OSDN Git Service

net: hns3: Support query tx timeout threshold by debugfs
[tomoyo/tomoyo-test1.git] / lib / maple_tree.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
2 /*
3  * Maple Tree implementation
4  * Copyright (c) 2018-2022 Oracle Corporation
5  * Authors: Liam R. Howlett <Liam.Howlett@oracle.com>
6  *          Matthew Wilcox <willy@infradead.org>
7  */
8
9 /*
10  * DOC: Interesting implementation details of the Maple Tree
11  *
12  * Each node type has a number of slots for entries and a number of slots for
13  * pivots.  In the case of dense nodes, the pivots are implied by the position
14  * and are simply the slot index + the minimum of the node.
15  *
16  * In regular B-Tree terms, pivots are called keys.  The term pivot is used to
17  * indicate that the tree is specifying ranges,  Pivots may appear in the
18  * subtree with an entry attached to the value where as keys are unique to a
19  * specific position of a B-tree.  Pivot values are inclusive of the slot with
20  * the same index.
21  *
22  *
23  * The following illustrates the layout of a range64 nodes slots and pivots.
24  *
25  *
26  *  Slots -> | 0 | 1 | 2 | ... | 12 | 13 | 14 | 15 |
27  *           ┬   ┬   ┬   ┬     ┬    ┬    ┬    ┬    ┬
28  *           │   │   │   │     │    │    │    │    └─ Implied maximum
29  *           │   │   │   │     │    │    │    └─ Pivot 14
30  *           │   │   │   │     │    │    └─ Pivot 13
31  *           │   │   │   │     │    └─ Pivot 12
32  *           │   │   │   │     └─ Pivot 11
33  *           │   │   │   └─ Pivot 2
34  *           │   │   └─ Pivot 1
35  *           │   └─ Pivot 0
36  *           └─  Implied minimum
37  *
38  * Slot contents:
39  *  Internal (non-leaf) nodes contain pointers to other nodes.
40  *  Leaf nodes contain entries.
41  *
42  * The location of interest is often referred to as an offset.  All offsets have
43  * a slot, but the last offset has an implied pivot from the node above (or
44  * UINT_MAX for the root node.
45  *
46  * Ranges complicate certain write activities.  When modifying any of
47  * the B-tree variants, it is known that one entry will either be added or
48  * deleted.  When modifying the Maple Tree, one store operation may overwrite
49  * the entire data set, or one half of the tree, or the middle half of the tree.
50  *
51  */
52
53
54 #include <linux/maple_tree.h>
55 #include <linux/xarray.h>
56 #include <linux/types.h>
57 #include <linux/export.h>
58 #include <linux/slab.h>
59 #include <linux/limits.h>
60 #include <asm/barrier.h>
61
62 #define CREATE_TRACE_POINTS
63 #include <trace/events/maple_tree.h>
64
65 #define MA_ROOT_PARENT 1
66
67 /*
68  * Maple state flags
69  * * MA_STATE_BULK              - Bulk insert mode
70  * * MA_STATE_REBALANCE         - Indicate a rebalance during bulk insert
71  * * MA_STATE_PREALLOC          - Preallocated nodes, WARN_ON allocation
72  */
73 #define MA_STATE_BULK           1
74 #define MA_STATE_REBALANCE      2
75 #define MA_STATE_PREALLOC       4
76
77 #define ma_parent_ptr(x) ((struct maple_pnode *)(x))
78 #define ma_mnode_ptr(x) ((struct maple_node *)(x))
79 #define ma_enode_ptr(x) ((struct maple_enode *)(x))
80 static struct kmem_cache *maple_node_cache;
81
82 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
83 static const unsigned long mt_max[] = {
84         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS,
85         [maple_leaf_64]         = ULONG_MAX,
86         [maple_range_64]        = ULONG_MAX,
87         [maple_arange_64]       = ULONG_MAX,
88 };
89 #define mt_node_max(x) mt_max[mte_node_type(x)]
90 #endif
91
92 static const unsigned char mt_slots[] = {
93         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS,
94         [maple_leaf_64]         = MAPLE_RANGE64_SLOTS,
95         [maple_range_64]        = MAPLE_RANGE64_SLOTS,
96         [maple_arange_64]       = MAPLE_ARANGE64_SLOTS,
97 };
98 #define mt_slot_count(x) mt_slots[mte_node_type(x)]
99
100 static const unsigned char mt_pivots[] = {
101         [maple_dense]           = 0,
102         [maple_leaf_64]         = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1,
103         [maple_range_64]        = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1,
104         [maple_arange_64]       = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1,
105 };
106 #define mt_pivot_count(x) mt_pivots[mte_node_type(x)]
107
108 static const unsigned char mt_min_slots[] = {
109         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS / 2,
110         [maple_leaf_64]         = (MAPLE_RANGE64_SLOTS / 2) - 2,
111         [maple_range_64]        = (MAPLE_RANGE64_SLOTS / 2) - 2,
112         [maple_arange_64]       = (MAPLE_ARANGE64_SLOTS / 2) - 1,
113 };
114 #define mt_min_slot_count(x) mt_min_slots[mte_node_type(x)]
115
116 #define MAPLE_BIG_NODE_SLOTS    (MAPLE_RANGE64_SLOTS * 2 + 2)
117 #define MAPLE_BIG_NODE_GAPS     (MAPLE_ARANGE64_SLOTS * 2 + 1)
118
119 struct maple_big_node {
120         struct maple_pnode *parent;
121         unsigned long pivot[MAPLE_BIG_NODE_SLOTS - 1];
122         union {
123                 struct maple_enode *slot[MAPLE_BIG_NODE_SLOTS];
124                 struct {
125                         unsigned long padding[MAPLE_BIG_NODE_GAPS];
126                         unsigned long gap[MAPLE_BIG_NODE_GAPS];
127                 };
128         };
129         unsigned char b_end;
130         enum maple_type type;
131 };
132
133 /*
134  * The maple_subtree_state is used to build a tree to replace a segment of an
135  * existing tree in a more atomic way.  Any walkers of the older tree will hit a
136  * dead node and restart on updates.
137  */
138 struct maple_subtree_state {
139         struct ma_state *orig_l;        /* Original left side of subtree */
140         struct ma_state *orig_r;        /* Original right side of subtree */
141         struct ma_state *l;             /* New left side of subtree */
142         struct ma_state *m;             /* New middle of subtree (rare) */
143         struct ma_state *r;             /* New right side of subtree */
144         struct ma_topiary *free;        /* nodes to be freed */
145         struct ma_topiary *destroy;     /* Nodes to be destroyed (walked and freed) */
146         struct maple_big_node *bn;
147 };
148
149 #ifdef CONFIG_KASAN_STACK
150 /* Prevent mas_wr_bnode() from exceeding the stack frame limit */
151 #define noinline_for_kasan noinline_for_stack
152 #else
153 #define noinline_for_kasan inline
154 #endif
155
156 /* Functions */
157 static inline struct maple_node *mt_alloc_one(gfp_t gfp)
158 {
159         return kmem_cache_alloc(maple_node_cache, gfp);
160 }
161
162 static inline int mt_alloc_bulk(gfp_t gfp, size_t size, void **nodes)
163 {
164         return kmem_cache_alloc_bulk(maple_node_cache, gfp, size, nodes);
165 }
166
167 static inline void mt_free_bulk(size_t size, void __rcu **nodes)
168 {
169         kmem_cache_free_bulk(maple_node_cache, size, (void **)nodes);
170 }
171
172 static void mt_free_rcu(struct rcu_head *head)
173 {
174         struct maple_node *node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
175
176         kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
177 }
178
179 /*
180  * ma_free_rcu() - Use rcu callback to free a maple node
181  * @node: The node to free
182  *
183  * The maple tree uses the parent pointer to indicate this node is no longer in
184  * use and will be freed.
185  */
186 static void ma_free_rcu(struct maple_node *node)
187 {
188         WARN_ON(node->parent != ma_parent_ptr(node));
189         call_rcu(&node->rcu, mt_free_rcu);
190 }
191
192 static void mas_set_height(struct ma_state *mas)
193 {
194         unsigned int new_flags = mas->tree->ma_flags;
195
196         new_flags &= ~MT_FLAGS_HEIGHT_MASK;
197         MAS_BUG_ON(mas, mas->depth > MAPLE_HEIGHT_MAX);
198         new_flags |= mas->depth << MT_FLAGS_HEIGHT_OFFSET;
199         mas->tree->ma_flags = new_flags;
200 }
201
202 static unsigned int mas_mt_height(struct ma_state *mas)
203 {
204         return mt_height(mas->tree);
205 }
206
207 static inline enum maple_type mte_node_type(const struct maple_enode *entry)
208 {
209         return ((unsigned long)entry >> MAPLE_NODE_TYPE_SHIFT) &
210                 MAPLE_NODE_TYPE_MASK;
211 }
212
213 static inline bool ma_is_dense(const enum maple_type type)
214 {
215         return type < maple_leaf_64;
216 }
217
218 static inline bool ma_is_leaf(const enum maple_type type)
219 {
220         return type < maple_range_64;
221 }
222
223 static inline bool mte_is_leaf(const struct maple_enode *entry)
224 {
225         return ma_is_leaf(mte_node_type(entry));
226 }
227
228 /*
229  * We also reserve values with the bottom two bits set to '10' which are
230  * below 4096
231  */
232 static inline bool mt_is_reserved(const void *entry)
233 {
234         return ((unsigned long)entry < MAPLE_RESERVED_RANGE) &&
235                 xa_is_internal(entry);
236 }
237
238 static inline void mas_set_err(struct ma_state *mas, long err)
239 {
240         mas->node = MA_ERROR(err);
241 }
242
243 static inline bool mas_is_ptr(const struct ma_state *mas)
244 {
245         return mas->node == MAS_ROOT;
246 }
247
248 static inline bool mas_is_start(const struct ma_state *mas)
249 {
250         return mas->node == MAS_START;
251 }
252
253 bool mas_is_err(struct ma_state *mas)
254 {
255         return xa_is_err(mas->node);
256 }
257
258 static inline bool mas_searchable(struct ma_state *mas)
259 {
260         if (mas_is_none(mas))
261                 return false;
262
263         if (mas_is_ptr(mas))
264                 return false;
265
266         return true;
267 }
268
269 static inline struct maple_node *mte_to_node(const struct maple_enode *entry)
270 {
271         return (struct maple_node *)((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
272 }
273
274 /*
275  * mte_to_mat() - Convert a maple encoded node to a maple topiary node.
276  * @entry: The maple encoded node
277  *
278  * Return: a maple topiary pointer
279  */
280 static inline struct maple_topiary *mte_to_mat(const struct maple_enode *entry)
281 {
282         return (struct maple_topiary *)
283                 ((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
284 }
285
286 /*
287  * mas_mn() - Get the maple state node.
288  * @mas: The maple state
289  *
290  * Return: the maple node (not encoded - bare pointer).
291  */
292 static inline struct maple_node *mas_mn(const struct ma_state *mas)
293 {
294         return mte_to_node(mas->node);
295 }
296
297 /*
298  * mte_set_node_dead() - Set a maple encoded node as dead.
299  * @mn: The maple encoded node.
300  */
301 static inline void mte_set_node_dead(struct maple_enode *mn)
302 {
303         mte_to_node(mn)->parent = ma_parent_ptr(mte_to_node(mn));
304         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
305 }
306
307 /* Bit 1 indicates the root is a node */
308 #define MAPLE_ROOT_NODE                 0x02
309 /* maple_type stored bit 3-6 */
310 #define MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT          0x03
311 /* Bit 2 means a NULL somewhere below */
312 #define MAPLE_ENODE_NULL                0x04
313
314 static inline struct maple_enode *mt_mk_node(const struct maple_node *node,
315                                              enum maple_type type)
316 {
317         return (void *)((unsigned long)node |
318                         (type << MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT) | MAPLE_ENODE_NULL);
319 }
320
321 static inline void *mte_mk_root(const struct maple_enode *node)
322 {
323         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ROOT_NODE);
324 }
325
326 static inline void *mte_safe_root(const struct maple_enode *node)
327 {
328         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ROOT_NODE);
329 }
330
331 static inline void *mte_set_full(const struct maple_enode *node)
332 {
333         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ENODE_NULL);
334 }
335
336 static inline void *mte_clear_full(const struct maple_enode *node)
337 {
338         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ENODE_NULL);
339 }
340
341 static inline bool mte_has_null(const struct maple_enode *node)
342 {
343         return (unsigned long)node & MAPLE_ENODE_NULL;
344 }
345
346 static inline bool ma_is_root(struct maple_node *node)
347 {
348         return ((unsigned long)node->parent & MA_ROOT_PARENT);
349 }
350
351 static inline bool mte_is_root(const struct maple_enode *node)
352 {
353         return ma_is_root(mte_to_node(node));
354 }
355
356 static inline bool mas_is_root_limits(const struct ma_state *mas)
357 {
358         return !mas->min && mas->max == ULONG_MAX;
359 }
360
361 static inline bool mt_is_alloc(struct maple_tree *mt)
362 {
363         return (mt->ma_flags & MT_FLAGS_ALLOC_RANGE);
364 }
365
366 /*
367  * The Parent Pointer
368  * Excluding root, the parent pointer is 256B aligned like all other tree nodes.
369  * When storing a 32 or 64 bit values, the offset can fit into 5 bits.  The 16
370  * bit values need an extra bit to store the offset.  This extra bit comes from
371  * a reuse of the last bit in the node type.  This is possible by using bit 1 to
372  * indicate if bit 2 is part of the type or the slot.
373  *
374  * Note types:
375  *  0x??1 = Root
376  *  0x?00 = 16 bit nodes
377  *  0x010 = 32 bit nodes
378  *  0x110 = 64 bit nodes
379  *
380  * Slot size and alignment
381  *  0b??1 : Root
382  *  0b?00 : 16 bit values, type in 0-1, slot in 2-7
383  *  0b010 : 32 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
384  *  0b110 : 64 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
385  */
386
387 #define MAPLE_PARENT_ROOT               0x01
388
389 #define MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT         0x03
390 #define MAPLE_PARENT_SLOT_MASK          0xF8
391
392 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT     0x02
393 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK      0xFC
394
395 #define MAPLE_PARENT_RANGE64            0x06
396 #define MAPLE_PARENT_RANGE32            0x04
397 #define MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16        0x02
398
399 /*
400  * mte_parent_shift() - Get the parent shift for the slot storage.
401  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long
402  * Return: The shift into that pointer to the star to of the slot
403  */
404 static inline unsigned long mte_parent_shift(unsigned long parent)
405 {
406         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
407         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
408                 return MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
409
410         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT;
411 }
412
413 /*
414  * mte_parent_slot_mask() - Get the slot mask for the parent.
415  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long.
416  * Return: The slot mask for that parent.
417  */
418 static inline unsigned long mte_parent_slot_mask(unsigned long parent)
419 {
420         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
421         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
422                 return MAPLE_PARENT_SLOT_MASK;
423
424         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK;
425 }
426
427 /*
428  * mas_parent_type() - Return the maple_type of the parent from the stored
429  * parent type.
430  * @mas: The maple state
431  * @enode: The maple_enode to extract the parent's enum
432  * Return: The node->parent maple_type
433  */
434 static inline
435 enum maple_type mas_parent_type(struct ma_state *mas, struct maple_enode *enode)
436 {
437         unsigned long p_type;
438
439         p_type = (unsigned long)mte_to_node(enode)->parent;
440         if (WARN_ON(p_type & MAPLE_PARENT_ROOT))
441                 return 0;
442
443         p_type &= MAPLE_NODE_MASK;
444         p_type &= ~mte_parent_slot_mask(p_type);
445         switch (p_type) {
446         case MAPLE_PARENT_RANGE64: /* or MAPLE_PARENT_ARANGE64 */
447                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
448                         return maple_arange_64;
449                 return maple_range_64;
450         }
451
452         return 0;
453 }
454
455 /*
456  * mas_set_parent() - Set the parent node and encode the slot
457  * @enode: The encoded maple node.
458  * @parent: The encoded maple node that is the parent of @enode.
459  * @slot: The slot that @enode resides in @parent.
460  *
461  * Slot number is encoded in the enode->parent bit 3-6 or 2-6, depending on the
462  * parent type.
463  */
464 static inline
465 void mas_set_parent(struct ma_state *mas, struct maple_enode *enode,
466                     const struct maple_enode *parent, unsigned char slot)
467 {
468         unsigned long val = (unsigned long)parent;
469         unsigned long shift;
470         unsigned long type;
471         enum maple_type p_type = mte_node_type(parent);
472
473         MAS_BUG_ON(mas, p_type == maple_dense);
474         MAS_BUG_ON(mas, p_type == maple_leaf_64);
475
476         switch (p_type) {
477         case maple_range_64:
478         case maple_arange_64:
479                 shift = MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
480                 type = MAPLE_PARENT_RANGE64;
481                 break;
482         default:
483         case maple_dense:
484         case maple_leaf_64:
485                 shift = type = 0;
486                 break;
487         }
488
489         val &= ~MAPLE_NODE_MASK; /* Clear all node metadata in parent */
490         val |= (slot << shift) | type;
491         mte_to_node(enode)->parent = ma_parent_ptr(val);
492 }
493
494 /*
495  * mte_parent_slot() - get the parent slot of @enode.
496  * @enode: The encoded maple node.
497  *
498  * Return: The slot in the parent node where @enode resides.
499  */
500 static inline unsigned int mte_parent_slot(const struct maple_enode *enode)
501 {
502         unsigned long val = (unsigned long)mte_to_node(enode)->parent;
503
504         if (val & MA_ROOT_PARENT)
505                 return 0;
506
507         /*
508          * Okay to use MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK as the last bit will be lost
509          * by shift if the parent shift is MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT
510          */
511         return (val & MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK) >> mte_parent_shift(val);
512 }
513
514 /*
515  * mte_parent() - Get the parent of @node.
516  * @node: The encoded maple node.
517  *
518  * Return: The parent maple node.
519  */
520 static inline struct maple_node *mte_parent(const struct maple_enode *enode)
521 {
522         return (void *)((unsigned long)
523                         (mte_to_node(enode)->parent) & ~MAPLE_NODE_MASK);
524 }
525
526 /*
527  * ma_dead_node() - check if the @enode is dead.
528  * @enode: The encoded maple node
529  *
530  * Return: true if dead, false otherwise.
531  */
532 static inline bool ma_dead_node(const struct maple_node *node)
533 {
534         struct maple_node *parent;
535
536         /* Do not reorder reads from the node prior to the parent check */
537         smp_rmb();
538         parent = (void *)((unsigned long) node->parent & ~MAPLE_NODE_MASK);
539         return (parent == node);
540 }
541
542 /*
543  * mte_dead_node() - check if the @enode is dead.
544  * @enode: The encoded maple node
545  *
546  * Return: true if dead, false otherwise.
547  */
548 static inline bool mte_dead_node(const struct maple_enode *enode)
549 {
550         struct maple_node *parent, *node;
551
552         node = mte_to_node(enode);
553         /* Do not reorder reads from the node prior to the parent check */
554         smp_rmb();
555         parent = mte_parent(enode);
556         return (parent == node);
557 }
558
559 /*
560  * mas_allocated() - Get the number of nodes allocated in a maple state.
561  * @mas: The maple state
562  *
563  * The ma_state alloc member is overloaded to hold a pointer to the first
564  * allocated node or to the number of requested nodes to allocate.  If bit 0 is
565  * set, then the alloc contains the number of requested nodes.  If there is an
566  * allocated node, then the total allocated nodes is in that node.
567  *
568  * Return: The total number of nodes allocated
569  */
570 static inline unsigned long mas_allocated(const struct ma_state *mas)
571 {
572         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1))
573                 return 0;
574
575         return mas->alloc->total;
576 }
577
578 /*
579  * mas_set_alloc_req() - Set the requested number of allocations.
580  * @mas: the maple state
581  * @count: the number of allocations.
