
6097 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_range);
6098
6099 /**
6100  * mas_find_rev_setup() - Internal function to set up mas_find_*_rev()
6101  * @mas: The maple state
6102  * @min: The minimum index
6103  * @entry: Pointer to the entry
6104  *
6105  * Returns: True if entry is the answer, false otherwise.
6106  */
6107 static bool mas_find_rev_setup(struct ma_state *mas, unsigned long min,
6108                 void **entry)
6109 {
6110
6111         switch (mas->status) {
6112         case ma_active:
6113                 goto active;
6114         case ma_start:
6115                 break;
6116         case ma_pause:
6117                 if (unlikely(mas->index <= min)) {
6118                         mas->status = ma_underflow;
6119                         return true;
6120                 }
6121                 mas->last = --mas->index;
6122                 mas->status = ma_start;
6123                 break;
6124         case ma_none:
6125                 if (mas->index <= min)
6126                         goto none;
6127
6128                 mas->last = mas->index;
6129                 mas->status = ma_start;
6130                 break;
6131         case ma_overflow: /* user expects the mas to be one after where it is */
6132                 if (unlikely(mas->index <= min)) {
6133                         mas->status = ma_underflow;
6134                         return true;
6135                 }
6136
6137                 mas->status = ma_active;
6138                 break;
6139         case ma_underflow: /* user expects the mas to be one before where it is */
6140                 if (unlikely(mas->index <= min))
6141                         return true;
6142
6143                 mas->status = ma_active;
6144                 break;
6145         case ma_root:
6146                 break;
6147         case ma_error:
6148                 return true;
6149         }
6150
6151         if (mas_is_start(mas)) {
6152                 /* First run or continue */
6153                 if (mas->index < min)
6154                         return true;
6155
6156                 *entry = mas_walk(mas);
6157                 if (*entry)
6158                         return true;
6159         }
6160
6161         if (unlikely(mas_is_ptr(mas)))
6162                 goto none;
6163
6164         if (unlikely(mas_is_none(mas))) {
6165                 /*
6166                  * Walked to the location, and there was nothing so the previous
6167                  * location is 0.
6168                  */
6169                 mas->last = mas->index = 0;
6170                 mas->status = ma_root;
6171                 *entry = mas_root(mas);
6172                 return true;
6173         }
6174
6175 active:
6176         if (mas->index < min)
6177                 return true;
6178
6179         return false;
6180
6181 none:
6182         mas->status = ma_none;
6183         return true;
6184 }
6185
6186 /**
6187  * mas_find_rev: On the first call, find the first non-null entry at or below
6188  * mas->index down to %min.  Otherwise find the first non-null entry below
6189  * mas->index down to %min.
6190  * @mas: The maple state
6191  * @min: The minimum value to check.
6192  *
6193  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6194  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6195  * May set @mas->status to ma_underflow.
6196  *
6197  * Return: The entry or %NULL.
6198  */
6199 void *mas_find_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6200 {
6201         void *entry = NULL;
6202
6203         if (mas_find_rev_setup(mas, min, &entry))
6204                 return entry;
6205
6206         /* Retries on dead nodes handled by mas_prev_slot */
6207         return mas_prev_slot(mas, min, false);
6208
6209 }
6210 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_rev);
6211
6212 /**
6213  * mas_find_range_rev: On the first call, find the first non-null entry at or
6214  * below mas->index down to %min.  Otherwise advance to the previous slot after
6215  * mas->index down to %min.
6216  * @mas: The maple state
6217  * @min: The minimum value to check.
6218  *
6219  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6220  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6221  * May set @mas->status to ma_underflow.
6222  *
6223  * Return: The entry or %NULL.
6224  */
6225 void *mas_find_range_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6226 {
6227         void *entry = NULL;
6228
6229         if (mas_find_rev_setup(mas, min, &entry))
6230                 return entry;
6231
6232         /* Retries on dead nodes handled by mas_prev_slot */
6233         return mas_prev_slot(mas, min, true);
6234 }
6235 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_range_rev);
6236
6237 /**
6238  * mas_erase() - Find the range in which index resides and erase the entire
6239  * range.
6240  * @mas: The maple state
6241  *
6242  * Must hold the write lock.
6243  * Searches for @mas->index, sets @mas->index and @mas->last to the range and
6244  * erases that range.
6245  *
6246  * Return: the entry that was erased or %NULL, @mas->index and @mas->last are updated.
6247  */
6248 void *mas_erase(struct ma_state *mas)
6249 {
6250         void *entry;
6251         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, NULL);
6252
6253         if (!mas_is_active(mas) || !mas_is_start(mas))
6254                 mas->status = ma_start;
6255
6256         /* Retry unnecessary when holding the write lock. */
6257         entry = mas_state_walk(mas);
6258         if (!entry)
6259                 return NULL;
6260
6261 write_retry:
6262         /* Must reset to ensure spanning writes of last slot are detected */
6263         mas_reset(mas);
6264         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
6265         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6266         if (mas_nomem(mas, GFP_KERNEL))
6267                 goto write_retry;
6268
6269         return entry;
6270 }
6271 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_erase);
6272
6273 /**
6274  * mas_nomem() - Check if there was an error allocating and do the allocation
6275  * if necessary If there are allocations, then free them.
6276  * @mas: The maple state
6277  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6278  * Return: true on allocation, false otherwise.
6279  */
6280 bool mas_nomem(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
6281         __must_hold(mas->tree->ma_lock)
6282 {
6283         if (likely(mas->node != MA_ERROR(-ENOMEM))) {
6284                 mas_destroy(mas);
6285                 return false;
6286         }
6287
6288         if (gfpflags_allow_blocking(gfp) && !mt_external_lock(mas->tree)) {
6289                 mtree_unlock(mas->tree);
6290                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6291                 mtree_lock(mas->tree);
6292         } else {
6293                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6294         }
6295
6296         if (!mas_allocated(mas))
6297                 return false;
6298
6299         mas->status = ma_start;
6300         return true;
6301 }
6302
6303 void __init maple_tree_init(void)
6304 {
6305         maple_node_cache = kmem_cache_create("maple_node",
6306                         sizeof(struct maple_node), sizeof(struct maple_node),
6307                         SLAB_PANIC, NULL);
6308 }
6309
6310 /**
6311  * mtree_load() - Load a value stored in a maple tree
6312  * @mt: The maple tree
6313  * @index: The index to load
6314  *
6315  * Return: the entry or %NULL
6316  */
6317 void *mtree_load(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6318 {
6319         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6320         void *entry;
6321
6322         trace_ma_read(__func__, &mas);
6323         rcu_read_lock();
6324 retry:
6325         entry = mas_start(&mas);
6326         if (unlikely(mas_is_none(&mas)))
6327                 goto unlock;
6328
6329         if (unlikely(mas_is_ptr(&mas))) {
6330                 if (index)
6331                         entry = NULL;
6332
6333                 goto unlock;
6334         }
6335
6336         entry = mtree_lookup_walk(&mas);
6337         if (!entry && unlikely(mas_is_start(&mas)))
6338                 goto retry;
6339 unlock:
6340         rcu_read_unlock();
6341         if (xa_is_zero(entry))
6342                 return NULL;
6343
6344         return entry;
6345 }
6346 EXPORT_SYMBOL(mtree_load);
6347
6348 /**
6349  * mtree_store_range() - Store an entry at a given range.