582  *
583  * The requested number of allocations is either in the first allocated node,
584  * located in @mas->alloc->request_count, or directly in @mas->alloc if there is
585  * no allocated node.  Set the request either in the node or do the necessary
586  * encoding to store in @mas->alloc directly.
587  */
588 static inline void mas_set_alloc_req(struct ma_state *mas, unsigned long count)
589 {
590         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)) {
591                 if (!count)
592                         mas->alloc = NULL;
593                 else
594                         mas->alloc = (struct maple_alloc *)(((count) << 1U) | 1U);
595                 return;
596         }
597
598         mas->alloc->request_count = count;
599 }
600
601 /*
602  * mas_alloc_req() - get the requested number of allocations.
603  * @mas: The maple state
604  *
605  * The alloc count is either stored directly in @mas, or in
606  * @mas->alloc->request_count if there is at least one node allocated.  Decode
607  * the request count if it's stored directly in @mas->alloc.
608  *
609  * Return: The allocation request count.
610  */
611 static inline unsigned int mas_alloc_req(const struct ma_state *mas)
612 {
613         if ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)
614                 return (unsigned long)(mas->alloc) >> 1;
615         else if (mas->alloc)
616                 return mas->alloc->request_count;
617         return 0;
618 }
619
620 /*
621  * ma_pivots() - Get a pointer to the maple node pivots.
622  * @node - the maple node
623  * @type - the node type
624  *
625  * In the event of a dead node, this array may be %NULL
626  *
627  * Return: A pointer to the maple node pivots
628  */
629 static inline unsigned long *ma_pivots(struct maple_node *node,
630                                            enum maple_type type)
631 {
632         switch (type) {
633         case maple_arange_64:
634                 return node->ma64.pivot;
635         case maple_range_64:
636         case maple_leaf_64:
637                 return node->mr64.pivot;
638         case maple_dense:
639                 return NULL;
640         }
641         return NULL;
642 }
643
644 /*
645  * ma_gaps() - Get a pointer to the maple node gaps.
646  * @node - the maple node
647  * @type - the node type
648  *
649  * Return: A pointer to the maple node gaps
650  */
651 static inline unsigned long *ma_gaps(struct maple_node *node,
652                                      enum maple_type type)
653 {
654         switch (type) {
655         case maple_arange_64:
656                 return node->ma64.gap;
657         case maple_range_64:
658         case maple_leaf_64:
659         case maple_dense:
660                 return NULL;
661         }
662         return NULL;
663 }
664
665 /*
666  * mas_pivot() - Get the pivot at @piv of the maple encoded node.
667  * @mas: The maple state.
668  * @piv: The pivot.
669  *
670  * Return: the pivot at @piv of @mn.
671  */
672 static inline unsigned long mas_pivot(struct ma_state *mas, unsigned char piv)
673 {
674         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
675         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
676
677         if (MAS_WARN_ON(mas, piv >= mt_pivots[type])) {
678                 mas_set_err(mas, -EIO);
679                 return 0;
680         }
681
682         switch (type) {
683         case maple_arange_64:
684                 return node->ma64.pivot[piv];
685         case maple_range_64:
686         case maple_leaf_64:
687                 return node->mr64.pivot[piv];
688         case maple_dense:
689                 return 0;
690         }
691         return 0;
692 }
693
694 /*
695  * mas_safe_pivot() - get the pivot at @piv or mas->max.
696  * @mas: The maple state
697  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
698  * @piv: The pivot to fetch
699  * @type: The maple node type
700  *
701  * Return: The pivot at @piv within the limit of the @pivots array, @mas->max
702  * otherwise.
703  */
704 static inline unsigned long
705 mas_safe_pivot(const struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
706                unsigned char piv, enum maple_type type)
707 {
708         if (piv >= mt_pivots[type])
709                 return mas->max;
710
711         return pivots[piv];
712 }
713
714 /*
715  * mas_safe_min() - Return the minimum for a given offset.
716  * @mas: The maple state
717  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
718  * @offset: The offset into the pivot array
719  *
720  * Return: The minimum range value that is contained in @offset.
721  */
722 static inline unsigned long
723 mas_safe_min(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots, unsigned char offset)
724 {
725         if (likely(offset))
726                 return pivots[offset - 1] + 1;
727
728         return mas->min;
729 }
730
731 /*
732  * mas_logical_pivot() - Get the logical pivot of a given offset.
733  * @mas: The maple state
734  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
735  * @offset: The offset into the pivot array
736  * @type: The maple node type
737  *
738  * When there is no value at a pivot (beyond the end of the data), then the
739  * pivot is actually @mas->max.
740  *
741  * Return: the logical pivot of a given @offset.
742  */
743 static inline unsigned long
744 mas_logical_pivot(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
745                   unsigned char offset, enum maple_type type)
746 {
747         unsigned long lpiv = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
748
749         if (likely(lpiv))
750                 return lpiv;
751
752         if (likely(offset))
753                 return mas->max;
754
755         return lpiv;
756 }
757
758 /*
759  * mte_set_pivot() - Set a pivot to a value in an encoded maple node.
760  * @mn: The encoded maple node
761  * @piv: The pivot offset
762  * @val: The value of the pivot
763  */
764 static inline void mte_set_pivot(struct maple_enode *mn, unsigned char piv,
765                                 unsigned long val)
766 {
767         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
768         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
769
770         BUG_ON(piv >= mt_pivots[type]);
771         switch (type) {
772         default:
773         case maple_range_64:
774         case maple_leaf_64:
775                 node->mr64.pivot[piv] = val;
776                 break;
777         case maple_arange_64:
778                 node->ma64.pivot[piv] = val;
779                 break;
780         case maple_dense:
781                 break;
782         }
783
784 }
785
786 /*
787  * ma_slots() - Get a pointer to the maple node slots.
788  * @mn: The maple node
789  * @mt: The maple node type
790  *
791  * Return: A pointer to the maple node slots
792  */
793 static inline void __rcu **ma_slots(struct maple_node *mn, enum maple_type mt)
794 {
795         switch (mt) {
796         default:
797         case maple_arange_64:
798                 return mn->ma64.slot;
799         case maple_range_64:
800         case maple_leaf_64:
801                 return mn->mr64.slot;
802         case maple_dense:
803                 return mn->slot;
804         }
805 }
806
807 static inline bool mt_locked(const struct maple_tree *mt)
808 {
809         return mt_external_lock(mt) ? mt_lock_is_held(mt) :
810                 lockdep_is_held(&mt->ma_lock);
811 }
812
813 static inline void *mt_slot(const struct maple_tree *mt,
814                 void __rcu **slots, unsigned char offset)
815 {
816         return rcu_dereference_check(slots[offset], mt_locked(mt));
817 }
818
819 static inline void *mt_slot_locked(struct maple_tree *mt, void __rcu **slots,
820                                    unsigned char offset)
821 {
822         return rcu_dereference_protected(slots[offset], mt_locked(mt));
823 }
824 /*
825  * mas_slot_locked() - Get the slot value when holding the maple tree lock.
826  * @mas: The maple state
827  * @slots: The pointer to the slots
828  * @offset: The offset into the slots array to fetch
829  *
830  * Return: The entry stored in @slots at the @offset.
831  */
832 static inline void *mas_slot_locked(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
833                                        unsigned char offset)
834 {
835         return mt_slot_locked(mas->tree, slots, offset);
836 }
837
838 /*
839  * mas_slot() - Get the slot value when not holding the maple tree lock.
840  * @mas: The maple state
841  * @slots: The pointer to the slots
842  * @offset: The offset into the slots array to fetch
843  *
844  * Return: The entry stored in @slots at the @offset
845  */
846 static inline void *mas_slot(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
847                              unsigned char offset)
848 {
849         return mt_slot(mas->tree, slots, offset);
850 }
851
852 /*
853  * mas_root() - Get the maple tree root.
854  * @mas: The maple state.
855  *
856  * Return: The pointer to the root of the tree
857  */
858 static inline void *mas_root(struct ma_state *mas)
859 {
860         return rcu_dereference_check(mas->tree->ma_root, mt_locked(mas->tree));
861 }
862
863 static inline void *mt_root_locked(struct maple_tree *mt)
864 {
865         return rcu_dereference_protected(mt->ma_root, mt_locked(mt));
866 }
867
868 /*
869  * mas_root_locked() - Get the maple tree root when holding the maple tree lock.
870  * @mas: The maple state.
871  *
872  * Return: The pointer to the root of the tree
873  */
874 static inline void *mas_root_locked(struct ma_state *mas)
875 {
876         return mt_root_locked(mas->tree);
877 }
878
879 static inline struct maple_metadata *ma_meta(struct maple_node *mn,
880                                              enum maple_type mt)
881 {
882         switch (mt) {
883         case maple_arange_64:
884                 return &mn->ma64.meta;
885         default:
886                 return &mn->mr64.meta;
887         }
888 }
889
890 /*
891  * ma_set_meta() - Set the metadata information of a node.
892  * @mn: The maple node
893  * @mt: The maple node type
894  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
895  * @end: The end of the data in this node.
896  */
897 static inline void ma_set_meta(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
898                                unsigned char offset, unsigned char end)
899 {
900         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
901
902         meta->gap = offset;
903         meta->end = end;
904 }
905
906 /*
907  * mt_clear_meta() - clear the metadata information of a node, if it exists
908  * @mt: The maple tree
909  * @mn: The maple node
910  * @type: The maple node type
911  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
912  * @end: The end of the data in this node.
913  */
914 static inline void mt_clear_meta(struct maple_tree *mt, struct maple_node *mn,
915                                   enum maple_type type)
916 {
917         struct maple_metadata *meta;
918         unsigned long *pivots;
919         void __rcu **slots;
920         void *next;
921
922         switch (type) {
923         case maple_range_64:
924                 pivots = mn->mr64.pivot;
925                 if (unlikely(pivots[MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2])) {
926                         slots = mn->mr64.slot;
927                         next = mt_slot_locked(mt, slots,
928                                               MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1);
929                         if (unlikely((mte_to_node(next) &&
930                                       mte_node_type(next))))
931                                 return; /* no metadata, could be node */
932                 }
933                 fallthrough;
934         case maple_arange_64:
935                 meta = ma_meta(mn, type);
936                 break;
937         default:
938                 return;
939         }
940
941         meta->gap = 0;
942         meta->end = 0;
943 }
944
945 /*
946  * ma_meta_end() - Get the data end of a node from the metadata
947  * @mn: The maple node
948  * @mt: The maple node type
949  */
950 static inline unsigned char ma_meta_end(struct maple_node *mn,
951                                         enum maple_type mt)
952 {
953         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
954
955         return meta->end;
956 }
957
958 /*
959  * ma_meta_gap() - Get the largest gap location of a node from the metadata
960  * @mn: The maple node
961  * @mt: The maple node type
962  */
963 static inline unsigned char ma_meta_gap(struct maple_node *mn,
964                                         enum maple_type mt)
965 {
966         return mn->ma64.meta.gap;
967 }
968
969 /*
970  * ma_set_meta_gap() - Set the largest gap location in a nodes metadata
971  * @mn: The maple node
972  * @mn: The maple node type
973  * @offset: The location of the largest gap.
974  */
975 static inline void ma_set_meta_gap(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
976                                    unsigned char offset)
977 {
978
979         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
980
981         meta->gap = offset;
982 }
983
984 /*
985  * mat_add() - Add a @dead_enode to the ma_topiary of a list of dead nodes.
986  * @mat - the ma_topiary, a linked list of dead nodes.
987  * @dead_enode - the node to be marked as dead and added to the tail of the list
988  *
989  * Add the @dead_enode to the linked list in @mat.
990  */
991 static inline void mat_add(struct ma_topiary *mat,
992                            struct maple_enode *dead_enode)
993 {
994         mte_set_node_dead(dead_enode);
995         mte_to_mat(dead_enode)->next = NULL;
996         if (!mat->tail) {
997                 mat->tail = mat->head = dead_enode;
998                 return;
999         }
1000
1001         mte_to_mat(mat->tail)->next = dead_enode;
1002         mat->tail = dead_enode;
1003 }
1004
1005 static void mte_destroy_walk(struct maple_enode *, struct maple_tree *);
1006 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used);
1007
1008 /*
1009  * mas_mat_free() - Free all nodes in a dead list.
1010  * @mas - the maple state
1011  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
1012  *
1013  * Free walk a dead list.
1014  */
1015 static void mas_mat_free(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
1016 {
1017         struct maple_enode *next;
1018
1019         while (mat->head) {
1020                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
1021                 mas_free(mas, mat->head);
1022                 mat->head = next;
1023         }
1024 }
1025
1026 /*
1027  * mas_mat_destroy() - Free all nodes and subtrees in a dead list.
1028  * @mas - the maple state
1029  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
1030  *
1031  * Destroy walk a dead list.
1032  */
1033 static void mas_mat_destroy(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
1034 {
1035         struct maple_enode *next;
1036
1037         while (mat->head) {
1038                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
1039                 mte_destroy_walk(mat->head, mat->mtree);
1040                 mat->head = next;
1041         }
1042 }
1043 /*
1044  * mas_descend() - Descend into the slot stored in the ma_state.
1045  * @mas - the maple state.
1046  *
1047  * Note: Not RCU safe, only use in write side or debug code.
1048  */
1049 static inline void mas_descend(struct ma_state *mas)
1050 {
1051         enum maple_type type;
1052         unsigned long *pivots;
1053         struct maple_node *node;
1054         void __rcu **slots;
1055
1056         node = mas_mn(mas);
1057         type = mte_node_type(mas->node);
1058         pivots = ma_pivots(node, type);
1059         slots = ma_slots(node, type);
1060
1061         if (mas->offset)
1062                 mas->min = pivots[mas->offset - 1] + 1;
1063         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
1064         mas->node = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
1065 }
1066
1067 /*
1068  * mte_set_gap() - Set a maple node gap.
1069  * @mn: The encoded maple node
1070  * @gap: The offset of the gap to set
1071  * @val: The gap value
1072  */
1073 static inline void mte_set_gap(const struct maple_enode *mn,
1074                                  unsigned char gap, unsigned long val)
1075 {
1076         switch (mte_node_type(mn)) {
1077         default:
1078                 break;
1079         case maple_arange_64:
1080                 mte_to_node(mn)->ma64.gap[gap] = val;
1081                 break;
1082         }
1083 }
1084
1085 /*
1086  * mas_ascend() - Walk up a level of the tree.
1087  * @mas: The maple state
1088  *
1089  * Sets the @mas->max and @mas->min to the correct values when walking up.  This
1090  * may cause several levels of walking up to find the correct min and max.
1091  * May find a dead node which will cause a premature return.
1092  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise
1093  */
1094 static int mas_ascend(struct ma_state *mas)
1095 {
1096         struct maple_enode *p_enode; /* parent enode. */
1097         struct maple_enode *a_enode; /* ancestor enode. */
1098         struct maple_node *a_node; /* ancestor node. */
1099         struct maple_node *p_node; /* parent node. */
1100         unsigned char a_slot;
1101         enum maple_type a_type;
1102         unsigned long min, max;
1103         unsigned long *pivots;
1104         bool set_max = false, set_min = false;
1105
1106         a_node = mas_mn(mas);
1107         if (ma_is_root(a_node)) {
1108                 mas->offset = 0;
1109                 return 0;
1110         }
1111
1112         p_node = mte_parent(mas->node);
1113         if (unlikely(a_node == p_node))
1114                 return 1;
1115
1116         a_type = mas_parent_type(mas, mas->node);
1117         mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
1118         a_enode = mt_mk_node(p_node, a_type);
1119
1120         /* Check to make sure all parent information is still accurate */
1121         if (p_node != mte_parent(mas->node))
1122                 return 1;
1123
1124         mas->node = a_enode;
1125
1126         if (mte_is_root(a_enode)) {
1127                 mas->max = ULONG_MAX;
1128                 mas->min = 0;
1129                 return 0;
1130         }
1131
1132         if (!mas->min)
1133                 set_min = true;
1134
1135         if (mas->max == ULONG_MAX)
1136                 set_max = true;
1137
1138         min = 0;
1139         max = ULONG_MAX;
1140         do {
1141                 p_enode = a_enode;
1142                 a_type = mas_parent_type(mas, p_enode);
1143                 a_node = mte_parent(p_enode);
1144                 a_slot = mte_parent_slot(p_enode);
1145                 a_enode = mt_mk_node(a_node, a_type);
1146                 pivots = ma_pivots(a_node, a_type);
1147
1148                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1149                         return 1;
1150
1151                 if (!set_min && a_slot) {
1152                         set_min = true;
1153                         min = pivots[a_slot - 1] + 1;
1154                 }
1155
1156                 if (!set_max && a_slot < mt_pivots[a_type]) {
1157                         set_max = true;
1158                         max = pivots[a_slot];
1159                 }
1160
1161                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1162                         return 1;
1163
1164                 if (unlikely(ma_is_root(a_node)))
1165                         break;
1166
1167         } while (!set_min || !set_max);
1168
1169         mas->max = max;
1170         mas->min = min;
1171         return 0;
1172 }
1173
1174 /*
1175  * mas_pop_node() - Get a previously allocated maple node from the maple state.
1176  * @mas: The maple state
1177  *
1178  * Return: A pointer to a maple node.
1179  */
1180 static inline struct maple_node *mas_pop_node(struct ma_state *mas)
1181 {
1182         struct maple_alloc *ret, *node = mas->alloc;
1183         unsigned long total = mas_allocated(mas);
1184         unsigned int req = mas_alloc_req(mas);
1185
1186         /* nothing or a request pending. */
1187         if (WARN_ON(!total))
1188                 return NULL;
1189
1190         if (total == 1) {
1191                 /* single allocation in this ma_state */
1192                 mas->alloc = NULL;
1193                 ret = node;
1194                 goto single_node;
1195         }
1196
1197         if (node->node_count == 1) {
1198                 /* Single allocation in this node. */
1199                 mas->alloc = node->slot[0];
1200                 mas->alloc->total = node->total - 1;
1201                 ret = node;
1202                 goto new_head;
1203         }
1204         node->total--;
1205         ret = node->slot[--node->node_count];
1206         node->slot[node->node_count] = NULL;
1207
1208 single_node:
1209 new_head:
1210         if (req) {
1211                 req++;
1212                 mas_set_alloc_req(mas, req);
1213         }
1214
1215         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
1216         return (struct maple_node *)ret;
1217 }
1218
1219 /*
1220  * mas_push_node() - Push a node back on the maple state allocation.
1221  * @mas: The maple state
1222  * @used: The used maple node
1223  *
1224  * Stores the maple node back into @mas->alloc for reuse.  Updates allocated and
1225  * requested node count as necessary.