6350  * @mt: The maple tree
6351  * @index: The start of the range
6352  * @last: The end of the range
6353  * @entry: The entry to store
6354  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6355  *
6356  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6357  * be allocated.
6358  */
6359 int mtree_store_range(struct maple_tree *mt, unsigned long index,
6360                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6361 {
6362         MA_STATE(mas, mt, index, last);
6363         MA_WR_STATE(wr_mas, &mas, entry);
6364
6365         trace_ma_write(__func__, &mas, 0, entry);
6366         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6367                 return -EINVAL;
6368
6369         if (index > last)
6370                 return -EINVAL;
6371
6372         mtree_lock(mt);
6373 retry:
6374         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6375         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6376                 goto retry;
6377
6378         mtree_unlock(mt);
6379         if (mas_is_err(&mas))
6380                 return xa_err(mas.node);
6381
6382         return 0;
6383 }
6384 EXPORT_SYMBOL(mtree_store_range);
6385
6386 /**
6387  * mtree_store() - Store an entry at a given index.
6388  * @mt: The maple tree
6389  * @index: The index to store the value
6390  * @entry: The entry to store
6391  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6392  *
6393  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6394  * be allocated.
6395  */
6396 int mtree_store(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6397                  gfp_t gfp)
6398 {
6399         return mtree_store_range(mt, index, index, entry, gfp);
6400 }
6401 EXPORT_SYMBOL(mtree_store);
6402
6403 /**
6404  * mtree_insert_range() - Insert an entry at a given range if there is no value.
6405  * @mt: The maple tree
6406  * @first: The start of the range
6407  * @last: The end of the range
6408  * @entry: The entry to store
6409  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6410  *
6411  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6412  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6413  */
6414 int mtree_insert_range(struct maple_tree *mt, unsigned long first,
6415                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6416 {
6417         MA_STATE(ms, mt, first, last);
6418
6419         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6420                 return -EINVAL;
6421
6422         if (first > last)
6423                 return -EINVAL;
6424
6425         mtree_lock(mt);
6426 retry:
6427         mas_insert(&ms, entry);
6428         if (mas_nomem(&ms, gfp))
6429                 goto retry;
6430
6431         mtree_unlock(mt);
6432         if (mas_is_err(&ms))
6433                 return xa_err(ms.node);
6434
6435         return 0;
6436 }
6437 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert_range);
6438
6439 /**
6440  * mtree_insert() - Insert an entry at a given index if there is no value.
6441  * @mt: The maple tree
6442  * @index : The index to store the value
6443  * @entry: The entry to store
6444  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6445  *
6446  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6447  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6448  */
6449 int mtree_insert(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6450                  gfp_t gfp)
6451 {
6452         return mtree_insert_range(mt, index, index, entry, gfp);
6453 }
6454 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert);
6455
6456 int mtree_alloc_range(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6457                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6458                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6459 {
6460         int ret = 0;
6461
6462         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
6463         if (!mt_is_alloc(mt))
6464                 return -EINVAL;
6465
6466         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6467                 return -EINVAL;
6468
6469         mtree_lock(mt);
6470 retry:
6471         ret = mas_empty_area(&mas, min, max, size);
6472         if (ret)
6473                 goto unlock;
6474
6475         mas_insert(&mas, entry);
6476         /*
6477          * mas_nomem() may release the lock, causing the allocated area
6478          * to be unavailable, so try to allocate a free area again.
6479          */
6480         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6481                 goto retry;
6482
6483         if (mas_is_err(&mas))
6484                 ret = xa_err(mas.node);
6485         else
6486                 *startp = mas.index;
6487
6488 unlock:
6489         mtree_unlock(mt);
6490         return ret;
6491 }
6492 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_range);
6493
6494 /**
6495  * mtree_alloc_cyclic() - Find somewhere to store this entry in the tree.
6496  * @mt: The maple tree.
6497  * @startp: Pointer to ID.
6498  * @range_lo: Lower bound of range to search.
6499  * @range_hi: Upper bound of range to search.
6500  * @entry: The entry to store.
6501  * @next: Pointer to next ID to allocate.
6502  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6503  *
6504  * Finds an empty entry in @mt after @next, stores the new index into
6505  * the @id pointer, stores the entry at that index, then updates @next.
6506  *
6507  * @mt must be initialized with the MT_FLAGS_ALLOC_RANGE flag.
6508  *
6509  * Context: Any context.  Takes and releases the mt.lock.  May sleep if
6510  * the @gfp flags permit.
6511  *
6512  * Return: 0 if the allocation succeeded without wrapping, 1 if the
6513  * allocation succeeded after wrapping, -ENOMEM if memory could not be
6514  * allocated, -EINVAL if @mt cannot be used, or -EBUSY if there are no
6515  * free entries.
6516  */
6517 int mtree_alloc_cyclic(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6518                 void *entry, unsigned long range_lo, unsigned long range_hi,
6519                 unsigned long *next, gfp_t gfp)
6520 {
6521         int ret;
6522
6523         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
6524
6525         if (!mt_is_alloc(mt))
6526                 return -EINVAL;
6527         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6528                 return -EINVAL;
6529         mtree_lock(mt);
6530         ret = mas_alloc_cyclic(&mas, startp, entry, range_lo, range_hi,
6531                                next, gfp);
6532         mtree_unlock(mt);
6533         return ret;
6534 }
6535 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_cyclic);
6536
6537 int mtree_alloc_rrange(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6538                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6539                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6540 {
6541         int ret = 0;
6542
6543         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
6544         if (!mt_is_alloc(mt))
6545                 return -EINVAL;
6546
6547         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6548                 return -EINVAL;
6549
6550         mtree_lock(mt);
6551 retry:
6552         ret = mas_empty_area_rev(&mas, min, max, size);
6553         if (ret)
6554                 goto unlock;
6555
6556         mas_insert(&mas, entry);
6557         /*
6558          * mas_nomem() may release the lock, causing the allocated area
6559          * to be unavailable, so try to allocate a free area again.