1226  */
1227 static inline void mas_push_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *used)
1228 {
1229         struct maple_alloc *reuse = (struct maple_alloc *)used;
1230         struct maple_alloc *head = mas->alloc;
1231         unsigned long count;
1232         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1233
1234         count = mas_allocated(mas);
1235
1236         reuse->request_count = 0;
1237         reuse->node_count = 0;
1238         if (count && (head->node_count < MAPLE_ALLOC_SLOTS)) {
1239                 head->slot[head->node_count++] = reuse;
1240                 head->total++;
1241                 goto done;
1242         }
1243
1244         reuse->total = 1;
1245         if ((head) && !((unsigned long)head & 0x1)) {
1246                 reuse->slot[0] = head;
1247                 reuse->node_count = 1;
1248                 reuse->total += head->total;
1249         }
1250
1251         mas->alloc = reuse;
1252 done:
1253         if (requested > 1)
1254                 mas_set_alloc_req(mas, requested - 1);
1255 }
1256
1257 /*
1258  * mas_alloc_nodes() - Allocate nodes into a maple state
1259  * @mas: The maple state
1260  * @gfp: The GFP Flags
1261  */
1262 static inline void mas_alloc_nodes(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
1263 {
1264         struct maple_alloc *node;
1265         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1266         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1267         unsigned int count;
1268         void **slots = NULL;
1269         unsigned int max_req = 0;
1270
1271         if (!requested)
1272                 return;
1273
1274         mas_set_alloc_req(mas, 0);
1275         if (mas->mas_flags & MA_STATE_PREALLOC) {
1276                 if (allocated)
1277                         return;
1278                 WARN_ON(!allocated);
1279         }
1280
1281         if (!allocated || mas->alloc->node_count == MAPLE_ALLOC_SLOTS) {
1282                 node = (struct maple_alloc *)mt_alloc_one(gfp);
1283                 if (!node)
1284                         goto nomem_one;
1285
1286                 if (allocated) {
1287                         node->slot[0] = mas->alloc;
1288                         node->node_count = 1;
1289                 } else {
1290                         node->node_count = 0;
1291                 }
1292
1293                 mas->alloc = node;
1294                 node->total = ++allocated;
1295                 requested--;
1296         }
1297
1298         node = mas->alloc;
1299         node->request_count = 0;
1300         while (requested) {
1301                 max_req = MAPLE_ALLOC_SLOTS - node->node_count;
1302                 slots = (void **)&node->slot[node->node_count];
1303                 max_req = min(requested, max_req);
1304                 count = mt_alloc_bulk(gfp, max_req, slots);
1305                 if (!count)
1306                         goto nomem_bulk;
1307
1308                 if (node->node_count == 0) {
1309                         node->slot[0]->node_count = 0;
1310                         node->slot[0]->request_count = 0;
1311                 }
1312
1313                 node->node_count += count;
1314                 allocated += count;
1315                 node = node->slot[0];
1316                 requested -= count;
1317         }
1318         mas->alloc->total = allocated;
1319         return;
1320
1321 nomem_bulk:
1322         /* Clean up potential freed allocations on bulk failure */
1323         memset(slots, 0, max_req * sizeof(unsigned long));
1324 nomem_one:
1325         mas_set_alloc_req(mas, requested);
1326         if (mas->alloc && !(((unsigned long)mas->alloc & 0x1)))
1327                 mas->alloc->total = allocated;
1328         mas_set_err(mas, -ENOMEM);
1329 }
1330
1331 /*
1332  * mas_free() - Free an encoded maple node
1333  * @mas: The maple state
1334  * @used: The encoded maple node to free.
1335  *
1336  * Uses rcu free if necessary, pushes @used back on the maple state allocations
1337  * otherwise.
1338  */
1339 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used)
1340 {
1341         struct maple_node *tmp = mte_to_node(used);
1342
1343         if (mt_in_rcu(mas->tree))
1344                 ma_free_rcu(tmp);
1345         else
1346                 mas_push_node(mas, tmp);
1347 }
1348
1349 /*
1350  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1351  * there is not enough nodes.
1352  * @mas: The maple state
1353  * @count: The number of nodes needed
1354  * @gfp: the gfp flags
1355  */
1356 static void mas_node_count_gfp(struct ma_state *mas, int count, gfp_t gfp)
1357 {
1358         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1359
1360         if (allocated < count) {
1361                 mas_set_alloc_req(mas, count - allocated);
1362                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
1363         }
1364 }
1365
1366 /*
1367  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1368  * there is not enough nodes.
1369  * @mas: The maple state
1370  * @count: The number of nodes needed
1371  *
1372  * Note: Uses GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN for gfp flags.
1373  */
1374 static void mas_node_count(struct ma_state *mas, int count)
1375 {
1376         return mas_node_count_gfp(mas, count, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1377 }
1378
1379 /*
1380  * mas_start() - Sets up maple state for operations.
1381  * @mas: The maple state.
1382  *
1383  * If mas->node == MAS_START, then set the min, max and depth to
1384  * defaults.
1385  *
1386  * Return:
1387  * - If mas->node is an error or not MAS_START, return NULL.
1388  * - If it's an empty tree:     NULL & mas->node == MAS_NONE
1389  * - If it's a single entry:    The entry & mas->node == MAS_ROOT
1390  * - If it's a tree:            NULL & mas->node == safe root node.
1391  */
1392 static inline struct maple_enode *mas_start(struct ma_state *mas)
1393 {
1394         if (likely(mas_is_start(mas))) {
1395                 struct maple_enode *root;
1396
1397                 mas->min = 0;
1398                 mas->max = ULONG_MAX;
1399
1400 retry:
1401                 mas->depth = 0;
1402                 root = mas_root(mas);
1403                 /* Tree with nodes */
1404                 if (likely(xa_is_node(root))) {
1405                         mas->depth = 1;
1406                         mas->node = mte_safe_root(root);
1407                         mas->offset = 0;
1408                         if (mte_dead_node(mas->node))
1409                                 goto retry;
1410
1411                         return NULL;
1412                 }
1413
1414                 /* empty tree */
1415                 if (unlikely(!root)) {
1416                         mas->node = MAS_NONE;
1417                         mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1418                         return NULL;
1419                 }
1420
1421                 /* Single entry tree */
1422                 mas->node = MAS_ROOT;
1423                 mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1424
1425                 /* Single entry tree. */
1426                 if (mas->index > 0)
1427                         return NULL;
1428
1429                 return root;
1430         }
1431
1432         return NULL;
1433 }
1434
1435 /*
1436  * ma_data_end() - Find the end of the data in a node.
1437  * @node: The maple node
1438  * @type: The maple node type
1439  * @pivots: The array of pivots in the node
1440  * @max: The maximum value in the node
1441  *
1442  * Uses metadata to find the end of the data when possible.
1443  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1444  */
1445 static inline unsigned char ma_data_end(struct maple_node *node,
1446                                         enum maple_type type,
1447                                         unsigned long *pivots,
1448                                         unsigned long max)
1449 {
1450         unsigned char offset;
1451
1452         if (!pivots)
1453                 return 0;
1454
1455         if (type == maple_arange_64)
1456                 return ma_meta_end(node, type);
1457
1458         offset = mt_pivots[type] - 1;
1459         if (likely(!pivots[offset]))
1460                 return ma_meta_end(node, type);
1461
1462         if (likely(pivots[offset] == max))
1463                 return offset;
1464
1465         return mt_pivots[type];
1466 }
1467
1468 /*
1469  * mas_data_end() - Find the end of the data (slot).
1470  * @mas: the maple state
1471  *
1472  * This method is optimized to check the metadata of a node if the node type
1473  * supports data end metadata.
1474  *
1475  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1476  */
1477 static inline unsigned char mas_data_end(struct ma_state *mas)
1478 {
1479         enum maple_type type;
1480         struct maple_node *node;
1481         unsigned char offset;
1482         unsigned long *pivots;
1483
1484         type = mte_node_type(mas->node);
1485         node = mas_mn(mas);
1486         if (type == maple_arange_64)
1487                 return ma_meta_end(node, type);
1488
1489         pivots = ma_pivots(node, type);
1490         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
1491                 return 0;
1492
1493         offset = mt_pivots[type] - 1;
1494         if (likely(!pivots[offset]))
1495                 return ma_meta_end(node, type);
1496
1497         if (likely(pivots[offset] == mas->max))
1498                 return offset;
1499
1500         return mt_pivots[type];
1501 }
1502
1503 /*
1504  * mas_leaf_max_gap() - Returns the largest gap in a leaf node
1505  * @mas - the maple state
1506  *
1507  * Return: The maximum gap in the leaf.
1508  */
1509 static unsigned long mas_leaf_max_gap(struct ma_state *mas)
1510 {
1511         enum maple_type mt;
1512         unsigned long pstart, gap, max_gap;
1513         struct maple_node *mn;
1514         unsigned long *pivots;
1515         void __rcu **slots;
1516         unsigned char i;
1517         unsigned char max_piv;
1518
1519         mt = mte_node_type(mas->node);
1520         mn = mas_mn(mas);
1521         slots = ma_slots(mn, mt);
1522         max_gap = 0;
1523         if (unlikely(ma_is_dense(mt))) {
1524                 gap = 0;
1525                 for (i = 0; i < mt_slots[mt]; i++) {
1526                         if (slots[i]) {
1527                                 if (gap > max_gap)
1528                                         max_gap = gap;
1529                                 gap = 0;
1530                         } else {
1531                                 gap++;
1532                         }
1533                 }
1534                 if (gap > max_gap)
1535                         max_gap = gap;
1536                 return max_gap;
1537         }
1538
1539         /*
1540          * Check the first implied pivot optimizes the loop below and slot 1 may
1541          * be skipped if there is a gap in slot 0.
1542          */
1543         pivots = ma_pivots(mn, mt);
1544         if (likely(!slots[0])) {
1545                 max_gap = pivots[0] - mas->min + 1;
1546                 i = 2;
1547         } else {
1548                 i = 1;
1549         }
1550
1551         /* reduce max_piv as the special case is checked before the loop */
1552         max_piv = ma_data_end(mn, mt, pivots, mas->max) - 1;
1553         /*
1554          * Check end implied pivot which can only be a gap on the right most
1555          * node.
1556          */
1557         if (unlikely(mas->max == ULONG_MAX) && !slots[max_piv + 1]) {
1558                 gap = ULONG_MAX - pivots[max_piv];
1559                 if (gap > max_gap)
1560                         max_gap = gap;
1561         }
1562
1563         for (; i <= max_piv; i++) {
1564                 /* data == no gap. */
1565                 if (likely(slots[i]))
1566                         continue;
1567
1568                 pstart = pivots[i - 1];
1569                 gap = pivots[i] - pstart;
1570                 if (gap > max_gap)
1571                         max_gap = gap;
1572
1573                 /* There cannot be two gaps in a row. */
1574                 i++;
1575         }
1576         return max_gap;
1577 }
1578
1579 /*
1580  * ma_max_gap() - Get the maximum gap in a maple node (non-leaf)
1581  * @node: The maple node
1582  * @gaps: The pointer to the gaps
1583  * @mt: The maple node type
1584  * @*off: Pointer to store the offset location of the gap.
1585  *
1586  * Uses the metadata data end to scan backwards across set gaps.
1587  *
1588  * Return: The maximum gap value
1589  */
1590 static inline unsigned long
1591 ma_max_gap(struct maple_node *node, unsigned long *gaps, enum maple_type mt,
1592             unsigned char *off)
1593 {
1594         unsigned char offset, i;
1595         unsigned long max_gap = 0;
1596
1597         i = offset = ma_meta_end(node, mt);
1598         do {
1599                 if (gaps[i] > max_gap) {
1600                         max_gap = gaps[i];
1601                         offset = i;
1602                 }
1603         } while (i--);
1604
1605         *off = offset;
1606         return max_gap;
1607 }
1608
1609 /*
1610  * mas_max_gap() - find the largest gap in a non-leaf node and set the slot.
1611  * @mas: The maple state.
1612  *
1613  * If the metadata gap is set to MAPLE_ARANGE64_META_MAX, there is no gap.
1614  *
1615  * Return: The gap value.
1616  */
1617 static inline unsigned long mas_max_gap(struct ma_state *mas)
1618 {
1619         unsigned long *gaps;
1620         unsigned char offset;
1621         enum maple_type mt;
1622         struct maple_node *node;
1623
1624         mt = mte_node_type(mas->node);
1625         if (ma_is_leaf(mt))
1626                 return mas_leaf_max_gap(mas);
1627
1628         node = mas_mn(mas);
1629         MAS_BUG_ON(mas, mt != maple_arange_64);
1630         offset = ma_meta_gap(node, mt);
1631         if (offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1632                 return 0;
1633
1634         gaps = ma_gaps(node, mt);
1635         return gaps[offset];
1636 }
1637
1638 /*
1639  * mas_parent_gap() - Set the parent gap and any gaps above, as needed
1640  * @mas: The maple state
1641  * @offset: The gap offset in the parent to set
1642  * @new: The new gap value.
1643  *
1644  * Set the parent gap then continue to set the gap upwards, using the metadata
1645  * of the parent to see if it is necessary to check the node above.
1646  */
1647 static inline void mas_parent_gap(struct ma_state *mas, unsigned char offset,
1648                 unsigned long new)
1649 {
1650         unsigned long meta_gap = 0;
1651         struct maple_node *pnode;
1652         struct maple_enode *penode;
1653         unsigned long *pgaps;
1654         unsigned char meta_offset;
1655         enum maple_type pmt;
1656
1657         pnode = mte_parent(mas->node);
1658         pmt = mas_parent_type(mas, mas->node);
1659         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1660         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1661
1662 ascend:
1663         MAS_BUG_ON(mas, pmt != maple_arange_64);
1664         meta_offset = ma_meta_gap(pnode, pmt);
1665         if (meta_offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1666                 meta_gap = 0;
1667         else
1668                 meta_gap = pgaps[meta_offset];
1669
1670         pgaps[offset] = new;
1671
1672         if (meta_gap == new)
1673                 return;
1674
1675         if (offset != meta_offset) {
1676                 if (meta_gap > new)
1677                         return;
1678
1679                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, offset);
1680         } else if (new < meta_gap) {
1681                 meta_offset = 15;
1682                 new = ma_max_gap(pnode, pgaps, pmt, &meta_offset);
1683                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, meta_offset);
1684         }
1685
1686         if (ma_is_root(pnode))
1687                 return;
1688
1689         /* Go to the parent node. */
1690         pnode = mte_parent(penode);
1691         pmt = mas_parent_type(mas, penode);
1692         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1693         offset = mte_parent_slot(penode);
1694         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1695         goto ascend;
1696 }
1697
1698 /*
1699  * mas_update_gap() - Update a nodes gaps and propagate up if necessary.
1700  * @mas - the maple state.
1701  */
1702 static inline void mas_update_gap(struct ma_state *mas)
1703 {
1704         unsigned char pslot;
1705         unsigned long p_gap;
1706         unsigned long max_gap;
1707
1708         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
1709                 return;
1710
1711         if (mte_is_root(mas->node))
1712                 return;
1713
1714         max_gap = mas_max_gap(mas);
1715
1716         pslot = mte_parent_slot(mas->node);
1717         p_gap = ma_gaps(mte_parent(mas->node),
1718                         mas_parent_type(mas, mas->node))[pslot];
1719
1720         if (p_gap != max_gap)
1721                 mas_parent_gap(mas, pslot, max_gap);
1722 }
1723
1724 /*
1725  * mas_adopt_children() - Set the parent pointer of all nodes in @parent to
1726  * @parent with the slot encoded.
1727  * @mas - the maple state (for the tree)
1728  * @parent - the maple encoded node containing the children.
1729  */
1730 static inline void mas_adopt_children(struct ma_state *mas,
1731                 struct maple_enode *parent)
1732 {
1733         enum maple_type type = mte_node_type(parent);
1734         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
1735         void __rcu **slots = ma_slots(node, type);
1736         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, type);
1737         struct maple_enode *child;
1738         unsigned char offset;
1739
1740         offset = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
1741         do {
1742                 child = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1743                 mas_set_parent(mas, child, parent, offset);
1744         } while (offset--);
1745 }
1746
1747 /*
1748  * mas_replace() - Replace a maple node in the tree with mas->node.  Uses the
1749  * parent encoding to locate the maple node in the tree.
1750  * @mas - the ma_state to use for operations.
1751  * @advanced - boolean to adopt the child nodes and free the old node (false) or
1752  * leave the node (true) and handle the adoption and free elsewhere.
1753  */
1754 static inline void mas_replace(struct ma_state *mas, bool advanced)
1755         __must_hold(mas->tree->ma_lock)
1756 {
1757         struct maple_node *mn = mas_mn(mas);
1758         struct maple_enode *old_enode;
1759         unsigned char offset = 0;
1760         void __rcu **slots = NULL;
1761
1762         if (ma_is_root(mn)) {
1763                 old_enode = mas_root_locked(mas);
1764         } else {
1765                 offset = mte_parent_slot(mas->node);
1766                 slots = ma_slots(mte_parent(mas->node),
1767                                  mas_parent_type(mas, mas->node));
1768                 old_enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1769         }
1770
1771         if (!advanced && !mte_is_leaf(mas->node))
1772                 mas_adopt_children(mas, mas->node);
1773
1774         if (mte_is_root(mas->node)) {
1775                 mn->parent = ma_parent_ptr(
1776                               ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
1777                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
1778                 mas_set_height(mas);
1779         } else {
1780                 rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
1781         }
1782
1783         if (!advanced) {
1784                 mte_set_node_dead(old_enode);
1785                 mas_free(mas, old_enode);
1786         }
1787 }
1788
1789 /*
1790  * mas_new_child() - Find the new child of a node.
1791  * @mas: the maple state
1792  * @child: the maple state to store the child.
1793  */
1794 static inline bool mas_new_child(struct ma_state *mas, struct ma_state *child)
1795         __must_hold(mas->tree->ma_lock)
1796 {
1797         enum maple_type mt;
1798         unsigned char offset;
1799         unsigned char end;
1800         unsigned long *pivots;
1801         struct maple_enode *entry;
1802         struct maple_node *node;
1803         void __rcu **slots;
1804
1805         mt = mte_node_type(mas->node);
1806         node = mas_mn(mas);
1807         slots = ma_slots(node, mt);
1808         pivots = ma_pivots(node, mt);
1809         end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
1810         for (offset = mas->offset; offset <= end; offset++) {
1811                 entry = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1812                 if (mte_parent(entry) == node) {
1813                         *child = *mas;
1814                         mas->offset = offset + 1;
1815                         child->offset = offset;
1816                         mas_descend(child);
1817                         child->offset = 0;
1818                         return true;
1819                 }
1820         }
1821         return false;
1822 }
1823
1824 /*
1825  * mab_shift_right() - Shift the data in mab right. Note, does not clean out the
1826  * old data or set b_node->b_end.
1827  * @b_node: the maple_big_node
1828  * @shift: the shift count
1829  */
1830 static inline void mab_shift_right(struct maple_big_node *b_node,
1831                                  unsigned char shift)
1832 {
1833         unsigned long size = b_node->b_end * sizeof(unsigned long);
1834
1835         memmove(b_node->pivot + shift, b_node->pivot, size);
1836         memmove(b_node->slot + shift, b_node->slot, size);
1837         if (b_node->type == maple_arange_64)
1838                 memmove(b_node->gap + shift, b_node->gap, size);
1839 }
1840
1841 /*
1842  * mab_middle_node() - Check if a middle node is needed (unlikely)
1843  * @b_node: the maple_big_node that contains the data.
1844  * @size: the amount of data in the b_node
1845  * @split: the potential split location
1846  * @slot_count: the size that can be stored in a single node being considered.
1847  *
1848  * Return: true if a middle node is required.
1849  */
1850 static inline bool mab_middle_node(struct maple_big_node *b_node, int split,
1851                                    unsigned char slot_count)
1852 {
1853         unsigned char size = b_node->b_end;
1854
1855         if (size >= 2 * slot_count)
1856                 return true;
1857
1858         if (!b_node->slot[split] && (size >= 2 * slot_count - 1))
1859                 return true;
1860
1861         return false;
1862 }
1863
1864 /*
1865  * mab_no_null_split() - ensure the split doesn't fall on a NULL
1866  * @b_node: the maple_big_node with the data
1867  * @split: the suggested split location
1868  * @slot_count: the number of slots in the node being considered.
1869  *
1870  * Return: the split location.
1871  */
1872 static inline int mab_no_null_split(struct maple_big_node *b_node,
1873                                     unsigned char split, unsigned char slot_count)
1874 {
1875         if (!b_node->slot[split]) {
1876                 /*
1877                  * If the split is less than the max slot && the right side will
1878                  * still be sufficient, then increment the split on NULL.
1879                  */
1880                 if ((split < slot_count - 1) &&
1881                     (b_node->b_end - split) > (mt_min_slots[b_node->type]))
1882                         split++;
1883                 else
1884                         split--;
1885         }
1886         return split;
1887 }
1888
1889 /*
1890  * mab_calc_split() - Calculate the split location and if there needs to be two
1891  * splits.
1892  * @bn: The maple_big_node with the data
1893  * @mid_split: The second split, if required.  0 otherwise.
1894  *
1895  * Return: The first split location.  The middle split is set in @mid_split.
1896  */
1897 static inline int mab_calc_split(struct ma_state *mas,
1898          struct maple_big_node *bn, unsigned char *mid_split, unsigned long min)
1899 {
1900         unsigned char b_end = bn->b_end;
1901         int split = b_end / 2; /* Assume equal split. */
1902         unsigned char slot_min, slot_count = mt_slots[bn->type];
1903
1904         /*
1905          * To support gap tracking, all NULL entries are kept together and a node cannot
1906          * end on a NULL entry, with the exception of the left-most leaf.  The
1907          * limitation means that the split of a node must be checked for this condition
1908          * and be able to put more data in one direction or the other.
1909          */
1910         if (unlikely((mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))) {
1911                 *mid_split = 0;
1912                 split = b_end - mt_min_slots[bn->type];
1913
1914                 if (!ma_is_leaf(bn->type))
1915                         return split;
1916
1917                 mas->mas_flags |= MA_STATE_REBALANCE;
1918                 if (!bn->slot[split])
1919                         split--;
1920                 return split;
1921         }
1922
1923         /*
1924          * Although extremely rare, it is possible to enter what is known as the 3-way
1925          * split scenario.  The 3-way split comes about by means of a store of a range
1926          * that overwrites the end and beginning of two full nodes.  The result is a set
1927          * of entries that cannot be stored in 2 nodes.  Sometimes, these two nodes can
1928          * also be located in different parent nodes which are also full.  This can
1929          * carry upwards all the way to the root in the worst case.
1930          */
1931         if (unlikely(mab_middle_node(bn, split, slot_count))) {
1932                 split = b_end / 3;
1933                 *mid_split = split * 2;
1934         } else {
1935                 slot_min = mt_min_slots[bn->type];
1936
1937                 *mid_split = 0;
1938                 /*
1939                  * Avoid having a range less than the slot count unless it
1940                  * causes one node to be deficient.
1941                  * NOTE: mt_min_slots is 1 based, b_end and split are zero.
1942                  */
1943                 while ((split < slot_count - 1) &&
1944                        ((bn->pivot[split] - min) < slot_count - 1) &&
1945                        (b_end - split > slot_min))
1946                         split++;
1947         }
1948
1949         /* Avoid ending a node on a NULL entry */
1950         split = mab_no_null_split(bn, split, slot_count);
1951
1952         if (unlikely(*mid_split))
1953                 *mid_split = mab_no_null_split(bn, *mid_split, slot_count);
1954
1955         return split;
1956 }
1957
1958 /*
1959  * mas_mab_cp() - Copy data from a maple state inclusively to a maple_big_node
1960  * and set @b_node->b_end to the next free slot.
1961  * @mas: The maple state
1962  * @mas_start: The starting slot to copy
1963  * @mas_end: The end slot to copy (inclusively)
1964  * @b_node: The maple_big_node to place the data
1965  * @mab_start: The starting location in maple_big_node to store the data.
1966  */
1967 static inline void mas_mab_cp(struct ma_state *mas, unsigned char mas_start,
1968                         unsigned char mas_end, struct maple_big_node *b_node,
1969                         unsigned char mab_start)
1970 {
1971         enum maple_type mt;
1972         struct maple_node *node;
1973         void __rcu **slots;
1974         unsigned long *pivots, *gaps;
1975         int i = mas_start, j = mab_start;
1976         unsigned char piv_end;
1977
1978         node = mas_mn(mas);
1979         mt = mte_node_type(mas->node);
1980         pivots = ma_pivots(node, mt);
1981         if (!i) {
1982                 b_node->pivot[j] = pivots[i++];
1983                 if (unlikely(i > mas_end))
1984                         goto complete;
1985                 j++;
1986         }
1987
1988         piv_end = min(mas_end, mt_pivots[mt]);
1989         for (; i < piv_end; i++, j++) {
1990                 b_node->pivot[j] = pivots[i];
1991                 if (unlikely(!b_node->pivot[j]))
1992                         break;
1993
1994                 if (unlikely(mas->max == b_node->pivot[j]))
1995                         goto complete;
1996         }
1997
1998         if (likely(i <= mas_end))
1999                 b_node->pivot[j] = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, mt);
2000
2001 complete:
2002         b_node->b_end = ++j;
2003         j -= mab_start;
2004         slots = ma_slots(node, mt);
2005         memcpy(b_node->slot + mab_start, slots + mas_start, sizeof(void *) * j);
2006         if (!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree)) {
2007                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2008                 memcpy(b_node->gap + mab_start, gaps + mas_start,
2009                        sizeof(unsigned long) * j);
2010         }
2011 }
2012
2013 /*
2014  * mas_leaf_set_meta() - Set the metadata of a leaf if possible.
2015  * @mas: The maple state
2016  * @node: The maple node
2017  * @pivots: pointer to the maple node pivots
2018  * @mt: The maple type
2019  * @end: The assumed end
2020  *
2021  * Note, end may be incremented within this function but not modified at the
2022  * source.  This is fine since the metadata is the last thing to be stored in a
2023  * node during a write.
2024  */
2025 static inline void mas_leaf_set_meta(struct ma_state *mas,
2026                 struct maple_node *node, unsigned long *pivots,
2027                 enum maple_type mt, unsigned char end)
2028 {
2029         /* There is no room for metadata already */
2030         if (mt_pivots[mt] <= end)
2031                 return;
2032
2033         if (pivots[end] && pivots[end] < mas->max)
2034                 end++;
2035
2036         if (end < mt_slots[mt] - 1)
2037                 ma_set_meta(node, mt, 0, end);
2038 }
2039
2040 /*
2041  * mab_mas_cp() - Copy data from maple_big_node to a maple encoded node.
2042  * @b_node: the maple_big_node that has the data
2043  * @mab_start: the start location in @b_node.
2044  * @mab_end: The end location in @b_node (inclusively)
2045  * @mas: The maple state with the maple encoded node.
2046  */
2047 static inline void mab_mas_cp(struct maple_big_node *b_node,
2048                               unsigned char mab_start, unsigned char mab_end,
2049                               struct ma_state *mas, bool new_max)
2050 {
2051         int i, j = 0;
2052         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
2053         struct maple_node *node = mte_to_node(mas->node);
2054         void __rcu **slots = ma_slots(node, mt);
2055         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, mt);
2056         unsigned long *gaps = NULL;
2057         unsigned char end;
2058
2059         if (mab_end - mab_start > mt_pivots[mt])
2060                 mab_end--;
2061
2062         if (!pivots[mt_pivots[mt] - 1])
2063                 slots[mt_pivots[mt]] = NULL;
2064
2065         i = mab_start;
2066         do {
2067                 pivots[j++] = b_node->pivot[i++];
2068         } while (i <= mab_end && likely(b_node->pivot[i]));
2069
2070         memcpy(slots, b_node->slot + mab_start,
2071                sizeof(void *) * (i - mab_start));
2072
2073         if (new_max)
2074                 mas->max = b_node->pivot[i - 1];
2075
2076         end = j - 1;
2077         if (likely(!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree))) {
2078                 unsigned long max_gap = 0;
2079                 unsigned char offset = 15;
2080
2081                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2082                 do {
2083                         gaps[--j] = b_node->gap[--i];
2084                         if (gaps[j] > max_gap) {
2085                                 offset = j;
2086                                 max_gap = gaps[j];
2087                         }
2088                 } while (j);
2089
2090                 ma_set_meta(node, mt, offset, end);
2091         } else {
2092                 mas_leaf_set_meta(mas, node, pivots, mt, end);
2093         }
2094 }
2095
2096 /*
2097  * mas_descend_adopt() - Descend through a sub-tree and adopt children.
2098  * @mas: the maple state with the maple encoded node of the sub-tree.
2099  *
2100  * Descend through a sub-tree and adopt children who do not have the correct
2101  * parents set.  Follow the parents which have the correct parents as they are
2102  * the new entries which need to be followed to find other incorrectly set
2103  * parents.
2104  */
2105 static inline void mas_descend_adopt(struct ma_state *mas)
2106 {
2107         struct ma_state list[3], next[3];
2108         int i, n;
2109
2110         /*
2111          * At each level there may be up to 3 correct parent pointers which indicates
2112          * the new nodes which need to be walked to find any new nodes at a lower level.
2113          */
2114
2115         for (i = 0; i < 3; i++) {
2116                 list[i] = *mas;
2117                 list[i].offset = 0;
2118                 next[i].offset = 0;
2119         }
2120         next[0] = *mas;
2121
2122         while (!mte_is_leaf(list[0].node)) {
2123                 n = 0;
2124                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2125                         if (mas_is_none(&list[i]))
2126                                 continue;
2127
2128                         if (i && list[i-1].node == list[i].node)
2129                                 continue;
2130
2131                         while ((n < 3) && (mas_new_child(&list[i], &next[n])))
2132                                 n++;
2133
2134                         mas_adopt_children(&list[i], list[i].node);
2135                 }
2136
2137                 while (n < 3)
2138                         next[n++].node = MAS_NONE;
2139
2140                 /* descend by setting the list to the children */
2141                 for (i = 0; i < 3; i++)
2142                         list[i] = next[i];
2143         }
2144 }
2145
2146 /*
2147  * mas_bulk_rebalance() - Rebalance the end of a tree after a bulk insert.
2148  * @mas: The maple state
2149  * @end: The maple node end
2150  * @mt: The maple node type
2151  */
2152 static inline void mas_bulk_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end,
2153                                       enum maple_type mt)
2154 {
2155         if (!(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
2156                 return;
2157
2158         if (mte_is_root(mas->node))
2159                 return;
2160
2161         if (end > mt_min_slots[mt]) {
2162                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
2163                 return;
2164         }
2165 }
2166
2167 /*
2168  * mas_store_b_node() - Store an @entry into the b_node while also copying the
2169  * data from a maple encoded node.
2170  * @wr_mas: the maple write state
2171  * @b_node: the maple_big_node to fill with data
2172  * @offset_end: the offset to end copying
2173  *
2174  * Return: The actual end of the data stored in @b_node
2175  */
2176 static noinline_for_kasan void mas_store_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
2177                 struct maple_big_node *b_node, unsigned char offset_end)
2178 {
2179         unsigned char slot;
2180         unsigned char b_end;
2181         /* Possible underflow of piv will wrap back to 0 before use. */
2182         unsigned long piv;
2183         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2184
2185         b_node->type = wr_mas->type;
2186         b_end = 0;
2187         slot = mas->offset;
2188         if (slot) {
2189                 /* Copy start data up to insert. */
2190                 mas_mab_cp(mas, 0, slot - 1, b_node, 0);
2191                 b_end = b_node->b_end;
2192                 piv = b_node->pivot[b_end - 1];
2193         } else
2194                 piv = mas->min - 1;
2195
2196         if (piv + 1 < mas->index) {
2197                 /* Handle range starting after old range */
2198                 b_node->slot[b_end] = wr_mas->content;
2199                 if (!wr_mas->content)
2200                         b_node->gap[b_end] = mas->index - 1 - piv;
2201                 b_node->pivot[b_end++] = mas->index - 1;
2202         }
2203
2204         /* Store the new entry. */
2205         mas->offset = b_end;
2206         b_node->slot[b_end] = wr_mas->entry;
2207         b_node->pivot[b_end] = mas->last;
2208
2209         /* Appended. */
2210         if (mas->last >= mas->max)
2211                 goto b_end;
2212
2213         /* Handle new range ending before old range ends */
2214         piv = mas_logical_pivot(mas, wr_mas->pivots, offset_end, wr_mas->type);
2215         if (piv > mas->last) {
2216                 if (piv == ULONG_MAX)
2217                         mas_bulk_rebalance(mas, b_node->b_end, wr_mas->type);
2218
2219                 if (offset_end != slot)
2220                         wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
2221                                                           offset_end);
2222
2223                 b_node->slot[++b_end] = wr_mas->content;
2224                 if (!wr_mas->content)
2225                         b_node->gap[b_end] = piv - mas->last + 1;
2226                 b_node->pivot[b_end] = piv;
2227         }
2228
2229         slot = offset_end + 1;
2230         if (slot > wr_mas->node_end)
2231                 goto b_end;
2232
2233         /* Copy end data to the end of the node. */
2234         mas_mab_cp(mas, slot, wr_mas->node_end + 1, b_node, ++b_end);
2235         b_node->b_end--;
2236         return;
2237
2238 b_end:
2239         b_node->b_end = b_end;
2240 }
2241
2242 /*
2243  * mas_prev_sibling() - Find the previous node with the same parent.
2244  * @mas: the maple state
2245  *
2246  * Return: True if there is a previous sibling, false otherwise.
2247  */
2248 static inline bool mas_prev_sibling(struct ma_state *mas)
2249 {
2250         unsigned int p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
2251
2252         if (mte_is_root(mas->node))
2253                 return false;
2254
2255         if (!p_slot)
2256                 return false;
2257
2258         mas_ascend(mas);
2259         mas->offset = p_slot - 1;
2260         mas_descend(mas);
2261         return true;
2262 }
2263
2264 /*
2265  * mas_next_sibling() - Find the next node with the same parent.
2266  * @mas: the maple state
2267  *
2268  * Return: true if there is a next sibling, false otherwise.
2269  */
2270 static inline bool mas_next_sibling(struct ma_state *mas)
2271 {
2272         MA_STATE(parent, mas->tree, mas->index, mas->last);
2273
2274         if (mte_is_root(mas->node))
2275                 return false;
2276
2277         parent = *mas;
2278         mas_ascend(&parent);
2279         parent.offset = mte_parent_slot(mas->node) + 1;
2280         if (parent.offset > mas_data_end(&parent))
2281                 return false;
2282
2283         *mas = parent;
2284         mas_descend(mas);
2285         return true;
2286 }
2287
2288 /*
2289  * mte_node_or_node() - Return the encoded node or MAS_NONE.
2290  * @enode: The encoded maple node.
2291  *
2292  * Shorthand to avoid setting %NULLs in the tree or maple_subtree_state.
2293  *
2294  * Return: @enode or MAS_NONE
2295  */
2296 static inline struct maple_enode *mte_node_or_none(struct maple_enode *enode)
2297 {
2298         if (enode)
2299                 return enode;
2300
2301         return ma_enode_ptr(MAS_NONE);
2302 }
2303
2304 /*
2305  * mas_wr_node_walk() - Find the correct offset for the index in the @mas.
2306  * @wr_mas: The maple write state
2307  *
2308  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
2309  */
2310 static inline void mas_wr_node_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
2311 {
2312         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2313         unsigned char count, offset;
2314
2315         if (unlikely(ma_is_dense(wr_mas->type))) {
2316                 wr_mas->r_max = wr_mas->r_min = mas->index;
2317                 mas->offset = mas->index = mas->min;
2318                 return;
2319         }
2320
2321         wr_mas->node = mas_mn(wr_mas->mas);
2322         wr_mas->pivots = ma_pivots(wr_mas->node, wr_mas->type);
2323         count = wr_mas->node_end = ma_data_end(wr_mas->node, wr_mas->type,
2324                                                wr_mas->pivots, mas->max);
2325         offset = mas->offset;
2326
2327         while (offset < count && mas->index > wr_mas->pivots[offset])
2328                 offset++;
2329
2330         wr_mas->r_max = offset < count ? wr_mas->pivots[offset] : mas->max;
2331         wr_mas->r_min = mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, offset);
2332         wr_mas->offset_end = mas->offset = offset;
2333 }
2334
2335 /*
2336  * mas_topiary_range() - Add a range of slots to the topiary.
2337  * @mas: The maple state
2338  * @destroy: The topiary to add the slots (usually destroy)
2339  * @start: The starting slot inclusively
2340  * @end: The end slot inclusively
2341  */
2342 static inline void mas_topiary_range(struct ma_state *mas,
2343         struct ma_topiary *destroy, unsigned char start, unsigned char end)
2344 {
2345         void __rcu **slots;
2346         unsigned char offset;
2347
2348         MAS_BUG_ON(mas, mte_is_leaf(mas->node));
2349
2350         slots = ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node));
2351         for (offset = start; offset <= end; offset++) {
2352                 struct maple_enode *enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
2353
2354                 if (mte_dead_node(enode))
2355                         continue;
2356
2357                 mat_add(destroy, enode);
2358         }
2359 }
2360
2361 /*
2362  * mast_topiary() - Add the portions of the tree to the removal list; either to
2363  * be freed or discarded (destroy walk).
2364  * @mast: The maple_subtree_state.
2365  */
2366 static inline void mast_topiary(struct maple_subtree_state *mast)
2367 {
2368         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_l, NULL);
2369         unsigned char r_start, r_end;
2370         unsigned char l_start, l_end;
2371         void __rcu **l_slots, **r_slots;
2372
2373         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2374         mast->orig_l->index = mast->orig_l->last;
2375         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2376         l_start = mast->orig_l->offset + 1;
2377         l_end = mas_data_end(mast->orig_l);
2378         r_start = 0;
2379         r_end = mast->orig_r->offset;
2380
2381         if (r_end)
2382                 r_end--;
2383
2384         l_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_l),
2385                            mte_node_type(mast->orig_l->node));
2386
2387         r_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_r),
2388                            mte_node_type(mast->orig_r->node));
2389
2390         if ((l_start < l_end) &&
2391             mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_start))) {
2392                 l_start++;
2393         }
2394
2395         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_end))) {
2396                 if (r_end)
2397                         r_end--;
2398         }
2399
2400         if ((l_start > r_end) && (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node))
2401                 return;
2402
2403         /* At the node where left and right sides meet, add the parts between */
2404         if (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node) {
2405                 return mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy,
2406                                              l_start, r_end);
2407         }
2408
2409         /* mast->orig_r is different and consumed. */
2410         if (mte_is_leaf(mast->orig_r->node))
2411                 return;
2412
2413         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_end)))
2414                 l_end--;
2415
2416
2417         if (l_start <= l_end)
2418                 mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy, l_start, l_end);
2419
2420         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_start)))
2421                 r_start++;
2422
2423         if (r_start <= r_end)
2424                 mas_topiary_range(mast->orig_r, mast->destroy, 0, r_end);
2425 }
2426
2427 /*
2428  * mast_rebalance_next() - Rebalance against the next node
2429  * @mast: The maple subtree state
2430  * @old_r: The encoded maple node to the right (next node).
2431  */
2432 static inline void mast_rebalance_next(struct maple_subtree_state *mast)
2433 {
2434         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2435
2436         mas_mab_cp(mast->orig_r, 0, mt_slot_count(mast->orig_r->node),
2437                    mast->bn, b_end);
2438         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2439 }
2440
2441 /*
2442  * mast_rebalance_prev() - Rebalance against the previous node
2443  * @mast: The maple subtree state
2444  * @old_l: The encoded maple node to the left (previous node)
2445  */
2446 static inline void mast_rebalance_prev(struct maple_subtree_state *mast)
2447 {
2448         unsigned char end = mas_data_end(mast->orig_l) + 1;
2449         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2450
2451         mab_shift_right(mast->bn, end);
2452         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, end - 1, mast->bn, 0);
2453         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2454         mast->orig_l->index = mast->orig_l->min;
2455         mast->bn->b_end = end + b_end;
2456         mast->l->offset += end;
2457 }
2458
2459 /*
2460  * mast_spanning_rebalance() - Rebalance nodes with nearest neighbour favouring
2461  * the node to the right.  Checking the nodes to the right then the left at each
2462  * level upwards until root is reached.  Free and destroy as needed.
2463  * Data is copied into the @mast->bn.
2464  * @mast: The maple_subtree_state.