6560          */
6561         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6562                 goto retry;
6563
6564         if (mas_is_err(&mas))
6565                 ret = xa_err(mas.node);
6566         else
6567                 *startp = mas.index;
6568
6569 unlock:
6570         mtree_unlock(mt);
6571         return ret;
6572 }
6573 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_rrange);
6574
6575 /**
6576  * mtree_erase() - Find an index and erase the entire range.
6577  * @mt: The maple tree
6578  * @index: The index to erase
6579  *
6580  * Erasing is the same as a walk to an entry then a store of a NULL to that
6581  * ENTIRE range.  In fact, it is implemented as such using the advanced API.
6582  *
6583  * Return: The entry stored at the @index or %NULL
6584  */
6585 void *mtree_erase(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6586 {
6587         void *entry = NULL;
6588
6589         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6590         trace_ma_op(__func__, &mas);
6591
6592         mtree_lock(mt);
6593         entry = mas_erase(&mas);
6594         mtree_unlock(mt);
6595
6596         return entry;
6597 }
6598 EXPORT_SYMBOL(mtree_erase);
6599
6600 /*
6601  * mas_dup_free() - Free an incomplete duplication of a tree.
6602  * @mas: The maple state of a incomplete tree.
6603  *
6604  * The parameter @mas->node passed in indicates that the allocation failed on
6605  * this node. This function frees all nodes starting from @mas->node in the
6606  * reverse order of mas_dup_build(). There is no need to hold the source tree
6607  * lock at this time.
6608  */
6609 static void mas_dup_free(struct ma_state *mas)
6610 {
6611         struct maple_node *node;
6612         enum maple_type type;
6613         void __rcu **slots;
6614         unsigned char count, i;
6615
6616         /* Maybe the first node allocation failed. */
6617         if (mas_is_none(mas))
6618                 return;
6619
6620         while (!mte_is_root(mas->node)) {
6621                 mas_ascend(mas);
6622                 if (mas->offset) {
6623                         mas->offset--;
6624                         do {
6625                                 mas_descend(mas);
6626                                 mas->offset = mas_data_end(mas);
6627                         } while (!mte_is_leaf(mas->node));
6628
6629                         mas_ascend(mas);
6630                 }
6631
6632                 node = mte_to_node(mas->node);
6633                 type = mte_node_type(mas->node);
6634                 slots = ma_slots(node, type);
6635                 count = mas_data_end(mas) + 1;
6636                 for (i = 0; i < count; i++)
6637                         ((unsigned long *)slots)[i] &= ~MAPLE_NODE_MASK;
6638                 mt_free_bulk(count, slots);
6639         }
6640
6641         node = mte_to_node(mas->node);
6642         mt_free_one(node);
6643 }
6644
6645 /*
6646  * mas_copy_node() - Copy a maple node and replace the parent.
6647  * @mas: The maple state of source tree.
6648  * @new_mas: The maple state of new tree.
6649  * @parent: The parent of the new node.
6650  *
6651  * Copy @mas->node to @new_mas->node, set @parent to be the parent of
6652  * @new_mas->node. If memory allocation fails, @mas is set to -ENOMEM.
6653  */
6654 static inline void mas_copy_node(struct ma_state *mas, struct ma_state *new_mas,
6655                 struct maple_pnode *parent)
6656 {
6657         struct maple_node *node = mte_to_node(mas->node);
6658         struct maple_node *new_node = mte_to_node(new_mas->node);
6659         unsigned long val;
6660
6661         /* Copy the node completely. */
6662         memcpy(new_node, node, sizeof(struct maple_node));
6663         /* Update the parent node pointer. */
6664         val = (unsigned long)node->parent & MAPLE_NODE_MASK;
6665         new_node->parent = ma_parent_ptr(val | (unsigned long)parent);
6666 }
6667
6668 /*
6669  * mas_dup_alloc() - Allocate child nodes for a maple node.
6670  * @mas: The maple state of source tree.
6671  * @new_mas: The maple state of new tree.
6672  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6673  *
6674  * This function allocates child nodes for @new_mas->node during the duplication
6675  * process. If memory allocation fails, @mas is set to -ENOMEM.
6676  */
6677 static inline void mas_dup_alloc(struct ma_state *mas, struct ma_state *new_mas,
6678                 gfp_t gfp)
6679 {
6680         struct maple_node *node = mte_to_node(mas->node);
6681         struct maple_node *new_node = mte_to_node(new_mas->node);
6682         enum maple_type type;
6683         unsigned char request, count, i;
6684         void __rcu **slots;
6685         void __rcu **new_slots;
6686         unsigned long val;
6687
6688         /* Allocate memory for child nodes. */
6689         type = mte_node_type(mas->node);
6690         new_slots = ma_slots(new_node, type);
6691         request = mas_data_end(mas) + 1;
6692         count = mt_alloc_bulk(gfp, request, (void **)new_slots);
6693         if (unlikely(count < request)) {
6694                 memset(new_slots, 0, request * sizeof(void *));
6695                 mas_set_err(mas, -ENOMEM);
6696                 return;
6697         }
6698
6699         /* Restore node type information in slots. */
6700         slots = ma_slots(node, type);
6701         for (i = 0; i < count; i++) {
6702                 val = (unsigned long)mt_slot_locked(mas->tree, slots, i);
6703                 val &= MAPLE_NODE_MASK;
6704                 ((unsigned long *)new_slots)[i] |= val;
6705         }
6706 }
6707
6708 /*
6709  * mas_dup_build() - Build a new maple tree from a source tree
6710  * @mas: The maple state of source tree, need to be in MAS_START state.
6711  * @new_mas: The maple state of new tree, need to be in MAS_START state.
6712  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6713  *
6714  * This function builds a new tree in DFS preorder. If the memory allocation
6715  * fails, the error code -ENOMEM will be set in @mas, and @new_mas points to the
6716  * last node. mas_dup_free() will free the incomplete duplication of a tree.
6717  *
6718  * Note that the attributes of the two trees need to be exactly the same, and the
6719  * new tree needs to be empty, otherwise -EINVAL will be set in @mas.