2465  */
2466 static inline
2467 bool mast_spanning_rebalance(struct maple_subtree_state *mast)
2468 {
2469         struct ma_state r_tmp = *mast->orig_r;
2470         struct ma_state l_tmp = *mast->orig_l;
2471         struct maple_enode *ancestor = NULL;
2472         unsigned char start, end;
2473         unsigned char depth = 0;
2474
2475         r_tmp = *mast->orig_r;
2476         l_tmp = *mast->orig_l;
2477         do {
2478                 mas_ascend(mast->orig_r);
2479                 mas_ascend(mast->orig_l);
2480                 depth++;
2481                 if (!ancestor &&
2482                     (mast->orig_r->node == mast->orig_l->node)) {
2483                         ancestor = mast->orig_r->node;
2484                         end = mast->orig_r->offset - 1;
2485                         start = mast->orig_l->offset + 1;
2486                 }
2487
2488                 if (mast->orig_r->offset < mas_data_end(mast->orig_r)) {
2489                         if (!ancestor) {
2490                                 ancestor = mast->orig_r->node;
2491                                 start = 0;
2492                         }
2493
2494                         mast->orig_r->offset++;
2495                         do {
2496                                 mas_descend(mast->orig_r);
2497                                 mast->orig_r->offset = 0;
2498                                 depth--;
2499                         } while (depth);
2500
2501                         mast_rebalance_next(mast);
2502                         do {
2503                                 unsigned char l_off = 0;
2504                                 struct maple_enode *child = r_tmp.node;
2505
2506                                 mas_ascend(&r_tmp);
2507                                 if (ancestor == r_tmp.node)
2508                                         l_off = start;
2509
2510                                 if (r_tmp.offset)
2511                                         r_tmp.offset--;
2512
2513                                 if (l_off < r_tmp.offset)
2514                                         mas_topiary_range(&r_tmp, mast->destroy,
2515                                                           l_off, r_tmp.offset);
2516
2517                                 if (l_tmp.node != child)
2518                                         mat_add(mast->free, child);
2519
2520                         } while (r_tmp.node != ancestor);
2521
2522                         *mast->orig_l = l_tmp;
2523                         return true;
2524
2525                 } else if (mast->orig_l->offset != 0) {
2526                         if (!ancestor) {
2527                                 ancestor = mast->orig_l->node;
2528                                 end = mas_data_end(mast->orig_l);
2529                         }
2530
2531                         mast->orig_l->offset--;
2532                         do {
2533                                 mas_descend(mast->orig_l);
2534                                 mast->orig_l->offset =
2535                                         mas_data_end(mast->orig_l);
2536                                 depth--;
2537                         } while (depth);
2538
2539                         mast_rebalance_prev(mast);
2540                         do {
2541                                 unsigned char r_off;
2542                                 struct maple_enode *child = l_tmp.node;
2543
2544                                 mas_ascend(&l_tmp);
2545                                 if (ancestor == l_tmp.node)
2546                                         r_off = end;
2547                                 else
2548                                         r_off = mas_data_end(&l_tmp);
2549
2550                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2551                                         l_tmp.offset++;
2552
2553                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2554                                         mas_topiary_range(&l_tmp, mast->destroy,
2555                                                           l_tmp.offset, r_off);
2556
2557                                 if (r_tmp.node != child)
2558                                         mat_add(mast->free, child);
2559
2560                         } while (l_tmp.node != ancestor);
2561
2562                         *mast->orig_r = r_tmp;
2563                         return true;
2564                 }
2565         } while (!mte_is_root(mast->orig_r->node));
2566
2567         *mast->orig_r = r_tmp;
2568         *mast->orig_l = l_tmp;
2569         return false;
2570 }
2571
2572 /*
2573  * mast_ascend_free() - Add current original maple state nodes to the free list
2574  * and ascend.
2575  * @mast: the maple subtree state.
2576  *
2577  * Ascend the original left and right sides and add the previous nodes to the
2578  * free list.  Set the slots to point to the correct location in the new nodes.
2579  */
2580 static inline void
2581 mast_ascend_free(struct maple_subtree_state *mast)
2582 {
2583         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_r,  NULL);
2584         struct maple_enode *left = mast->orig_l->node;
2585         struct maple_enode *right = mast->orig_r->node;
2586
2587         mas_ascend(mast->orig_l);
2588         mas_ascend(mast->orig_r);
2589         mat_add(mast->free, left);
2590
2591         if (left != right)
2592                 mat_add(mast->free, right);
2593
2594         mast->orig_r->offset = 0;
2595         mast->orig_r->index = mast->r->max;
2596         /* last should be larger than or equal to index */
2597         if (mast->orig_r->last < mast->orig_r->index)
2598                 mast->orig_r->last = mast->orig_r->index;
2599         /*
2600          * The node may not contain the value so set slot to ensure all
2601          * of the nodes contents are freed or destroyed.
2602          */
2603         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_r->node);
2604         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2605         /* Set up the left side of things */
2606         mast->orig_l->offset = 0;
2607         mast->orig_l->index = mast->l->min;
2608         wr_mas.mas = mast->orig_l;
2609         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2610         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2611
2612         mast->bn->type = wr_mas.type;
2613 }
2614
2615 /*
2616  * mas_new_ma_node() - Create and return a new maple node.  Helper function.
2617  * @mas: the maple state with the allocations.
2618  * @b_node: the maple_big_node with the type encoding.
2619  *
2620  * Use the node type from the maple_big_node to allocate a new node from the
2621  * ma_state.  This function exists mainly for code readability.
2622  *
2623  * Return: A new maple encoded node
2624  */
2625 static inline struct maple_enode
2626 *mas_new_ma_node(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
2627 {
2628         return mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)), b_node->type);
2629 }
2630
2631 /*
2632  * mas_mab_to_node() - Set up right and middle nodes
2633  *
2634  * @mas: the maple state that contains the allocations.
2635  * @b_node: the node which contains the data.
2636  * @left: The pointer which will have the left node
2637  * @right: The pointer which may have the right node
2638  * @middle: the pointer which may have the middle node (rare)
2639  * @mid_split: the split location for the middle node
2640  *
2641  * Return: the split of left.
2642  */
2643 static inline unsigned char mas_mab_to_node(struct ma_state *mas,
2644         struct maple_big_node *b_node, struct maple_enode **left,
2645         struct maple_enode **right, struct maple_enode **middle,
2646         unsigned char *mid_split, unsigned long min)
2647 {
2648         unsigned char split = 0;
2649         unsigned char slot_count = mt_slots[b_node->type];
2650
2651         *left = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2652         *right = NULL;
2653         *middle = NULL;
2654         *mid_split = 0;
2655
2656         if (b_node->b_end < slot_count) {
2657                 split = b_node->b_end;
2658         } else {
2659                 split = mab_calc_split(mas, b_node, mid_split, min);
2660                 *right = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2661         }
2662
2663         if (*mid_split)
2664                 *middle = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2665
2666         return split;
2667
2668 }
2669
2670 /*
2671  * mab_set_b_end() - Add entry to b_node at b_node->b_end and increment the end
2672  * pointer.
2673  * @b_node - the big node to add the entry
2674  * @mas - the maple state to get the pivot (mas->max)
2675  * @entry - the entry to add, if NULL nothing happens.
2676  */
2677 static inline void mab_set_b_end(struct maple_big_node *b_node,
2678                                  struct ma_state *mas,
2679                                  void *entry)
2680 {
2681         if (!entry)
2682                 return;
2683
2684         b_node->slot[b_node->b_end] = entry;
2685         if (mt_is_alloc(mas->tree))
2686                 b_node->gap[b_node->b_end] = mas_max_gap(mas);
2687         b_node->pivot[b_node->b_end++] = mas->max;
2688 }
2689
2690 /*
2691  * mas_set_split_parent() - combine_then_separate helper function.  Sets the parent
2692  * of @mas->node to either @left or @right, depending on @slot and @split
2693  *
2694  * @mas - the maple state with the node that needs a parent
2695  * @left - possible parent 1
2696  * @right - possible parent 2
2697  * @slot - the slot the mas->node was placed
2698  * @split - the split location between @left and @right
2699  */
2700 static inline void mas_set_split_parent(struct ma_state *mas,
2701                                         struct maple_enode *left,
2702                                         struct maple_enode *right,
2703                                         unsigned char *slot, unsigned char split)
2704 {
2705         if (mas_is_none(mas))
2706                 return;
2707
2708         if ((*slot) <= split)
2709                 mas_set_parent(mas, mas->node, left, *slot);
2710         else if (right)
2711                 mas_set_parent(mas, mas->node, right, (*slot) - split - 1);
2712
2713         (*slot)++;
2714 }
2715
2716 /*
2717  * mte_mid_split_check() - Check if the next node passes the mid-split
2718  * @**l: Pointer to left encoded maple node.
2719  * @**m: Pointer to middle encoded maple node.
2720  * @**r: Pointer to right encoded maple node.
2721  * @slot: The offset
2722  * @*split: The split location.
2723  * @mid_split: The middle split.
2724  */
2725 static inline void mte_mid_split_check(struct maple_enode **l,
2726                                        struct maple_enode **r,
2727                                        struct maple_enode *right,
2728                                        unsigned char slot,
2729                                        unsigned char *split,
2730                                        unsigned char mid_split)
2731 {
2732         if (*r == right)
2733                 return;
2734
2735         if (slot < mid_split)
2736                 return;
2737
2738         *l = *r;
2739         *r = right;
2740         *split = mid_split;
2741 }
2742
2743 /*
2744  * mast_set_split_parents() - Helper function to set three nodes parents.  Slot
2745  * is taken from @mast->l.
2746  * @mast - the maple subtree state
2747  * @left - the left node
2748  * @right - the right node
2749  * @split - the split location.
2750  */
2751 static inline void mast_set_split_parents(struct maple_subtree_state *mast,
2752                                           struct maple_enode *left,
2753                                           struct maple_enode *middle,
2754                                           struct maple_enode *right,
2755                                           unsigned char split,
2756                                           unsigned char mid_split)
2757 {
2758         unsigned char slot;
2759         struct maple_enode *l = left;
2760         struct maple_enode *r = right;
2761
2762         if (mas_is_none(mast->l))
2763                 return;
2764
2765         if (middle)
2766                 r = middle;
2767
2768         slot = mast->l->offset;
2769
2770         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2771         mas_set_split_parent(mast->l, l, r, &slot, split);
2772
2773         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2774         mas_set_split_parent(mast->m, l, r, &slot, split);
2775
2776         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2777         mas_set_split_parent(mast->r, l, r, &slot, split);
2778 }
2779
2780 /*
2781  * mas_wmb_replace() - Write memory barrier and replace
2782  * @mas: The maple state
2783  * @free: the maple topiary list of nodes to free
2784  * @destroy: The maple topiary list of nodes to destroy (walk and free)
2785  *
2786  * Updates gap as necessary.
2787  */
2788 static inline void mas_wmb_replace(struct ma_state *mas,
2789                                    struct ma_topiary *free,
2790                                    struct ma_topiary *destroy)
2791 {
2792         /* All nodes must see old data as dead prior to replacing that data */
2793         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
2794
2795         /* Insert the new data in the tree */
2796         mas_replace(mas, true);
2797
2798         if (!mte_is_leaf(mas->node))
2799                 mas_descend_adopt(mas);
2800
2801         mas_mat_free(mas, free);
2802
2803         if (destroy)
2804                 mas_mat_destroy(mas, destroy);
2805
2806         if (mte_is_leaf(mas->node))
2807                 return;
2808
2809         mas_update_gap(mas);
2810 }
2811
2812 /*
2813  * mast_new_root() - Set a new tree root during subtree creation
2814  * @mast: The maple subtree state
2815  * @mas: The maple state
2816  */
2817 static inline void mast_new_root(struct maple_subtree_state *mast,
2818                                  struct ma_state *mas)
2819 {
2820         mas_mn(mast->l)->parent =
2821                 ma_parent_ptr(((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
2822         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node) &&
2823             !mte_is_root(mast->orig_l->node)) {
2824                 do {
2825                         mast_ascend_free(mast);
2826                         mast_topiary(mast);
2827                 } while (!mte_is_root(mast->orig_l->node));
2828         }
2829         if ((mast->orig_l->node != mas->node) &&
2830                    (mast->l->depth > mas_mt_height(mas))) {
2831                 mat_add(mast->free, mas->node);
2832         }
2833 }
2834
2835 /*
2836  * mast_cp_to_nodes() - Copy data out to nodes.
2837  * @mast: The maple subtree state
2838  * @left: The left encoded maple node
2839  * @middle: The middle encoded maple node
2840  * @right: The right encoded maple node
2841  * @split: The location to split between left and (middle ? middle : right)
2842  * @mid_split: The location to split between middle and right.
2843  */
2844 static inline void mast_cp_to_nodes(struct maple_subtree_state *mast,
2845         struct maple_enode *left, struct maple_enode *middle,
2846         struct maple_enode *right, unsigned char split, unsigned char mid_split)
2847 {
2848         bool new_lmax = true;
2849
2850         mast->l->node = mte_node_or_none(left);
2851         mast->m->node = mte_node_or_none(middle);
2852         mast->r->node = mte_node_or_none(right);
2853
2854         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2855         if (split == mast->bn->b_end) {
2856                 mast->l->max = mast->orig_r->max;
2857                 new_lmax = false;
2858         }
2859
2860         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, new_lmax);
2861
2862         if (middle) {
2863                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mid_split, mast->m, true);
2864                 mast->m->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2865                 split = mid_split;
2866         }
2867
2868         mast->r->max = mast->orig_r->max;
2869         if (right) {
2870                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mast->bn->b_end, mast->r, false);
2871                 mast->r->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2872         }
2873 }
2874
2875 /*
2876  * mast_combine_cp_left - Copy in the original left side of the tree into the
2877  * combined data set in the maple subtree state big node.
2878  * @mast: The maple subtree state
2879  */
2880 static inline void mast_combine_cp_left(struct maple_subtree_state *mast)
2881 {
2882         unsigned char l_slot = mast->orig_l->offset;
2883
2884         if (!l_slot)
2885                 return;
2886
2887         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, l_slot - 1, mast->bn, 0);
2888 }
2889
2890 /*
2891  * mast_combine_cp_right: Copy in the original right side of the tree into the
2892  * combined data set in the maple subtree state big node.
2893  * @mast: The maple subtree state
2894  */
2895 static inline void mast_combine_cp_right(struct maple_subtree_state *mast)
2896 {
2897         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] >= mast->orig_r->max)
2898                 return;
2899
2900         mas_mab_cp(mast->orig_r, mast->orig_r->offset + 1,
2901                    mt_slot_count(mast->orig_r->node), mast->bn,
2902                    mast->bn->b_end);
2903         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2904 }
2905
2906 /*
2907  * mast_sufficient: Check if the maple subtree state has enough data in the big
2908  * node to create at least one sufficient node
2909  * @mast: the maple subtree state
2910  */
2911 static inline bool mast_sufficient(struct maple_subtree_state *mast)
2912 {
2913         if (mast->bn->b_end > mt_min_slot_count(mast->orig_l->node))
2914                 return true;
2915
2916         return false;
2917 }
2918
2919 /*
2920  * mast_overflow: Check if there is too much data in the subtree state for a
2921  * single node.
2922  * @mast: The maple subtree state
2923  */
2924 static inline bool mast_overflow(struct maple_subtree_state *mast)
2925 {
2926         if (mast->bn->b_end >= mt_slot_count(mast->orig_l->node))
2927                 return true;
2928
2929         return false;
2930 }
2931
2932 static inline void *mtree_range_walk(struct ma_state *mas)
2933 {
2934         unsigned long *pivots;
2935         unsigned char offset;
2936         struct maple_node *node;
2937         struct maple_enode *next, *last;
2938         enum maple_type type;
2939         void __rcu **slots;
2940         unsigned char end;
2941         unsigned long max, min;
2942         unsigned long prev_max, prev_min;
2943
2944         next = mas->node;
2945         min = mas->min;
2946         max = mas->max;
2947         do {
2948                 offset = 0;
2949                 last = next;
2950                 node = mte_to_node(next);
2951                 type = mte_node_type(next);
2952                 pivots = ma_pivots(node, type);
2953                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
2954                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2955                         goto dead_node;
2956
2957                 if (pivots[offset] >= mas->index) {
2958                         prev_max = max;
2959                         prev_min = min;
2960                         max = pivots[offset];
2961                         goto next;
2962                 }
2963
2964                 do {
2965                         offset++;
2966                 } while ((offset < end) && (pivots[offset] < mas->index));
2967
2968                 prev_min = min;
2969                 min = pivots[offset - 1] + 1;
2970                 prev_max = max;
2971                 if (likely(offset < end && pivots[offset]))
2972                         max = pivots[offset];
2973
2974 next:
2975                 slots = ma_slots(node, type);
2976                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
2977                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2978                         goto dead_node;
2979         } while (!ma_is_leaf(type));
2980
2981         mas->offset = offset;
2982         mas->index = min;
2983         mas->last = max;
2984         mas->min = prev_min;
2985         mas->max = prev_max;
2986         mas->node = last;
2987         return (void *)next;
2988
2989 dead_node:
2990         mas_reset(mas);
2991         return NULL;
2992 }
2993
2994 /*
2995  * mas_spanning_rebalance() - Rebalance across two nodes which may not be peers.
2996  * @mas: The starting maple state
2997  * @mast: The maple_subtree_state, keeps track of 4 maple states.
2998  * @count: The estimated count of iterations needed.
2999  *
3000  * Follow the tree upwards from @l_mas and @r_mas for @count, or until the root
3001  * is hit.  First @b_node is split into two entries which are inserted into the
3002  * next iteration of the loop.  @b_node is returned populated with the final
3003  * iteration. @mas is used to obtain allocations.  orig_l_mas keeps track of the
3004  * nodes that will remain active by using orig_l_mas->index and orig_l_mas->last
3005  * to account of what has been copied into the new sub-tree.  The update of
3006  * orig_l_mas->last is used in mas_consume to find the slots that will need to
3007  * be either freed or destroyed.  orig_l_mas->depth keeps track of the height of
3008  * the new sub-tree in case the sub-tree becomes the full tree.
3009  *
3010  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3011  */
3012 static int mas_spanning_rebalance(struct ma_state *mas,
3013                 struct maple_subtree_state *mast, unsigned char count)
3014 {
3015         unsigned char split, mid_split;
3016         unsigned char slot = 0;
3017         struct maple_enode *left = NULL, *middle = NULL, *right = NULL;
3018
3019         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
3020         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3021         MA_STATE(m_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
3022         MA_TOPIARY(free, mas->tree);
3023         MA_TOPIARY(destroy, mas->tree);
3024
3025         /*
3026          * The tree needs to be rebalanced and leaves need to be kept at the same level.
3027          * Rebalancing is done by use of the ``struct maple_topiary``.
3028          */
3029         mast->l = &l_mas;
3030         mast->m = &m_mas;
3031         mast->r = &r_mas;
3032         mast->free = &free;
3033         mast->destroy = &destroy;
3034         l_mas.node = r_mas.node = m_mas.node = MAS_NONE;
3035
3036         /* Check if this is not root and has sufficient data.  */
3037         if (((mast->orig_l->min != 0) || (mast->orig_r->max != ULONG_MAX)) &&
3038             unlikely(mast->bn->b_end <= mt_min_slots[mast->bn->type]))
3039                 mast_spanning_rebalance(mast);
3040
3041         mast->orig_l->depth = 0;
3042
3043         /*
3044          * Each level of the tree is examined and balanced, pushing data to the left or
3045          * right, or rebalancing against left or right nodes is employed to avoid
3046          * rippling up the tree to limit the amount of churn.  Once a new sub-section of
3047          * the tree is created, there may be a mix of new and old nodes.  The old nodes
3048          * will have the incorrect parent pointers and currently be in two trees: the
3049          * original tree and the partially new tree.  To remedy the parent pointers in
3050          * the old tree, the new data is swapped into the active tree and a walk down
3051          * the tree is performed and the parent pointers are updated.
3052          * See mas_descend_adopt() for more information..
3053          */
3054         while (count--) {
3055                 mast->bn->b_end--;
3056                 mast->bn->type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
3057                 split = mas_mab_to_node(mas, mast->bn, &left, &right, &middle,
3058                                         &mid_split, mast->orig_l->min);
3059                 mast_set_split_parents(mast, left, middle, right, split,
3060                                        mid_split);
3061                 mast_cp_to_nodes(mast, left, middle, right, split, mid_split);
3062
3063                 /*
3064                  * Copy data from next level in the tree to mast->bn from next
3065                  * iteration
3066                  */
3067                 memset(mast->bn, 0, sizeof(struct maple_big_node));
3068                 mast->bn->type = mte_node_type(left);
3069                 mast->orig_l->depth++;
3070
3071                 /* Root already stored in l->node. */
3072                 if (mas_is_root_limits(mast->l))
3073                         goto new_root;
3074
3075                 mast_ascend_free(mast);
3076                 mast_combine_cp_left(mast);
3077                 l_mas.offset = mast->bn->b_end;
3078                 mab_set_b_end(mast->bn, &l_mas, left);
3079                 mab_set_b_end(mast->bn, &m_mas, middle);
3080                 mab_set_b_end(mast->bn, &r_mas, right);
3081
3082                 /* Copy anything necessary out of the right node. */
3083                 mast_combine_cp_right(mast);
3084                 mast_topiary(mast);
3085                 mast->orig_l->last = mast->orig_l->max;
3086
3087                 if (mast_sufficient(mast))
3088                         continue;
3089
3090                 if (mast_overflow(mast))
3091                         continue;
3092
3093                 /* May be a new root stored in mast->bn */
3094                 if (mas_is_root_limits(mast->orig_l))
3095                         break;
3096
3097                 mast_spanning_rebalance(mast);
3098
3099                 /* rebalancing from other nodes may require another loop. */
3100                 if (!count)
3101                         count++;
3102         }
3103
3104         l_mas.node = mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)),
3105                                 mte_node_type(mast->orig_l->node));
3106         mast->orig_l->depth++;
3107         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, &l_mas, true);
3108         mas_set_parent(mas, left, l_mas.node, slot);
3109         if (middle)
3110                 mas_set_parent(mas, middle, l_mas.node, ++slot);
3111
3112         if (right)
3113                 mas_set_parent(mas, right, l_mas.node, ++slot);
3114
3115         if (mas_is_root_limits(mast->l)) {
3116 new_root:
3117                 mast_new_root(mast, mas);
3118         } else {
3119                 mas_mn(&l_mas)->parent = mas_mn(mast->orig_l)->parent;
3120         }
3121
3122         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node))
3123                 mat_add(&free, mast->orig_l->node);
3124
3125         mas->depth = mast->orig_l->depth;
3126         *mast->orig_l = l_mas;
3127         mte_set_node_dead(mas->node);
3128
3129         /* Set up mas for insertion. */
3130         mast->orig_l->depth = mas->depth;
3131         mast->orig_l->alloc = mas->alloc;
3132         *mas = *mast->orig_l;
3133         mas_wmb_replace(mas, &free, &destroy);
3134         mtree_range_walk(mas);
3135         return mast->bn->b_end;
3136 }
3137
3138 /*
3139  * mas_rebalance() - Rebalance a given node.
3140  * @mas: The maple state
3141  * @b_node: The big maple node.
3142  *
3143  * Rebalance two nodes into a single node or two new nodes that are sufficient.
3144  * Continue upwards until tree is sufficient.
3145  *
3146  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3147  */
3148 static inline int mas_rebalance(struct ma_state *mas,
3149                                 struct maple_big_node *b_node)
3150 {
3151         char empty_count = mas_mt_height(mas);
3152         struct maple_subtree_state mast;
3153         unsigned char shift, b_end = ++b_node->b_end;
3154
3155         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3156         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3157
3158         trace_ma_op(__func__, mas);
3159
3160         /*
3161          * Rebalancing occurs if a node is insufficient.  Data is rebalanced
3162          * against the node to the right if it exists, otherwise the node to the
3163          * left of this node is rebalanced against this node.  If rebalancing
3164          * causes just one node to be produced instead of two, then the parent
3165          * is also examined and rebalanced if it is insufficient.  Every level
3166          * tries to combine the data in the same way.  If one node contains the
3167          * entire range of the tree, then that node is used as a new root node.
3168          */
3169         mas_node_count(mas, 1 + empty_count * 3);
3170         if (mas_is_err(mas))
3171                 return 0;
3172
3173         mast.orig_l = &l_mas;
3174         mast.orig_r = &r_mas;
3175         mast.bn = b_node;
3176         mast.bn->type = mte_node_type(mas->node);
3177
3178         l_mas = r_mas = *mas;
3179
3180         if (mas_next_sibling(&r_mas)) {
3181                 mas_mab_cp(&r_mas, 0, mt_slot_count(r_mas.node), b_node, b_end);
3182                 r_mas.last = r_mas.index = r_mas.max;
3183         } else {
3184                 mas_prev_sibling(&l_mas);
3185                 shift = mas_data_end(&l_mas) + 1;
3186                 mab_shift_right(b_node, shift);
3187                 mas->offset += shift;
3188                 mas_mab_cp(&l_mas, 0, shift - 1, b_node, 0);
3189                 b_node->b_end = shift + b_end;
3190                 l_mas.index = l_mas.last = l_mas.min;
3191         }
3192
3193         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, empty_count);
3194 }
3195
3196 /*
3197  * mas_destroy_rebalance() - Rebalance left-most node while destroying the maple
3198  * state.
3199  * @mas: The maple state
3200  * @end: The end of the left-most node.
3201  *
3202  * During a mass-insert event (such as forking), it may be necessary to
3203  * rebalance the left-most node when it is not sufficient.
3204  */
3205 static inline void mas_destroy_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end)
3206 {
3207         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
3208         struct maple_node reuse, *newnode, *parent, *new_left, *left, *node;
3209         struct maple_enode *eparent;
3210         unsigned char offset, tmp, split = mt_slots[mt] / 2;
3211         void __rcu **l_slots, **slots;
3212         unsigned long *l_pivs, *pivs, gap;
3213         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
3214
3215         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3216
3217         l_mas = *mas;
3218         mas_prev_sibling(&l_mas);
3219
3220         /* set up node. */
3221         if (in_rcu) {
3222                 /* Allocate for both left and right as well as parent. */
3223                 mas_node_count(mas, 3);
3224                 if (mas_is_err(mas))
3225                         return;
3226
3227                 newnode = mas_pop_node(mas);
3228         } else {
3229                 newnode = &reuse;
3230         }
3231
3232         node = mas_mn(mas);
3233         newnode->parent = node->parent;
3234         slots = ma_slots(newnode, mt);
3235         pivs = ma_pivots(newnode, mt);
3236         left = mas_mn(&l_mas);
3237         l_slots = ma_slots(left, mt);
3238         l_pivs = ma_pivots(left, mt);
3239         if (!l_slots[split])
3240                 split++;
3241         tmp = mas_data_end(&l_mas) - split;
3242
3243         memcpy(slots, l_slots + split + 1, sizeof(void *) * tmp);
3244         memcpy(pivs, l_pivs + split + 1, sizeof(unsigned long) * tmp);
3245         pivs[tmp] = l_mas.max;
3246         memcpy(slots + tmp, ma_slots(node, mt), sizeof(void *) * end);
3247         memcpy(pivs + tmp, ma_pivots(node, mt), sizeof(unsigned long) * end);
3248
3249         l_mas.max = l_pivs[split];
3250         mas->min = l_mas.max + 1;
3251         eparent = mt_mk_node(mte_parent(l_mas.node),
3252                              mas_parent_type(&l_mas, l_mas.node));
3253         tmp += end;
3254         if (!in_rcu) {
3255                 unsigned char max_p = mt_pivots[mt];
3256                 unsigned char max_s = mt_slots[mt];
3257
3258                 if (tmp < max_p)
3259                         memset(pivs + tmp, 0,
3260                                sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3261
3262                 if (tmp < mt_slots[mt])
3263                         memset(slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3264
3265                 memcpy(node, newnode, sizeof(struct maple_node));
3266                 ma_set_meta(node, mt, 0, tmp - 1);
3267                 mte_set_pivot(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node),
3268                               l_pivs[split]);
3269
3270                 /* Remove data from l_pivs. */
3271                 tmp = split + 1;
3272                 memset(l_pivs + tmp, 0, sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3273                 memset(l_slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3274                 ma_set_meta(left, mt, 0, split);
3275
3276                 goto done;
3277         }
3278
3279         /* RCU requires replacing both l_mas, mas, and parent. */
3280         mas->node = mt_mk_node(newnode, mt);
3281         ma_set_meta(newnode, mt, 0, tmp);
3282
3283         new_left = mas_pop_node(mas);
3284         new_left->parent = left->parent;
3285         mt = mte_node_type(l_mas.node);
3286         slots = ma_slots(new_left, mt);
3287         pivs = ma_pivots(new_left, mt);
3288         memcpy(slots, l_slots, sizeof(void *) * split);
3289         memcpy(pivs, l_pivs, sizeof(unsigned long) * split);
3290         ma_set_meta(new_left, mt, 0, split);
3291         l_mas.node = mt_mk_node(new_left, mt);
3292
3293         /* replace parent. */
3294         offset = mte_parent_slot(mas->node);
3295         mt = mas_parent_type(&l_mas, l_mas.node);
3296         parent = mas_pop_node(mas);
3297         slots = ma_slots(parent, mt);
3298         pivs = ma_pivots(parent, mt);
3299         memcpy(parent, mte_to_node(eparent), sizeof(struct maple_node));
3300         rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
3301         rcu_assign_pointer(slots[offset - 1], l_mas.node);
3302         pivs[offset - 1] = l_mas.max;
3303         eparent = mt_mk_node(parent, mt);
3304 done:
3305         gap = mas_leaf_max_gap(mas);
3306         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(mas->node), gap);
3307         gap = mas_leaf_max_gap(&l_mas);
3308         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node), gap);
3309         mas_ascend(mas);
3310
3311         if (in_rcu)
3312                 mas_replace(mas, false);
3313
3314         mas_update_gap(mas);
3315 }
3316
3317 /*
3318  * mas_split_final_node() - Split the final node in a subtree operation.
3319  * @mast: the maple subtree state
3320  * @mas: The maple state
3321  * @height: The height of the tree in case it's a new root.
3322  */
3323 static inline bool mas_split_final_node(struct maple_subtree_state *mast,
3324                                         struct ma_state *mas, int height)
3325 {
3326         struct maple_enode *ancestor;
3327
3328         if (mte_is_root(mas->node)) {
3329                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
3330                         mast->bn->type = maple_arange_64;
3331                 else
3332                         mast->bn->type = maple_range_64;
3333                 mas->depth = height;
3334         }
3335         /*
3336          * Only a single node is used here, could be root.
3337          * The Big_node data should just fit in a single node.
3338          */
3339         ancestor = mas_new_ma_node(mas, mast->bn);
3340         mas_set_parent(mas, mast->l->node, ancestor, mast->l->offset);
3341         mas_set_parent(mas, mast->r->node, ancestor, mast->r->offset);
3342         mte_to_node(ancestor)->parent = mas_mn(mas)->parent;
3343
3344         mast->l->node = ancestor;
3345         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, mast->l, true);
3346         mas->offset = mast->bn->b_end - 1;
3347         return true;
3348 }
3349
3350 /*
3351  * mast_fill_bnode() - Copy data into the big node in the subtree state
3352  * @mast: The maple subtree state
3353  * @mas: the maple state
3354  * @skip: The number of entries to skip for new nodes insertion.
3355  */
3356 static inline void mast_fill_bnode(struct maple_subtree_state *mast,
3357                                          struct ma_state *mas,
3358                                          unsigned char skip)
3359 {
3360         bool cp = true;
3361         struct maple_enode *old = mas->node;
3362         unsigned char split;
3363
3364         memset(mast->bn->gap, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->gap));
3365         memset(mast->bn->slot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->slot));
3366         memset(mast->bn->pivot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->pivot));
3367         mast->bn->b_end = 0;
3368
3369         if (mte_is_root(mas->node)) {
3370                 cp = false;
3371         } else {
3372                 mas_ascend(mas);
3373                 mat_add(mast->free, old);
3374                 mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3375         }
3376
3377         if (cp && mast->l->offset)
3378                 mas_mab_cp(mas, 0, mast->l->offset - 1, mast->bn, 0);
3379
3380         split = mast->bn->b_end;
3381         mab_set_b_end(mast->bn, mast->l, mast->l->node);
3382         mast->r->offset = mast->bn->b_end;
3383         mab_set_b_end(mast->bn, mast->r, mast->r->node);
3384         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] == mas->max)
3385                 cp = false;
3386
3387         if (cp)
3388                 mas_mab_cp(mas, split + skip, mt_slot_count(mas->node) - 1,
3389                            mast->bn, mast->bn->b_end);
3390
3391         mast->bn->b_end--;
3392         mast->bn->type = mte_node_type(mas->node);
3393 }
3394
3395 /*
3396  * mast_split_data() - Split the data in the subtree state big node into regular
3397  * nodes.
3398  * @mast: The maple subtree state
3399  * @mas: The maple state
3400  * @split: The location to split the big node
3401  */
3402 static inline void mast_split_data(struct maple_subtree_state *mast,
3403            struct ma_state *mas, unsigned char split)
3404 {
3405         unsigned char p_slot;
3406
3407         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, true);
3408         mte_set_pivot(mast->r->node, 0, mast->r->max);
3409         mab_mas_cp(mast->bn, split + 1, mast->bn->b_end, mast->r, false);
3410         mast->l->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3411         mast->l->max = mast->bn->pivot[split];
3412         mast->r->min = mast->l->max + 1;
3413         if (mte_is_leaf(mas->node))
3414                 return;
3415
3416         p_slot = mast->orig_l->offset;
3417         mas_set_split_parent(mast->orig_l, mast->l->node, mast->r->node,
3418                              &p_slot, split);
3419         mas_set_split_parent(mast->orig_r, mast->l->node, mast->r->node,
3420                              &p_slot, split);
3421 }
3422
3423 /*
3424  * mas_push_data() - Instead of splitting a node, it is beneficial to push the
3425  * data to the right or left node if there is room.
3426  * @mas: The maple state
3427  * @height: The current height of the maple state
3428  * @mast: The maple subtree state
3429  * @left: Push left or not.
3430  *
3431  * Keeping the height of the tree low means faster lookups.
3432  *
3433  * Return: True if pushed, false otherwise.
3434  */
3435 static inline bool mas_push_data(struct ma_state *mas, int height,
3436                                  struct maple_subtree_state *mast, bool left)
3437 {
3438         unsigned char slot_total = mast->bn->b_end;
3439         unsigned char end, space, split;
3440
3441         MA_STATE(tmp_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3442         tmp_mas = *mas;
3443         tmp_mas.depth = mast->l->depth;
3444
3445         if (left && !mas_prev_sibling(&tmp_mas))
3446                 return false;
3447         else if (!left && !mas_next_sibling(&tmp_mas))
3448                 return false;
3449
3450         end = mas_data_end(&tmp_mas);
3451         slot_total += end;
3452         space = 2 * mt_slot_count(mas->node) - 2;
3453         /* -2 instead of -1 to ensure there isn't a triple split */
3454         if (ma_is_leaf(mast->bn->type))
3455                 space--;
3456
3457         if (mas->max == ULONG_MAX)
3458                 space--;
3459
3460         if (slot_total >= space)
3461                 return false;
3462
3463         /* Get the data; Fill mast->bn */
3464         mast->bn->b_end++;
3465         if (left) {
3466                 mab_shift_right(mast->bn, end + 1);
3467                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, 0);
3468                 mast->bn->b_end = slot_total + 1;
3469         } else {
3470                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, mast->bn->b_end);
3471         }
3472
3473         /* Configure mast for splitting of mast->bn */
3474         split = mt_slots[mast->bn->type] - 2;
3475         if (left) {
3476                 /*  Switch mas to prev node  */
3477                 mat_add(mast->free, mas->node);
3478                 *mas = tmp_mas;
3479                 /* Start using mast->l for the left side. */
3480                 tmp_mas.node = mast->l->node;
3481                 *mast->l = tmp_mas;
3482         } else {
3483                 mat_add(mast->free, tmp_mas.node);
3484                 tmp_mas.node = mast->r->node;
3485                 *mast->r = tmp_mas;
3486                 split = slot_total - split;
3487         }
3488         split = mab_no_null_split(mast->bn, split, mt_slots[mast->bn->type]);
3489         /* Update parent slot for split calculation. */
3490         if (left)
3491                 mast->orig_l->offset += end + 1;
3492
3493         mast_split_data(mast, mas, split);
3494         mast_fill_bnode(mast, mas, 2);
3495         mas_split_final_node(mast, mas, height + 1);
3496         return true;
3497 }
3498
3499 /*
3500  * mas_split() - Split data that is too big for one node into two.
3501  * @mas: The maple state
3502  * @b_node: The maple big node
3503  * Return: 1 on success, 0 on failure.
3504  */
3505 static int mas_split(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
3506 {
3507         struct maple_subtree_state mast;
3508         int height = 0;
3509         unsigned char mid_split, split = 0;
3510
3511         /*
3512          * Splitting is handled differently from any other B-tree; the Maple
3513          * Tree splits upwards.  Splitting up means that the split operation
3514          * occurs when the walk of the tree hits the leaves and not on the way
3515          * down.  The reason for splitting up is that it is impossible to know
3516          * how much space will be needed until the leaf is (or leaves are)
3517          * reached.  Since overwriting data is allowed and a range could
3518          * overwrite more than one range or result in changing one entry into 3
3519          * entries, it is impossible to know if a split is required until the
3520          * data is examined.
3521          *
3522          * Splitting is a balancing act between keeping allocations to a minimum
3523          * and avoiding a 'jitter' event where a tree is expanded to make room
3524          * for an entry followed by a contraction when the entry is removed.  To
3525          * accomplish the balance, there are empty slots remaining in both left
3526          * and right nodes after a split.
3527          */
3528         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3529         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3530         MA_STATE(prev_l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3531         MA_STATE(prev_r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3532         MA_TOPIARY(mat, mas->tree);
3533
3534         trace_ma_op(__func__, mas);
3535         mas->depth = mas_mt_height(mas);
3536         /* Allocation failures will happen early. */
3537         mas_node_count(mas, 1 + mas->depth * 2);
3538         if (mas_is_err(mas))
3539                 return 0;
3540
3541         mast.l = &l_mas;
3542         mast.r = &r_mas;
3543         mast.orig_l = &prev_l_mas;
3544         mast.orig_r = &prev_r_mas;
3545         mast.free = &mat;
3546         mast.bn = b_node;
3547
3548         while (height++ <= mas->depth) {
3549                 if (mt_slots[b_node->type] > b_node->b_end) {
3550                         mas_split_final_node(&mast, mas, height);
3551                         break;
3552                 }
3553
3554                 l_mas = r_mas = *mas;
3555                 l_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3556                 r_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3557                 /*
3558                  * Another way that 'jitter' is avoided is to terminate a split up early if the
3559                  * left or right node has space to spare.  This is referred to as "pushing left"
3560                  * or "pushing right" and is similar to the B* tree, except the nodes left or
3561                  * right can rarely be reused due to RCU, but the ripple upwards is halted which
3562                  * is a significant savings.
3563                  */
3564                 /* Try to push left. */
3565                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, true))
3566                         break;
3567
3568                 /* Try to push right. */
3569                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, false))
3570                         break;
3571
3572                 split = mab_calc_split(mas, b_node, &mid_split, prev_l_mas.min);
3573                 mast_split_data(&mast, mas, split);
3574                 /*
3575                  * Usually correct, mab_mas_cp in the above call overwrites
3576                  * r->max.
3577                  */
3578                 mast.r->max = mas->max;
3579                 mast_fill_bnode(&mast, mas, 1);
3580                 prev_l_mas = *mast.l;
3581                 prev_r_mas = *mast.r;
3582         }
3583
3584         /* Set the original node as dead */
3585         mat_add(mast.free, mas->node);
3586         mas->node = l_mas.node;
3587         mas_wmb_replace(mas, mast.free, NULL);
3588         mtree_range_walk(mas);
3589         return 1;
3590 }
3591
3592 /*
3593  * mas_reuse_node() - Reuse the node to store the data.
3594  * @wr_mas: The maple write state
3595  * @bn: The maple big node
3596  * @end: The end of the data.
3597  *
3598  * Will always return false in RCU mode.
3599  *
3600  * Return: True if node was reused, false otherwise.