6720  */
6721 static inline void mas_dup_build(struct ma_state *mas, struct ma_state *new_mas,
6722                 gfp_t gfp)
6723 {
6724         struct maple_node *node;
6725         struct maple_pnode *parent = NULL;
6726         struct maple_enode *root;
6727         enum maple_type type;
6728
6729         if (unlikely(mt_attr(mas->tree) != mt_attr(new_mas->tree)) ||
6730             unlikely(!mtree_empty(new_mas->tree))) {
6731                 mas_set_err(mas, -EINVAL);
6732                 return;
6733         }
6734
6735         root = mas_start(mas);
6736         if (mas_is_ptr(mas) || mas_is_none(mas))
6737                 goto set_new_tree;
6738
6739         node = mt_alloc_one(gfp);
6740         if (!node) {
6741                 new_mas->status = ma_none;
6742                 mas_set_err(mas, -ENOMEM);
6743                 return;
6744         }
6745
6746         type = mte_node_type(mas->node);
6747         root = mt_mk_node(node, type);
6748         new_mas->node = root;
6749         new_mas->min = 0;
6750         new_mas->max = ULONG_MAX;
6751         root = mte_mk_root(root);
6752         while (1) {
6753                 mas_copy_node(mas, new_mas, parent);
6754                 if (!mte_is_leaf(mas->node)) {
6755                         /* Only allocate child nodes for non-leaf nodes. */
6756                         mas_dup_alloc(mas, new_mas, gfp);
6757                         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
6758                                 return;
6759                 } else {
6760                         /*
6761                          * This is the last leaf node and duplication is
6762                          * completed.
6763                          */
6764                         if (mas->max == ULONG_MAX)
6765                                 goto done;
6766
6767                         /* This is not the last leaf node and needs to go up. */
6768                         do {
6769                                 mas_ascend(mas);
6770                                 mas_ascend(new_mas);
6771                         } while (mas->offset == mas_data_end(mas));
6772
6773                         /* Move to the next subtree. */
6774                         mas->offset++;
6775                         new_mas->offset++;
6776                 }
6777
6778                 mas_descend(mas);
6779                 parent = ma_parent_ptr(mte_to_node(new_mas->node));
6780                 mas_descend(new_mas);
6781                 mas->offset = 0;
6782                 new_mas->offset = 0;
6783         }
6784 done:
6785         /* Specially handle the parent of the root node. */
6786         mte_to_node(root)->parent = ma_parent_ptr(mas_tree_parent(new_mas));
6787 set_new_tree:
6788         /* Make them the same height */
6789         new_mas->tree->ma_flags = mas->tree->ma_flags;
6790         rcu_assign_pointer(new_mas->tree->ma_root, root);
6791 }
6792
6793 /**
6794  * __mt_dup(): Duplicate an entire maple tree
6795  * @mt: The source maple tree
6796  * @new: The new maple tree
6797  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6798  *
6799  * This function duplicates a maple tree in Depth-First Search (DFS) pre-order
6800  * traversal. It uses memcpy() to copy nodes in the source tree and allocate
6801  * new child nodes in non-leaf nodes. The new node is exactly the same as the
6802  * source node except for all the addresses stored in it. It will be faster than
6803  * traversing all elements in the source tree and inserting them one by one into
6804  * the new tree.
6805  * The user needs to ensure that the attributes of the source tree and the new
6806  * tree are the same, and the new tree needs to be an empty tree, otherwise
6807  * -EINVAL will be returned.
6808  * Note that the user needs to manually lock the source tree and the new tree.
6809  *
6810  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated, -EINVAL If
6811  * the attributes of the two trees are different or the new tree is not an empty
6812  * tree.
6813  */
6814 int __mt_dup(struct maple_tree *mt, struct maple_tree *new, gfp_t gfp)
6815 {
6816         int ret = 0;
6817         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
6818         MA_STATE(new_mas, new, 0, 0);
6819
6820         mas_dup_build(&mas, &new_mas, gfp);
6821         if (unlikely(mas_is_err(&mas))) {
6822                 ret = xa_err(mas.node);
6823                 if (ret == -ENOMEM)
6824                         mas_dup_free(&new_mas);
6825         }
6826
6827         return ret;
6828 }
6829 EXPORT_SYMBOL(__mt_dup);
6830
6831 /**
6832  * mtree_dup(): Duplicate an entire maple tree
6833  * @mt: The source maple tree
6834  * @new: The new maple tree
6835  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6836  *
6837  * This function duplicates a maple tree in Depth-First Search (DFS) pre-order
6838  * traversal. It uses memcpy() to copy nodes in the source tree and allocate
6839  * new child nodes in non-leaf nodes. The new node is exactly the same as the
6840  * source node except for all the addresses stored in it. It will be faster than
6841  * traversing all elements in the source tree and inserting them one by one into
6842  * the new tree.
6843  * The user needs to ensure that the attributes of the source tree and the new
6844  * tree are the same, and the new tree needs to be an empty tree, otherwise
6845  * -EINVAL will be returned.
6846  *
6847  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated, -EINVAL If
6848  * the attributes of the two trees are different or the new tree is not an empty
6849  * tree.
6850  */
6851 int mtree_dup(struct maple_tree *mt, struct maple_tree *new, gfp_t gfp)
6852 {
6853         int ret = 0;
6854         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
6855         MA_STATE(new_mas, new, 0, 0);
6856
6857         mas_lock(&new_mas);
6858         mas_lock_nested(&mas, SINGLE_DEPTH_NESTING);
6859         mas_dup_build(&mas, &new_mas, gfp);
6860         mas_unlock(&mas);
6861         if (unlikely(mas_is_err(&mas))) {
6862                 ret = xa_err(mas.node);
6863                 if (ret == -ENOMEM)
6864                         mas_dup_free(&new_mas);
6865         }
6866
6867         mas_unlock(&new_mas);
6868         return ret;
6869 }
6870 EXPORT_SYMBOL(mtree_dup);
6871
6872 /**
6873  * __mt_destroy() - Walk and free all nodes of a locked maple tree.
6874  * @mt: The maple tree
6875  *
6876  * Note: Does not handle locking.
6877  */
6878 void __mt_destroy(struct maple_tree *mt)
6879 {
6880         void *root = mt_root_locked(mt);
6881
6882         rcu_assign_pointer(mt->ma_root, NULL);
6883         if (xa_is_node(root))
6884                 mte_destroy_walk(root, mt);
6885
6886         mt->ma_flags = mt_attr(mt);
6887 }
6888 EXPORT_SYMBOL_GPL(__mt_destroy);
6889
6890 /**
6891  * mtree_destroy() - Destroy a maple tree
6892  * @mt: The maple tree
6893  *
6894  * Frees all resources used by the tree.  Handles locking.
6895  */
6896 void mtree_destroy(struct maple_tree *mt)
6897 {
6898         mtree_lock(mt);
6899         __mt_destroy(mt);
6900         mtree_unlock(mt);
6901 }
6902 EXPORT_SYMBOL(mtree_destroy);
6903
6904 /**
6905  * mt_find() - Search from the start up until an entry is found.
6906  * @mt: The maple tree
6907  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6908  * @max: The maximum value of the search range
6909  *
6910  * Takes RCU read lock internally to protect the search, which does not
6911  * protect the returned pointer after dropping RCU read lock.
6912  * See also: Documentation/core-api/maple_tree.rst
6913  *
6914  * In case that an entry is found @index is updated to point to the next
6915  * possible entry independent whether the found entry is occupying a
6916  * single index or a range if indices.
6917  *
6918  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6919  */
6920 void *mt_find(struct maple_tree *mt, unsigned long *index, unsigned long max)
6921 {
6922         MA_STATE(mas, mt, *index, *index);
6923         void *entry;
6924 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6925         unsigned long copy = *index;
6926 #endif
6927
6928         trace_ma_read(__func__, &mas);
6929
6930         if ((*index) > max)
6931                 return NULL;
6932
6933         rcu_read_lock();
6934 retry:
6935         entry = mas_state_walk(&mas);
6936         if (mas_is_start(&mas))
6937                 goto retry;
6938
6939         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6940                 entry = NULL;
6941
6942         if (entry)
6943                 goto unlock;
6944
6945         while (mas_is_active(&mas) && (mas.last < max)) {
6946                 entry = mas_next_entry(&mas, max);
6947                 if (likely(entry && !xa_is_zero(entry)))
6948                         break;
6949         }
6950
6951         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6952                 entry = NULL;
6953 unlock:
6954         rcu_read_unlock();
6955         if (likely(entry)) {
6956                 *index = mas.last + 1;
6957 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6958                 if (MT_WARN_ON(mt, (*index) && ((*index) <= copy)))
6959                         pr_err("index not increased! %lx <= %lx\n",
6960                                *index, copy);
6961 #endif
6962         }
6963
6964         return entry;
6965 }
6966 EXPORT_SYMBOL(mt_find);
6967
6968 /**
6969  * mt_find_after() - Search from the start up until an entry is found.
6970  * @mt: The maple tree
6971  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6972  * @max: The maximum value to check
6973  *
6974  * Same as mt_find() except that it checks @index for 0 before
6975  * searching. If @index == 0, the search is aborted. This covers a wrap
6976  * around of @index to 0 in an iterator loop.
6977  *
6978  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6979  */
6980 void *mt_find_after(struct maple_tree *mt, unsigned long *index,
6981                     unsigned long max)
6982 {
6983         if (!(*index))
6984                 return NULL;
6985
6986         return mt_find(mt, index, max);
6987 }
6988 EXPORT_SYMBOL(mt_find_after);
6989
6990 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6991 atomic_t maple_tree_tests_run;
6992 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_run);
6993 atomic_t maple_tree_tests_passed;
6994 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_passed);
6995
6996 #ifndef __KERNEL__
6997 extern void kmem_cache_set_non_kernel(struct kmem_cache *, unsigned int);
6998 void mt_set_non_kernel(unsigned int val)
6999 {
7000         kmem_cache_set_non_kernel(maple_node_cache, val);
7001 }
7002
7003 extern unsigned long kmem_cache_get_alloc(struct kmem_cache *);
7004 unsigned long mt_get_alloc_size(void)
7005 {
7006         return kmem_cache_get_alloc(maple_node_cache);
7007 }
7008
7009 extern void kmem_cache_zero_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
7010 void mt_zero_nr_tallocated(void)
7011 {
7012         kmem_cache_zero_nr_tallocated(maple_node_cache);
7013 }
7014
7015 extern unsigned int kmem_cache_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
7016 unsigned int mt_nr_tallocated(void)
7017 {
7018         return kmem_cache_nr_tallocated(maple_node_cache);
7019 }
7020
7021 extern unsigned int kmem_cache_nr_allocated(struct kmem_cache *);
7022 unsigned int mt_nr_allocated(void)
7023 {
7024         return kmem_cache_nr_allocated(maple_node_cache);
7025 }
7026
7027 void mt_cache_shrink(void)
7028 {
7029 }
7030 #else
7031 /*
7032  * mt_cache_shrink() - For testing, don't use this.
7033  *
7034  * Certain testcases can trigger an OOM when combined with other memory
7035  * debugging configuration options.  This function is used to reduce the
7036  * possibility of an out of memory even due to kmem_cache objects remaining
7037  * around for longer than usual.
7038  */
7039 void mt_cache_shrink(void)
7040 {
7041         kmem_cache_shrink(maple_node_cache);
7042
7043 }
7044 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_cache_shrink);
7045
7046 #endif /* not defined __KERNEL__ */
7047 /*
7048  * mas_get_slot() - Get the entry in the maple state node stored at @offset.
7049  * @mas: The maple state
7050  * @offset: The offset into the slot array to fetch.
7051  *
7052  * Return: The entry stored at @offset.