3601  */
3602 static inline bool mas_reuse_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3603                           struct maple_big_node *bn, unsigned char end)
3604 {
3605         /* Need to be rcu safe. */
3606         if (mt_in_rcu(wr_mas->mas->tree))
3607                 return false;
3608
3609         if (end > bn->b_end) {
3610                 int clear = mt_slots[wr_mas->type] - bn->b_end;
3611
3612                 memset(wr_mas->slots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear--);
3613                 memset(wr_mas->pivots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear);
3614         }
3615         mab_mas_cp(bn, 0, bn->b_end, wr_mas->mas, false);
3616         return true;
3617 }
3618
3619 /*
3620  * mas_commit_b_node() - Commit the big node into the tree.
3621  * @wr_mas: The maple write state
3622  * @b_node: The maple big node
3623  * @end: The end of the data.
3624  */
3625 static noinline_for_kasan int mas_commit_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3626                             struct maple_big_node *b_node, unsigned char end)
3627 {
3628         struct maple_node *node;
3629         unsigned char b_end = b_node->b_end;
3630         enum maple_type b_type = b_node->type;
3631
3632         if ((b_end < mt_min_slots[b_type]) &&
3633             (!mte_is_root(wr_mas->mas->node)) &&
3634             (mas_mt_height(wr_mas->mas) > 1))
3635                 return mas_rebalance(wr_mas->mas, b_node);
3636
3637         if (b_end >= mt_slots[b_type])
3638                 return mas_split(wr_mas->mas, b_node);
3639
3640         if (mas_reuse_node(wr_mas, b_node, end))
3641                 goto reuse_node;
3642
3643         mas_node_count(wr_mas->mas, 1);
3644         if (mas_is_err(wr_mas->mas))
3645                 return 0;
3646
3647         node = mas_pop_node(wr_mas->mas);
3648         node->parent = mas_mn(wr_mas->mas)->parent;
3649         wr_mas->mas->node = mt_mk_node(node, b_type);
3650         mab_mas_cp(b_node, 0, b_end, wr_mas->mas, false);
3651         mas_replace(wr_mas->mas, false);
3652 reuse_node:
3653         mas_update_gap(wr_mas->mas);
3654         return 1;
3655 }
3656
3657 /*
3658  * mas_root_expand() - Expand a root to a node
3659  * @mas: The maple state
3660  * @entry: The entry to store into the tree
3661  */
3662 static inline int mas_root_expand(struct ma_state *mas, void *entry)
3663 {
3664         void *contents = mas_root_locked(mas);
3665         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3666         struct maple_node *node;
3667         void __rcu **slots;
3668         unsigned long *pivots;
3669         int slot = 0;
3670
3671         mas_node_count(mas, 1);
3672         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
3673                 return 0;
3674
3675         node = mas_pop_node(mas);
3676         pivots = ma_pivots(node, type);
3677         slots = ma_slots(node, type);
3678         node->parent = ma_parent_ptr(
3679                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3680         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3681
3682         if (mas->index) {
3683                 if (contents) {
3684                         rcu_assign_pointer(slots[slot], contents);
3685                         if (likely(mas->index > 1))
3686                                 slot++;
3687                 }
3688                 pivots[slot++] = mas->index - 1;
3689         }
3690
3691         rcu_assign_pointer(slots[slot], entry);
3692         mas->offset = slot;
3693         pivots[slot] = mas->last;
3694         if (mas->last != ULONG_MAX)
3695                 pivots[++slot] = ULONG_MAX;
3696
3697         mas->depth = 1;
3698         mas_set_height(mas);
3699         ma_set_meta(node, maple_leaf_64, 0, slot);
3700         /* swap the new root into the tree */
3701         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3702         return slot;
3703 }
3704
3705 static inline void mas_store_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3706 {
3707         if (likely((mas->last != 0) || (mas->index != 0)))
3708                 mas_root_expand(mas, entry);
3709         else if (((unsigned long) (entry) & 3) == 2)
3710                 mas_root_expand(mas, entry);
3711         else {
3712                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3713                 mas->node = MAS_START;
3714         }
3715 }
3716
3717 /*
3718  * mas_is_span_wr() - Check if the write needs to be treated as a write that
3719  * spans the node.
3720  * @mas: The maple state
3721  * @piv: The pivot value being written
3722  * @type: The maple node type
3723  * @entry: The data to write
3724  *
3725  * Spanning writes are writes that start in one node and end in another OR if
3726  * the write of a %NULL will cause the node to end with a %NULL.
3727  *
3728  * Return: True if this is a spanning write, false otherwise.
3729  */
3730 static bool mas_is_span_wr(struct ma_wr_state *wr_mas)
3731 {
3732         unsigned long max = wr_mas->r_max;
3733         unsigned long last = wr_mas->mas->last;
3734         enum maple_type type = wr_mas->type;
3735         void *entry = wr_mas->entry;
3736
3737         /* Contained in this pivot, fast path */
3738         if (last < max)
3739                 return false;
3740
3741         if (ma_is_leaf(type)) {
3742                 max = wr_mas->mas->max;
3743                 if (last < max)
3744                         return false;
3745         }
3746
3747         if (last == max) {
3748                 /*
3749                  * The last entry of leaf node cannot be NULL unless it is the
3750                  * rightmost node (writing ULONG_MAX), otherwise it spans slots.
3751                  */
3752                 if (entry || last == ULONG_MAX)
3753                         return false;
3754         }
3755
3756         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, wr_mas->r_max, entry);
3757         return true;
3758 }
3759
3760 static inline void mas_wr_walk_descend(struct ma_wr_state *wr_mas)
3761 {
3762         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
3763         mas_wr_node_walk(wr_mas);
3764         wr_mas->slots = ma_slots(wr_mas->node, wr_mas->type);
3765 }
3766
3767 static inline void mas_wr_walk_traverse(struct ma_wr_state *wr_mas)
3768 {
3769         wr_mas->mas->max = wr_mas->r_max;
3770         wr_mas->mas->min = wr_mas->r_min;
3771         wr_mas->mas->node = wr_mas->content;
3772         wr_mas->mas->offset = 0;
3773         wr_mas->mas->depth++;
3774 }
3775 /*
3776  * mas_wr_walk() - Walk the tree for a write.
3777  * @wr_mas: The maple write state
3778  *
3779  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
3780  *
3781  * Return: True if it's contained in a node, false on spanning write.
3782  */
3783 static bool mas_wr_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
3784 {
3785         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3786
3787         while (true) {
3788                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3789                 if (unlikely(mas_is_span_wr(wr_mas)))
3790                         return false;
3791
3792                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3793                                                   mas->offset);
3794                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3795                         return true;
3796
3797                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3798         }
3799
3800         return true;
3801 }
3802
3803 static bool mas_wr_walk_index(struct ma_wr_state *wr_mas)
3804 {
3805         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3806
3807         while (true) {
3808                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3809                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3810                                                   mas->offset);
3811                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3812                         return true;
3813                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3814
3815         }
3816         return true;
3817 }
3818 /*
3819  * mas_extend_spanning_null() - Extend a store of a %NULL to include surrounding %NULLs.
3820  * @l_wr_mas: The left maple write state
3821  * @r_wr_mas: The right maple write state
3822  */
3823 static inline void mas_extend_spanning_null(struct ma_wr_state *l_wr_mas,
3824                                             struct ma_wr_state *r_wr_mas)
3825 {
3826         struct ma_state *r_mas = r_wr_mas->mas;
3827         struct ma_state *l_mas = l_wr_mas->mas;
3828         unsigned char l_slot;
3829
3830         l_slot = l_mas->offset;
3831         if (!l_wr_mas->content)
3832                 l_mas->index = l_wr_mas->r_min;
3833
3834         if ((l_mas->index == l_wr_mas->r_min) &&
3835                  (l_slot &&
3836                   !mas_slot_locked(l_mas, l_wr_mas->slots, l_slot - 1))) {
3837                 if (l_slot > 1)
3838                         l_mas->index = l_wr_mas->pivots[l_slot - 2] + 1;
3839                 else
3840                         l_mas->index = l_mas->min;
3841
3842                 l_mas->offset = l_slot - 1;
3843         }
3844
3845         if (!r_wr_mas->content) {
3846                 if (r_mas->last < r_wr_mas->r_max)
3847                         r_mas->last = r_wr_mas->r_max;
3848                 r_mas->offset++;
3849         } else if ((r_mas->last == r_wr_mas->r_max) &&
3850             (r_mas->last < r_mas->max) &&
3851             !mas_slot_locked(r_mas, r_wr_mas->slots, r_mas->offset + 1)) {
3852                 r_mas->last = mas_safe_pivot(r_mas, r_wr_mas->pivots,
3853                                              r_wr_mas->type, r_mas->offset + 1);
3854                 r_mas->offset++;
3855         }
3856 }
3857
3858 static inline void *mas_state_walk(struct ma_state *mas)
3859 {
3860         void *entry;
3861
3862         entry = mas_start(mas);
3863         if (mas_is_none(mas))
3864                 return NULL;
3865
3866         if (mas_is_ptr(mas))
3867                 return entry;
3868
3869         return mtree_range_walk(mas);
3870 }
3871
3872 /*
3873  * mtree_lookup_walk() - Internal quick lookup that does not keep maple state up
3874  * to date.
3875  *
3876  * @mas: The maple state.
3877  *
3878  * Note: Leaves mas in undesirable state.
3879  * Return: The entry for @mas->index or %NULL on dead node.
3880  */
3881 static inline void *mtree_lookup_walk(struct ma_state *mas)
3882 {
3883         unsigned long *pivots;
3884         unsigned char offset;
3885         struct maple_node *node;
3886         struct maple_enode *next;
3887         enum maple_type type;
3888         void __rcu **slots;
3889         unsigned char end;
3890         unsigned long max;
3891
3892         next = mas->node;
3893         max = ULONG_MAX;
3894         do {
3895                 offset = 0;
3896                 node = mte_to_node(next);
3897                 type = mte_node_type(next);
3898                 pivots = ma_pivots(node, type);
3899                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
3900                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3901                         goto dead_node;
3902                 do {
3903                         if (pivots[offset] >= mas->index) {
3904                                 max = pivots[offset];
3905                                 break;
3906                         }
3907                 } while (++offset < end);
3908
3909                 slots = ma_slots(node, type);
3910                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
3911                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3912                         goto dead_node;
3913         } while (!ma_is_leaf(type));
3914
3915         return (void *)next;
3916
3917 dead_node:
3918         mas_reset(mas);
3919         return NULL;
3920 }
3921
3922 /*
3923  * mas_new_root() - Create a new root node that only contains the entry passed
3924  * in.
3925  * @mas: The maple state
3926  * @entry: The entry to store.
3927  *
3928  * Only valid when the index == 0 and the last == ULONG_MAX
3929  *
3930  * Return 0 on error, 1 on success.
3931  */
3932 static inline int mas_new_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3933 {
3934         struct maple_enode *root = mas_root_locked(mas);
3935         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3936         struct maple_node *node;
3937         void __rcu **slots;
3938         unsigned long *pivots;
3939
3940         if (!entry && !mas->index && mas->last == ULONG_MAX) {
3941                 mas->depth = 0;
3942                 mas_set_height(mas);
3943                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3944                 mas->node = MAS_START;
3945                 goto done;
3946         }
3947
3948         mas_node_count(mas, 1);
3949         if (mas_is_err(mas))
3950                 return 0;
3951
3952         node = mas_pop_node(mas);
3953         pivots = ma_pivots(node, type);
3954         slots = ma_slots(node, type);
3955         node->parent = ma_parent_ptr(
3956                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3957         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3958         rcu_assign_pointer(slots[0], entry);
3959         pivots[0] = mas->last;
3960         mas->depth = 1;
3961         mas_set_height(mas);
3962         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3963
3964 done:
3965         if (xa_is_node(root))
3966                 mte_destroy_walk(root, mas->tree);
3967
3968         return 1;
3969 }
3970 /*
3971  * mas_wr_spanning_store() - Create a subtree with the store operation completed
3972  * and new nodes where necessary, then place the sub-tree in the actual tree.
3973  * Note that mas is expected to point to the node which caused the store to
3974  * span.
3975  * @wr_mas: The maple write state
3976  *
3977  * Return: 0 on error, positive on success.
3978  */
3979 static inline int mas_wr_spanning_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
3980 {
3981         struct maple_subtree_state mast;
3982         struct maple_big_node b_node;
3983         struct ma_state *mas;
3984         unsigned char height;
3985
3986         /* Left and Right side of spanning store */
3987         MA_STATE(l_mas, NULL, 0, 0);
3988         MA_STATE(r_mas, NULL, 0, 0);
3989
3990         MA_WR_STATE(r_wr_mas, &r_mas, wr_mas->entry);
3991         MA_WR_STATE(l_wr_mas, &l_mas, wr_mas->entry);
3992
3993         /*
3994          * A store operation that spans multiple nodes is called a spanning
3995          * store and is handled early in the store call stack by the function
3996          * mas_is_span_wr().  When a spanning store is identified, the maple
3997          * state is duplicated.  The first maple state walks the left tree path
3998          * to ``index``, the duplicate walks the right tree path to ``last``.
3999          * The data in the two nodes are combined into a single node, two nodes,
4000          * or possibly three nodes (see the 3-way split above).  A ``NULL``
4001          * written to the last entry of a node is considered a spanning store as
4002          * a rebalance is required for the operation to complete and an overflow
4003          * of data may happen.
4004          */
4005         mas = wr_mas->mas;
4006         trace_ma_op(__func__, mas);
4007
4008         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX))
4009                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4010         /*
4011          * Node rebalancing may occur due to this store, so there may be three new
4012          * entries per level plus a new root.
4013          */
4014         height = mas_mt_height(mas);
4015         mas_node_count(mas, 1 + height * 3);
4016         if (mas_is_err(mas))
4017                 return 0;
4018
4019         /*
4020          * Set up right side.  Need to get to the next offset after the spanning
4021          * store to ensure it's not NULL and to combine both the next node and
4022          * the node with the start together.
4023          */
4024         r_mas = *mas;
4025         /* Avoid overflow, walk to next slot in the tree. */
4026         if (r_mas.last + 1)
4027                 r_mas.last++;
4028
4029         r_mas.index = r_mas.last;
4030         mas_wr_walk_index(&r_wr_mas);
4031         r_mas.last = r_mas.index = mas->last;
4032
4033         /* Set up left side. */
4034         l_mas = *mas;
4035         mas_wr_walk_index(&l_wr_mas);
4036
4037         if (!wr_mas->entry) {
4038                 mas_extend_spanning_null(&l_wr_mas, &r_wr_mas);
4039                 mas->offset = l_mas.offset;
4040                 mas->index = l_mas.index;
4041                 mas->last = l_mas.last = r_mas.last;
4042         }
4043
4044         /* expanding NULLs may make this cover the entire range */
4045         if (!l_mas.index && r_mas.last == ULONG_MAX) {
4046                 mas_set_range(mas, 0, ULONG_MAX);
4047                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4048         }
4049
4050         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4051         /* Copy l_mas and store the value in b_node. */
4052         mas_store_b_node(&l_wr_mas, &b_node, l_wr_mas.node_end);
4053         /* Copy r_mas into b_node. */
4054         if (r_mas.offset <= r_wr_mas.node_end)
4055                 mas_mab_cp(&r_mas, r_mas.offset, r_wr_mas.node_end,
4056                            &b_node, b_node.b_end + 1);
4057         else
4058                 b_node.b_end++;
4059
4060         /* Stop spanning searches by searching for just index. */
4061         l_mas.index = l_mas.last = mas->index;
4062
4063         mast.bn = &b_node;
4064         mast.orig_l = &l_mas;
4065         mast.orig_r = &r_mas;
4066         /* Combine l_mas and r_mas and split them up evenly again. */
4067         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, height + 1);
4068 }
4069
4070 /*
4071  * mas_wr_node_store() - Attempt to store the value in a node
4072  * @wr_mas: The maple write state
4073  *
4074  * Attempts to reuse the node, but may allocate.
4075  *
4076  * Return: True if stored, false otherwise
4077  */
4078 static inline bool mas_wr_node_store(struct ma_wr_state *wr_mas,
4079                                      unsigned char new_end)
4080 {
4081         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4082         void __rcu **dst_slots;
4083         unsigned long *dst_pivots;
4084         unsigned char dst_offset, offset_end = wr_mas->offset_end;
4085         struct maple_node reuse, *newnode;
4086         unsigned char copy_size, node_pivots = mt_pivots[wr_mas->type];
4087         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
4088
4089         /* Check if there is enough data. The room is enough. */
4090         if (!mte_is_root(mas->node) && (new_end <= mt_min_slots[wr_mas->type]) &&
4091             !(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
4092                 return false;
4093
4094         if (mas->last == wr_mas->end_piv)
4095                 offset_end++; /* don't copy this offset */
4096         else if (unlikely(wr_mas->r_max == ULONG_MAX))
4097                 mas_bulk_rebalance(mas, wr_mas->node_end, wr_mas->type);
4098
4099         /* set up node. */
4100         if (in_rcu) {
4101                 mas_node_count(mas, 1);
4102                 if (mas_is_err(mas))
4103                         return false;
4104
4105                 newnode = mas_pop_node(mas);
4106         } else {
4107                 memset(&reuse, 0, sizeof(struct maple_node));
4108                 newnode = &reuse;
4109         }
4110
4111         newnode->parent = mas_mn(mas)->parent;
4112         dst_pivots = ma_pivots(newnode, wr_mas->type);
4113         dst_slots = ma_slots(newnode, wr_mas->type);
4114         /* Copy from start to insert point */
4115         memcpy(dst_pivots, wr_mas->pivots, sizeof(unsigned long) * mas->offset);
4116         memcpy(dst_slots, wr_mas->slots, sizeof(void *) * mas->offset);
4117
4118         /* Handle insert of new range starting after old range */
4119         if (wr_mas->r_min < mas->index) {
4120                 rcu_assign_pointer(dst_slots[mas->offset], wr_mas->content);
4121                 dst_pivots[mas->offset++] = mas->index - 1;
4122         }
4123
4124         /* Store the new entry and range end. */
4125         if (mas->offset < node_pivots)
4126                 dst_pivots[mas->offset] = mas->last;
4127         rcu_assign_pointer(dst_slots[mas->offset], wr_mas->entry);
4128
4129         /*
4130          * this range wrote to the end of the node or it overwrote the rest of
4131          * the data
4132          */
4133         if (offset_end > wr_mas->node_end)
4134                 goto done;
4135
4136         dst_offset = mas->offset + 1;
4137         /* Copy to the end of node if necessary. */
4138         copy_size = wr_mas->node_end - offset_end + 1;
4139         memcpy(dst_slots + dst_offset, wr_mas->slots + offset_end,
4140                sizeof(void *) * copy_size);
4141         memcpy(dst_pivots + dst_offset, wr_mas->pivots + offset_end,
4142                sizeof(unsigned long) * (copy_size - 1));
4143
4144         if (new_end < node_pivots)
4145                 dst_pivots[new_end] = mas->max;
4146
4147 done:
4148         mas_leaf_set_meta(mas, newnode, dst_pivots, maple_leaf_64, new_end);
4149         if (in_rcu) {
4150                 mte_set_node_dead(mas->node);
4151                 mas->node = mt_mk_node(newnode, wr_mas->type);
4152                 mas_replace(mas, false);
4153         } else {
4154                 memcpy(wr_mas->node, newnode, sizeof(struct maple_node));
4155         }
4156         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4157         mas_update_gap(mas);
4158         return true;
4159 }
4160
4161 /*
4162  * mas_wr_slot_store: Attempt to store a value in a slot.