7053  */
7054 static inline struct maple_enode *mas_get_slot(struct ma_state *mas,
7055                 unsigned char offset)
7056 {
7057         return mas_slot(mas, ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node)),
7058                         offset);
7059 }
7060
7061 /* Depth first search, post-order */
7062 static void mas_dfs_postorder(struct ma_state *mas, unsigned long max)
7063 {
7064
7065         struct maple_enode *p, *mn = mas->node;
7066         unsigned long p_min, p_max;
7067
7068         mas_next_node(mas, mas_mn(mas), max);
7069         if (!mas_is_overflow(mas))
7070                 return;
7071
7072         if (mte_is_root(mn))
7073                 return;
7074
7075         mas->node = mn;
7076         mas_ascend(mas);
7077         do {
7078                 p = mas->node;
7079                 p_min = mas->min;
7080                 p_max = mas->max;
7081                 mas_prev_node(mas, 0);
7082         } while (!mas_is_underflow(mas));
7083
7084         mas->node = p;
7085         mas->max = p_max;
7086         mas->min = p_min;
7087 }
7088
7089 /* Tree validations */
7090 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
7091                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth,
7092                 enum mt_dump_format format);
7093 static void mt_dump_range(unsigned long min, unsigned long max,
7094                           unsigned int depth, enum mt_dump_format format)
7095 {
7096         static const char spaces[] = "                                ";
7097
7098         switch(format) {
7099         case mt_dump_hex:
7100                 if (min == max)
7101                         pr_info("%.*s%lx: ", depth * 2, spaces, min);
7102                 else
7103                         pr_info("%.*s%lx-%lx: ", depth * 2, spaces, min, max);
7104                 break;
7105         case mt_dump_dec:
7106                 if (min == max)
7107                         pr_info("%.*s%lu: ", depth * 2, spaces, min);
7108                 else
7109                         pr_info("%.*s%lu-%lu: ", depth * 2, spaces, min, max);
7110         }
7111 }
7112
7113 static void mt_dump_entry(void *entry, unsigned long min, unsigned long max,
7114                           unsigned int depth, enum mt_dump_format format)
7115 {
7116         mt_dump_range(min, max, depth, format);
7117
7118         if (xa_is_value(entry))
7119                 pr_cont("value %ld (0x%lx) [%p]\n", xa_to_value(entry),
7120                                 xa_to_value(entry), entry);
7121         else if (xa_is_zero(entry))
7122                 pr_cont("zero (%ld)\n", xa_to_internal(entry));
7123         else if (mt_is_reserved(entry))
7124                 pr_cont("UNKNOWN ENTRY (%p)\n", entry);
7125         else
7126                 pr_cont("%p\n", entry);
7127 }
7128
7129 static void mt_dump_range64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
7130                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth,
7131                 enum mt_dump_format format)
7132 {
7133         struct maple_range_64 *node = &mte_to_node(entry)->mr64;
7134         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
7135         unsigned long first = min;
7136         int i;
7137
7138         pr_cont(" contents: ");
7139         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1; i++) {
7140                 switch(format) {
7141                 case mt_dump_hex:
7142                         pr_cont("%p %lX ", node->slot[i], node->pivot[i]);
7143                         break;
7144                 case mt_dump_dec:
7145                         pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
7146                 }
7147         }
7148         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
7149         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS; i++) {
7150                 unsigned long last = max;
7151
7152                 if (i < (MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1))
7153                         last = node->pivot[i];
7154                 else if (!node->slot[i] && max != mt_node_max(entry))
7155                         break;
7156                 if (last == 0 && i > 0)
7157                         break;
7158                 if (leaf)
7159                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
7160                                         first, last, depth + 1, format);
7161                 else if (node->slot[i])
7162                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
7163                                         first, last, depth + 1, format);
7164
7165                 if (last == max)
7166                         break;
7167                 if (last > max) {
7168                         switch(format) {
7169                         case mt_dump_hex:
7170                                 pr_err("node %p last (%lx) > max (%lx) at pivot %d!\n",
7171                                         node, last, max, i);
7172                                 break;
7173                         case mt_dump_dec:
7174                                 pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
7175                                         node, last, max, i);
7176                         }
7177                 }
7178                 first = last + 1;
7179         }
7180 }
7181
7182 static void mt_dump_arange64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
7183         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth,
7184         enum mt_dump_format format)
7185 {
7186         struct maple_arange_64 *node = &mte_to_node(entry)->ma64;
7187         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
7188         unsigned long first = min;
7189         int i;
7190
7191         pr_cont(" contents: ");
7192         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++) {
7193                 switch (format) {
7194                 case mt_dump_hex:
7195                         pr_cont("%lx ", node->gap[i]);
7196                         break;
7197                 case mt_dump_dec:
7198                         pr_cont("%lu ", node->gap[i]);
7199                 }
7200         }
7201         pr_cont("| %02X %02X| ", node->meta.end, node->meta.gap);
7202         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1; i++) {
7203                 switch (format) {
7204                 case mt_dump_hex:
7205                         pr_cont("%p %lX ", node->slot[i], node->pivot[i]);
7206                         break;
7207                 case mt_dump_dec:
7208                         pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
7209                 }
7210         }
7211         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
7212         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++) {
7213                 unsigned long last = max;
7214
7215                 if (i < (MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1))
7216                         last = node->pivot[i];
7217                 else if (!node->slot[i])
7218                         break;
7219                 if (last == 0 && i > 0)
7220                         break;
7221                 if (leaf)
7222                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
7223                                         first, last, depth + 1, format);
7224                 else if (node->slot[i])
7225                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
7226                                         first, last, depth + 1, format);
7227
7228                 if (last == max)
7229                         break;
7230                 if (last > max) {
7231                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
7232                                         node, last, max, i);
7233                         break;
7234                 }
7235                 first = last + 1;
7236         }
7237 }
7238
7239 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
7240                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth,
7241                 enum mt_dump_format format)
7242 {
7243         struct maple_node *node = mte_to_node(entry);
7244         unsigned int type = mte_node_type(entry);
7245         unsigned int i;
7246
7247         mt_dump_range(min, max, depth, format);
7248
7249         pr_cont("node %p depth %d type %d parent %p", node, depth, type,
7250                         node ? node->parent : NULL);
7251         switch (type) {
7252         case maple_dense:
7253                 pr_cont("\n");
7254                 for (i = 0; i < MAPLE_NODE_SLOTS; i++) {
7255                         if (min + i > max)
7256                                 pr_cont("OUT OF RANGE: ");
7257                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
7258                                         min + i, min + i, depth, format);
7259                 }
7260                 break;
7261         case maple_leaf_64:
7262         case maple_range_64:
7263                 mt_dump_range64(mt, entry, min, max, depth, format);
7264                 break;
7265         case maple_arange_64:
7266                 mt_dump_arange64(mt, entry, min, max, depth, format);
7267                 break;
7268
7269         default:
7270                 pr_cont(" UNKNOWN TYPE\n");
7271         }
7272 }
7273
7274 void mt_dump(const struct maple_tree *mt, enum mt_dump_format format)
7275 {
7276         void *entry = rcu_dereference_check(mt->ma_root, mt_locked(mt));
7277
7278         pr_info("maple_tree(%p) flags %X, height %u root %p\n",
7279                  mt, mt->ma_flags, mt_height(mt), entry);
7280         if (!xa_is_node(entry))
7281                 mt_dump_entry(entry, 0, 0, 0, format);
7282         else if (entry)
7283                 mt_dump_node(mt, entry, 0, mt_node_max(entry), 0, format);
7284 }
7285 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_dump);
7286
7287 /*
7288  * Calculate the maximum gap in a node and check if that's what is reported in
7289  * the parent (unless root).
7290  */
7291 static void mas_validate_gaps(struct ma_state *mas)
7292 {
7293         struct maple_enode *mte = mas->node;
7294         struct maple_node *p_mn, *node = mte_to_node(mte);
7295         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
7296         unsigned long gap = 0, max_gap = 0;
7297         unsigned long p_end, p_start = mas->min;
7298         unsigned char p_slot, offset;
7299         unsigned long *gaps = NULL;
7300         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, mt);
7301         unsigned int i;
7302
7303         if (ma_is_dense(mt)) {
7304                 for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
7305                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
7306                                 if (gap > max_gap)
7307                                         max_gap = gap;
7308                                 gap = 0;
7309                                 continue;
7310                         }
7311                         gap++;
7312                 }
7313                 goto counted;
7314         }
7315
7316         gaps = ma_gaps(node, mt);
7317         for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
7318                 p_end = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, mt);
7319
7320                 if (!gaps) {
7321                         if (!mas_get_slot(mas, i))
7322                                 gap = p_end - p_start + 1;
7323                 } else {
7324                         void *entry = mas_get_slot(mas, i);
7325
7326                         gap = gaps[i];
7327                         MT_BUG_ON(mas->tree, !entry);
7328
7329                         if (gap > p_end - p_start + 1) {
7330                                 pr_err("%p[%u] %lu >= %lu - %lu + 1 (%lu)\n",
7331                                        mas_mn(mas), i, gap, p_end, p_start,
7332                                        p_end - p_start + 1);
7333                                 MT_BUG_ON(mas->tree, gap > p_end - p_start + 1);
7334                         }
7335                 }
7336
7337                 if (gap > max_gap)
7338                         max_gap = gap;
7339
7340                 p_start = p_end + 1;
7341                 if (p_end >= mas->max)
7342                         break;
7343         }
7344
7345 counted:
7346         if (mt == maple_arange_64) {
7347                 MT_BUG_ON(mas->tree, !gaps);
7348                 offset = ma_meta_gap(node);
7349                 if (offset > i) {
7350                         pr_err("gap offset %p[%u] is invalid\n", node, offset);
7351                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7352                 }
7353
7354                 if (gaps[offset] != max_gap) {
7355                         pr_err("gap %p[%u] is not the largest gap %lu\n",
7356                                node, offset, max_gap);
7357                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7358                 }
7359
7360                 for (i++ ; i < mt_slot_count(mte); i++) {
7361                         if (gaps[i] != 0) {
7362                                 pr_err("gap %p[%u] beyond node limit != 0\n",
7363                                        node, i);
7364                                 MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7365                         }
7366                 }
7367         }
7368
7369         if (mte_is_root(mte))
7370                 return;
7371
7372         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
7373         p_mn = mte_parent(mte);
7374         MT_BUG_ON(mas->tree, max_gap > mas->max);
7375         if (ma_gaps(p_mn, mas_parent_type(mas, mte))[p_slot] != max_gap) {
7376                 pr_err("gap %p[%u] != %lu\n", p_mn, p_slot, max_gap);
7377                 mt_dump(mas->tree, mt_dump_hex);
7378                 MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7379         }
7380 }
7381
7382 static void mas_validate_parent_slot(struct ma_state *mas)
7383 {
7384         struct maple_node *parent;
7385         struct maple_enode *node;
7386         enum maple_type p_type;
7387         unsigned char p_slot;
7388         void __rcu **slots;
7389         int i;
7390
7391         if (mte_is_root(mas->node))
7392                 return;
7393
7394         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
7395         p_type = mas_parent_type(mas, mas->node);
7396         parent = mte_parent(mas->node);
7397         slots = ma_slots(parent, p_type);
7398         MT_BUG_ON(mas->tree, mas_mn(mas) == parent);
7399
7400         /* Check prev/next parent slot for duplicate node entry */
7401
7402         for (i = 0; i < mt_slots[p_type]; i++) {
7403                 node = mas_slot(mas, slots, i);
7404                 if (i == p_slot) {
7405                         if (node != mas->node)
7406                                 pr_err("parent %p[%u] does not have %p\n",
7407                                         parent, i, mas_mn(mas));
7408                         MT_BUG_ON(mas->tree, node != mas->node);
7409                 } else if (node == mas->node) {
7410                         pr_err("Invalid child %p at parent %p[%u] p_slot %u\n",
7411                                mas_mn(mas), parent, i, p_slot);
7412                         MT_BUG_ON(mas->tree, node == mas->node);
7413                 }
7414         }
7415 }
7416
7417 static void mas_validate_child_slot(struct ma_state *mas)
7418 {
7419         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7420         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7421         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mas->node), type);
7422         struct maple_enode *child;
7423         unsigned char i;
7424
7425         if (mte_is_leaf(mas->node))
7426                 return;
7427
7428         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7429                 child = mas_slot(mas, slots, i);
7430
7431                 if (!child) {
7432                         pr_err("Non-leaf node lacks child at %p[%u]\n",
7433                                mas_mn(mas), i);
7434                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7435                 }
7436
7437                 if (mte_parent_slot(child) != i) {
7438                         pr_err("Slot error at %p[%u]: child %p has pslot %u\n",
7439                                mas_mn(mas), i, mte_to_node(child),
7440                                mte_parent_slot(child));
7441                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7442                 }
7443
7444                 if (mte_parent(child) != mte_to_node(mas->node)) {
7445                         pr_err("child %p has parent %p not %p\n",
7446                                mte_to_node(child), mte_parent(child),
7447                                mte_to_node(mas->node));
7448                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7449                 }
7450
7451                 if (i < mt_pivots[type] && pivots[i] == mas->max)
7452                         break;
7453         }
7454 }
7455
7456 /*
7457  * Validate all pivots are within mas->min and mas->max, check metadata ends
7458  * where the maximum ends and ensure there is no slots or pivots set outside of
7459  * the end of the data.