4163  * @wr_mas: the maple write state
4164  *
4165  * Return: True if stored, false otherwise
4166  */
4167 static inline bool mas_wr_slot_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4168 {
4169         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4170         unsigned char offset = mas->offset;
4171         bool gap = false;
4172
4173         if (wr_mas->offset_end - offset != 1)
4174                 return false;
4175
4176         gap |= !mt_slot_locked(mas->tree, wr_mas->slots, offset);
4177         gap |= !mt_slot_locked(mas->tree, wr_mas->slots, offset + 1);
4178
4179         if (mas->index == wr_mas->r_min) {
4180                 /* Overwriting the range and over a part of the next range. */
4181                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset], wr_mas->entry);
4182                 wr_mas->pivots[offset] = mas->last;
4183         } else {
4184                 /* Overwriting a part of the range and over the next range */
4185                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset + 1], wr_mas->entry);
4186                 wr_mas->pivots[offset] = mas->index - 1;
4187                 mas->offset++; /* Keep mas accurate. */
4188         }
4189
4190         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4191         /*
4192          * Only update gap when the new entry is empty or there is an empty
4193          * entry in the original two ranges.
4194          */
4195         if (!wr_mas->entry || gap)
4196                 mas_update_gap(mas);
4197
4198         return true;
4199 }
4200
4201 static inline void mas_wr_end_piv(struct ma_wr_state *wr_mas)
4202 {
4203         while ((wr_mas->offset_end < wr_mas->node_end) &&
4204                (wr_mas->mas->last > wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end]))
4205                 wr_mas->offset_end++;
4206
4207         if (wr_mas->offset_end < wr_mas->node_end)
4208                 wr_mas->end_piv = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4209         else
4210                 wr_mas->end_piv = wr_mas->mas->max;
4211 }
4212
4213 static inline void mas_wr_extend_null(struct ma_wr_state *wr_mas)
4214 {
4215         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4216
4217         if (!wr_mas->slots[wr_mas->offset_end]) {
4218                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4219                 mas->last = wr_mas->end_piv;
4220         } else {
4221                 /* Check next slot(s) if we are overwriting the end */
4222                 if ((mas->last == wr_mas->end_piv) &&
4223                     (wr_mas->node_end != wr_mas->offset_end) &&
4224                     !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end + 1]) {
4225                         wr_mas->offset_end++;
4226                         if (wr_mas->offset_end == wr_mas->node_end)
4227                                 mas->last = mas->max;
4228                         else
4229                                 mas->last = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4230                         wr_mas->end_piv = mas->last;
4231                 }
4232         }
4233
4234         if (!wr_mas->content) {
4235                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4236                 mas->index = wr_mas->r_min;
4237         } else {
4238                 /* Check prev slot if we are overwriting the start */
4239                 if (mas->index == wr_mas->r_min && mas->offset &&
4240                     !wr_mas->slots[mas->offset - 1]) {
4241                         mas->offset--;
4242                         wr_mas->r_min = mas->index =
4243                                 mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, mas->offset);
4244                         wr_mas->r_max = wr_mas->pivots[mas->offset];
4245                 }
4246         }
4247 }
4248
4249 static inline unsigned char mas_wr_new_end(struct ma_wr_state *wr_mas)
4250 {
4251         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4252         unsigned char new_end = wr_mas->node_end + 2;
4253
4254         new_end -= wr_mas->offset_end - mas->offset;
4255         if (wr_mas->r_min == mas->index)
4256                 new_end--;
4257
4258         if (wr_mas->end_piv == mas->last)
4259                 new_end--;
4260
4261         return new_end;
4262 }
4263
4264 /*
4265  * mas_wr_append: Attempt to append
4266  * @wr_mas: the maple write state
4267  *
4268  * This is currently unsafe in rcu mode since the end of the node may be cached
4269  * by readers while the node contents may be updated which could result in
4270  * inaccurate information.
4271  *
4272  * Return: True if appended, false otherwise
4273  */
4274 static inline bool mas_wr_append(struct ma_wr_state *wr_mas)
4275 {
4276         unsigned char end = wr_mas->node_end;
4277         unsigned char new_end = end + 1;
4278         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4279         unsigned char node_pivots = mt_pivots[wr_mas->type];
4280
4281         if (mt_in_rcu(mas->tree))
4282                 return false;
4283
4284         if (mas->offset != wr_mas->node_end)
4285                 return false;
4286
4287         if (new_end < node_pivots) {
4288                 wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4289                 ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4290         }
4291
4292         if (mas->last == wr_mas->r_max) {
4293                 /* Append to end of range */
4294                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->entry);
4295                 wr_mas->pivots[end] = mas->index - 1;
4296                 mas->offset = new_end;
4297         } else {
4298                 /* Append to start of range */
4299                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->content);
4300                 wr_mas->pivots[end] = mas->last;
4301                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[end], wr_mas->entry);
4302         }
4303
4304         if (!wr_mas->content || !wr_mas->entry)
4305                 mas_update_gap(mas);
4306
4307         return  true;
4308 }
4309
4310 /*
4311  * mas_wr_bnode() - Slow path for a modification.
4312  * @wr_mas: The write maple state
4313  *
4314  * This is where split, rebalance end up.
4315  */
4316 static void mas_wr_bnode(struct ma_wr_state *wr_mas)
4317 {
4318         struct maple_big_node b_node;
4319
4320         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, 0, wr_mas->entry);
4321         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4322         mas_store_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->offset_end);
4323         mas_commit_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->node_end);
4324 }
4325
4326 static inline void mas_wr_modify(struct ma_wr_state *wr_mas)
4327 {
4328         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4329         unsigned char new_end;
4330
4331         /* Direct replacement */
4332         if (wr_mas->r_min == mas->index && wr_mas->r_max == mas->last) {
4333                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[mas->offset], wr_mas->entry);
4334                 if (!!wr_mas->entry ^ !!wr_mas->content)
4335                         mas_update_gap(mas);
4336                 return;
4337         }
4338
4339         /*
4340          * new_end exceeds the size of the maple node and cannot enter the fast
4341          * path.
4342          */
4343         new_end = mas_wr_new_end(wr_mas);
4344         if (new_end >= mt_slots[wr_mas->type])
4345                 goto slow_path;
4346
4347         /* Attempt to append */
4348         if (new_end == wr_mas->node_end + 1 && mas_wr_append(wr_mas))
4349                 return;
4350
4351         if (new_end == wr_mas->node_end && mas_wr_slot_store(wr_mas))
4352                 return;
4353
4354         if (mas_wr_node_store(wr_mas, new_end))
4355                 return;
4356
4357         if (mas_is_err(mas))
4358                 return;
4359
4360 slow_path:
4361         mas_wr_bnode(wr_mas);
4362 }
4363
4364 /*
4365  * mas_wr_store_entry() - Internal call to store a value
4366  * @mas: The maple state
4367  * @entry: The entry to store.
4368  *
4369  * Return: The contents that was stored at the index.
4370  */
4371 static inline void *mas_wr_store_entry(struct ma_wr_state *wr_mas)
4372 {
4373         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4374
4375         wr_mas->content = mas_start(mas);
4376         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4377                 mas_store_root(mas, wr_mas->entry);
4378                 return wr_mas->content;
4379         }
4380
4381         if (unlikely(!mas_wr_walk(wr_mas))) {
4382                 mas_wr_spanning_store(wr_mas);
4383                 return wr_mas->content;
4384         }
4385
4386         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4387         mas_wr_end_piv(wr_mas);
4388
4389         if (!wr_mas->entry)
4390                 mas_wr_extend_null(wr_mas);
4391
4392         /* New root for a single pointer */
4393         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX)) {
4394                 mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4395                 return wr_mas->content;
4396         }
4397
4398         mas_wr_modify(wr_mas);
4399         return wr_mas->content;
4400 }
4401
4402 /**
4403  * mas_insert() - Internal call to insert a value
4404  * @mas: The maple state
4405  * @entry: The entry to store
4406  *
4407  * Return: %NULL or the contents that already exists at the requested index
4408  * otherwise.  The maple state needs to be checked for error conditions.
4409  */
4410 static inline void *mas_insert(struct ma_state *mas, void *entry)
4411 {
4412         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
4413
4414         /*
4415          * Inserting a new range inserts either 0, 1, or 2 pivots within the
4416          * tree.  If the insert fits exactly into an existing gap with a value
4417          * of NULL, then the slot only needs to be written with the new value.
4418          * If the range being inserted is adjacent to another range, then only a
4419          * single pivot needs to be inserted (as well as writing the entry).  If
4420          * the new range is within a gap but does not touch any other ranges,
4421          * then two pivots need to be inserted: the start - 1, and the end.  As
4422          * usual, the entry must be written.  Most operations require a new node
4423          * to be allocated and replace an existing node to ensure RCU safety,
4424          * when in RCU mode.  The exception to requiring a newly allocated node
4425          * is when inserting at the end of a node (appending).  When done
4426          * carefully, appending can reuse the node in place.
4427          */
4428         wr_mas.content = mas_start(mas);
4429         if (wr_mas.content)
4430                 goto exists;
4431
4432         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4433                 mas_store_root(mas, entry);
4434                 return NULL;
4435         }
4436
4437         /* spanning writes always overwrite something */
4438         if (!mas_wr_walk(&wr_mas))
4439                 goto exists;
4440
4441         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4442         wr_mas.offset_end = mas->offset;
4443         wr_mas.end_piv = wr_mas.r_max;
4444
4445         if (wr_mas.content || (mas->last > wr_mas.r_max))
4446                 goto exists;
4447
4448         if (!entry)
4449                 return NULL;
4450
4451         mas_wr_modify(&wr_mas);
4452         return wr_mas.content;
4453
4454 exists:
4455         mas_set_err(mas, -EEXIST);
4456         return wr_mas.content;
4457
4458 }
4459
4460 static inline void mas_rewalk(struct ma_state *mas, unsigned long index)
4461 {
4462 retry:
4463         mas_set(mas, index);
4464         mas_state_walk(mas);
4465         if (mas_is_start(mas))
4466                 goto retry;
4467 }
4468
4469 static inline bool mas_rewalk_if_dead(struct ma_state *mas,
4470                 struct maple_node *node, const unsigned long index)
4471 {
4472         if (unlikely(ma_dead_node(node))) {
4473                 mas_rewalk(mas, index);
4474                 return true;
4475         }
4476         return false;
4477 }
4478
4479 /*
4480  * mas_prev_node() - Find the prev non-null entry at the same level in the
4481  * tree.  The prev value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4482  * @mas: The maple state
4483  * @min: The lower limit to search
4484  *
4485  * The prev node value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4486  * Return: 1 if the node is dead, 0 otherwise.
4487  */
4488 static inline int mas_prev_node(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4489 {
4490         enum maple_type mt;
4491         int offset, level;
4492         void __rcu **slots;
4493         struct maple_node *node;
4494         unsigned long *pivots;
4495         unsigned long max;
4496
4497         node = mas_mn(mas);
4498         if (!mas->min)
4499                 goto no_entry;
4500
4501         max = mas->min - 1;
4502         if (max < min)
4503                 goto no_entry;
4504
4505         level = 0;
4506         do {
4507                 if (ma_is_root(node))
4508                         goto no_entry;
4509
4510                 /* Walk up. */
4511                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4512                         return 1;
4513                 offset = mas->offset;
4514                 level++;
4515                 node = mas_mn(mas);
4516         } while (!offset);
4517
4518         offset--;
4519         mt = mte_node_type(mas->node);
4520         while (level > 1) {
4521                 level--;
4522                 slots = ma_slots(node, mt);
4523                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4524                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4525                         return 1;
4526
4527                 mt = mte_node_type(mas->node);
4528                 node = mas_mn(mas);
4529                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4530                 offset = ma_data_end(node, mt, pivots, max);
4531                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4532                         return 1;
4533         }
4534
4535         slots = ma_slots(node, mt);
4536         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4537         pivots = ma_pivots(node, mt);
4538         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4539                 return 1;
4540
4541         if (likely(offset))
4542                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4543         mas->max = max;
4544         mas->offset = mas_data_end(mas);
4545         if (unlikely(mte_dead_node(mas->node)))
4546                 return 1;
4547
4548         return 0;
4549
4550 no_entry:
4551         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4552                 return 1;
4553
4554         mas->node = MAS_NONE;
4555         return 0;
4556 }
4557
4558 /*
4559  * mas_prev_slot() - Get the entry in the previous slot
4560  *
4561  * @mas: The maple state
4562  * @max: The minimum starting range
4563  *
4564  * Return: The entry in the previous slot which is possibly NULL
4565  */
4566 static void *mas_prev_slot(struct ma_state *mas, unsigned long min, bool empty)
4567 {
4568         void *entry;
4569         void __rcu **slots;
4570         unsigned long pivot;
4571         enum maple_type type;
4572         unsigned long *pivots;
4573         struct maple_node *node;
4574         unsigned long save_point = mas->index;
4575
4576 retry:
4577         node = mas_mn(mas);
4578         type = mte_node_type(mas->node);
4579         pivots = ma_pivots(node, type);
4580         if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4581                 goto retry;
4582
4583 again:
4584         if (mas->min <= min) {
4585                 pivot = mas_safe_min(mas, pivots, mas->offset);
4586
4587                 if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4588                         goto retry;
4589
4590                 if (pivot <= min)
4591                         return NULL;
4592         }
4593
4594         if (likely(mas->offset)) {
4595                 mas->offset--;
4596                 mas->last = mas->index - 1;
4597                 mas->index = mas_safe_min(mas, pivots, mas->offset);
4598         } else  {
4599                 if (mas_prev_node(mas, min)) {
4600                         mas_rewalk(mas, save_point);
4601                         goto retry;
4602                 }
4603
4604                 if (mas_is_none(mas))
4605                         return NULL;
4606
4607                 mas->last = mas->max;
4608                 node = mas_mn(mas);
4609                 type = mte_node_type(mas->node);
4610                 pivots = ma_pivots(node, type);
4611                 mas->index = pivots[mas->offset - 1] + 1;
4612         }
4613
4614         slots = ma_slots(node, type);
4615         entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4616         if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4617                 goto retry;
4618
4619         if (likely(entry))
4620                 return entry;
4621
4622         if (!empty)
4623                 goto again;
4624
4625         return entry;
4626 }
4627
4628 /*
4629  * mas_next_node() - Get the next node at the same level in the tree.
4630  * @mas: The maple state
4631  * @max: The maximum pivot value to check.
4632  *
4633  * The next value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4634  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise.
4635  */
4636 static inline int mas_next_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *node,
4637                                 unsigned long max)
4638 {
4639         unsigned long min;
4640         unsigned long *pivots;
4641         struct maple_enode *enode;
4642         int level = 0;
4643         unsigned char node_end;
4644         enum maple_type mt;
4645         void __rcu **slots;
4646
4647         if (mas->max >= max)
4648                 goto no_entry;
4649
4650         min = mas->max + 1;
4651         level = 0;
4652         do {
4653                 if (ma_is_root(node))
4654                         goto no_entry;
4655
4656                 /* Walk up. */
4657                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4658                         return 1;
4659
4660                 level++;
4661                 node = mas_mn(mas);
4662                 mt = mte_node_type(mas->node);
4663                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4664                 node_end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4665                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4666                         return 1;
4667
4668         } while (unlikely(mas->offset == node_end));
4669
4670         slots = ma_slots(node, mt);
4671         mas->offset++;
4672         enode = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4673         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4674                 return 1;
4675
4676         if (level > 1)
4677                 mas->offset = 0;
4678
4679         while (unlikely(level > 1)) {
4680                 level--;
4681                 mas->node = enode;
4682                 node = mas_mn(mas);
4683                 mt = mte_node_type(mas->node);
4684                 slots = ma_slots(node, mt);
4685                 enode = mas_slot(mas, slots, 0);
4686                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4687                         return 1;
4688         }
4689
4690         if (!mas->offset)
4691                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4692
4693         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, mt);
4694         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4695                 return 1;
4696
4697         mas->node = enode;
4698         mas->min = min;
4699         return 0;
4700
4701 no_entry:
4702         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4703                 return 1;
4704
4705         mas->node = MAS_NONE;
4706         return 0;
4707 }
4708
4709 /*
4710  * mas_next_slot() - Get the entry in the next slot
4711  *
4712  * @mas: The maple state
4713  * @max: The maximum starting range
4714  * @empty: Can be empty
4715  *
4716  * Return: The entry in the next slot which is possibly NULL
4717  */
4718 static void *mas_next_slot(struct ma_state *mas, unsigned long max, bool empty)
4719 {
4720         void __rcu **slots;
4721         unsigned long *pivots;
4722         unsigned long pivot;
4723         enum maple_type type;
4724         struct maple_node *node;
4725         unsigned char data_end;
4726         unsigned long save_point = mas->last;
4727         void *entry;
4728
4729 retry:
4730         node = mas_mn(mas);
4731         type = mte_node_type(mas->node);
4732         pivots = ma_pivots(node, type);
4733         data_end = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
4734         if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4735                 goto retry;
4736
4737 again:
4738         if (mas->max >= max) {
4739                 if (likely(mas->offset < data_end))
4740                         pivot = pivots[mas->offset];
4741                 else
4742                         return NULL; /* must be mas->max */
4743
4744                 if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4745                         goto retry;
4746
4747                 if (pivot >= max)
4748                         return NULL;
4749         }
4750
4751         if (likely(mas->offset < data_end)) {
4752                 mas->index = pivots[mas->offset] + 1;
4753                 mas->offset++;
4754                 if (likely(mas->offset < data_end))
4755                         mas->last = pivots[mas->offset];
4756                 else
4757                         mas->last = mas->max;
4758         } else  {
4759                 if (mas_next_node(mas, node, max)) {
4760                         mas_rewalk(mas, save_point);
4761                         goto retry;
4762                 }
4763
4764                 if (mas_is_none(mas))
4765                         return NULL;
4766
4767                 mas->offset = 0;
4768                 mas->index = mas->min;
4769                 node = mas_mn(mas);
4770                 type = mte_node_type(mas->node);
4771                 pivots = ma_pivots(node, type);
4772                 mas->last = pivots[0];
4773         }
4774
4775         slots = ma_slots(node, type);
4776         entry = mt_slot(mas->tree, slots, mas->offset);
4777         if (unlikely(mas_rewalk_if_dead(mas, node, save_point)))
4778                 goto retry;
4779
4780         if (entry)
4781                 return entry;
4782
4783         if (!empty) {
4784                 if (!mas->offset)
4785                         data_end = 2;
4786                 goto again;
4787         }
4788
4789         return entry;
4790 }
4791
4792 /*
4793  * mas_next_entry() - Internal function to get the next entry.
4794  * @mas: The maple state
4795  * @limit: The maximum range start.
4796  *
4797  * Set the @mas->node to the next entry and the range_start to
4798  * the beginning value for the entry.  Does not check beyond @limit.
4799  * Sets @mas->index and @mas->last to the limit if it is hit.
4800  * Restarts on dead nodes.
4801  *
4802  * Return: the next entry or %NULL.
4803  */
4804 static inline void *mas_next_entry(struct ma_state *mas, unsigned long limit)
4805 {
4806         if (mas->last >= limit)
4807                 return NULL;
4808
4809         return mas_next_slot(mas, limit, false);
4810 }
4811
4812 /*
4813  * mas_rev_awalk() - Internal function.  Reverse allocation walk.  Find the
4814  * highest gap address of a given size in a given node and descend.
4815  * @mas: The maple state
4816  * @size: The needed size.
4817  *
4818  * Return: True if found in a leaf, false otherwise.
4819  *
4820  */
4821 static bool mas_rev_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size,
4822                 unsigned long *gap_min, unsigned long *gap_max)
4823 {
4824         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4825         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
4826         unsigned long *pivots, *gaps;
4827         void __rcu **slots;
4828         unsigned long gap = 0;
4829         unsigned long max, min;
4830         unsigned char offset;
4831
4832         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
4833                 return true;
4834
4835         if (ma_is_dense(type)) {
4836                 /* dense nodes. */
4837                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4838                 return true;
4839         }
4840
4841         pivots = ma_pivots(node, type);
4842         slots = ma_slots(node, type);
4843         gaps = ma_gaps(node, type);
4844         offset = mas->offset;
4845         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4846         /* Skip out of bounds. */
4847         while (mas->last < min)
4848                 min = mas_safe_min(mas, pivots, --offset);
4849
4850         max = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
4851         while (mas->index <= max) {
4852                 gap = 0;
4853                 if (gaps)
4854                         