7460  */
7461 static void mas_validate_limits(struct ma_state *mas)
7462 {
7463         int i;
7464         unsigned long prev_piv = 0;
7465         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7466         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7467         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
7468
7469         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7470                 unsigned long piv;
7471
7472                 piv = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, type);
7473
7474                 if (!piv && (i != 0)) {
7475                         pr_err("Missing node limit pivot at %p[%u]",
7476                                mas_mn(mas), i);
7477                         MAS_WARN_ON(mas, 1);
7478                 }
7479
7480                 if (prev_piv > piv) {
7481                         pr_err("%p[%u] piv %lu < prev_piv %lu\n",
7482                                 mas_mn(mas), i, piv, prev_piv);
7483                         MAS_WARN_ON(mas, piv < prev_piv);
7484                 }
7485
7486                 if (piv < mas->min) {
7487                         pr_err("%p[%u] %lu < %lu\n", mas_mn(mas), i,
7488                                 piv, mas->min);
7489                         MAS_WARN_ON(mas, piv < mas->min);
7490                 }
7491                 if (piv > mas->max) {
7492                         pr_err("%p[%u] %lu > %lu\n", mas_mn(mas), i,
7493                                 piv, mas->max);
7494                         MAS_WARN_ON(mas, piv > mas->max);
7495                 }
7496                 prev_piv = piv;
7497                 if (piv == mas->max)
7498                         break;
7499         }
7500
7501         if (mas_data_end(mas) != i) {
7502                 pr_err("node%p: data_end %u != the last slot offset %u\n",
7503                        mas_mn(mas), mas_data_end(mas), i);
7504                 MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7505         }
7506
7507         for (i += 1; i < mt_slots[type]; i++) {
7508                 void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7509
7510                 if (entry && (i != mt_slots[type] - 1)) {
7511                         pr_err("%p[%u] should not have entry %p\n", mas_mn(mas),
7512                                i, entry);
7513                         MT_BUG_ON(mas->tree, entry != NULL);
7514                 }
7515
7516                 if (i < mt_pivots[type]) {
7517                         unsigned long piv = pivots[i];
7518
7519                         if (!piv)
7520                                 continue;
7521
7522                         pr_err("%p[%u] should not have piv %lu\n",
7523                                mas_mn(mas), i, piv);
7524                         MAS_WARN_ON(mas, i < mt_pivots[type] - 1);
7525                 }
7526         }
7527 }
7528
7529 static void mt_validate_nulls(struct maple_tree *mt)
7530 {
7531         void *entry, *last = (void *)1;
7532         unsigned char offset = 0;
7533         void __rcu **slots;
7534         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7535
7536         mas_start(&mas);
7537         if (mas_is_none(&mas) || (mas_is_ptr(&mas)))
7538                 return;
7539
7540         while (!mte_is_leaf(mas.node))
7541                 mas_descend(&mas);
7542
7543         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), mte_node_type(mas.node));
7544         do {
7545                 entry = mas_slot(&mas, slots, offset);
7546                 if (!last && !entry) {
7547                         pr_err("Sequential nulls end at %p[%u]\n",
7548                                 mas_mn(&mas), offset);
7549                 }
7550                 MT_BUG_ON(mt, !last && !entry);
7551                 last = entry;
7552                 if (offset == mas_data_end(&mas)) {
7553                         mas_next_node(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX);
7554                         if (mas_is_overflow(&mas))
7555                                 return;
7556                         offset = 0;
7557                         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node),
7558                                          mte_node_type(mas.node));
7559                 } else {
7560                         offset++;
7561                 }
7562
7563         } while (!mas_is_overflow(&mas));
7564 }
7565
7566 /*
7567  * validate a maple tree by checking:
7568  * 1. The limits (pivots are within mas->min to mas->max)
7569  * 2. The gap is correctly set in the parents
7570  */
7571 void mt_validate(struct maple_tree *mt)
7572 {
7573         unsigned char end;
7574
7575         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7576         rcu_read_lock();
7577         mas_start(&mas);
7578         if (!mas_is_active(&mas))
7579                 goto done;
7580
7581         while (!mte_is_leaf(mas.node))
7582                 mas_descend(&mas);
7583
7584         while (!mas_is_overflow(&mas)) {
7585                 MAS_WARN_ON(&mas, mte_dead_node(mas.node));
7586                 end = mas_data_end(&mas);
7587                 if (MAS_WARN_ON(&mas, (end < mt_min_slot_count(mas.node)) &&
7588                                 (mas.max != ULONG_MAX))) {
7589                         pr_err("Invalid size %u of %p\n", end, mas_mn(&mas));
7590                 }
7591
7592                 mas_validate_parent_slot(&mas);
7593                 mas_validate_limits(&mas);
7594                 mas_validate_child_slot(&mas);
7595                 if (mt_is_alloc(mt))
7596                         mas_validate_gaps(&mas);
7597                 mas_dfs_postorder(&mas, ULONG_MAX);
7598         }
7599         mt_validate_nulls(mt);
7600 done:
7601         rcu_read_unlock();
7602
7603 }
7604 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_validate);
7605
7606 void mas_dump(const struct ma_state *mas)
7607 {
7608         pr_err("MAS: tree=%p enode=%p ", mas->tree, mas->node);
7609         switch (mas->status) {
7610         case ma_active:
7611                 pr_err("(ma_active)");
7612                 break;
7613         case ma_none:
7614                 pr_err("(ma_none)");
7615                 break;
7616         case ma_root:
7617                 pr_err("(ma_root)");
7618                 break;
7619         case ma_start:
7620                 pr_err("(ma_start) ");
7621                 break;
7622         case ma_pause:
7623                 pr_err("(ma_pause) ");
7624                 break;
7625         case ma_overflow:
7626                 pr_err("(ma_overflow) ");
7627                 break;
7628         case ma_underflow:
7629                 pr_err("(ma_underflow) ");
7630                 break;
7631         case ma_error:
7632                 pr_err("(ma_error) ");
7633                 break;
7634         }
7635
7636         pr_err("[%u/%u] index=%lx last=%lx\n", mas->offset, mas->end,
7637                mas->index, mas->last);
7638         pr_err("     min=%lx max=%lx alloc=%p, depth=%u, flags=%x\n",
7639                mas->min, mas->max, mas->alloc, mas->depth, mas->mas_flags);
7640         if (mas->index > mas->last)
7641                 pr_err("Check index & last\n");
7642 }
7643 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_dump);
7644
7645 void mas_wr_dump(const struct ma_wr_state *wr_mas)
7646 {
7647         pr_err("WR_MAS: node=%p r_min=%lx r_max=%lx\n",
7648                wr_mas->node, wr_mas->r_min, wr_mas->r_max);
7649         pr_err("        type=%u off_end=%u, node_end=%u, end_piv=%lx\n",
7650                wr_mas->type, wr_mas->offset_end, wr_mas->mas->end,
7651                wr_mas->end_piv);
7652 }
7653 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_wr_dump);
7654
7655 #endif /* CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE */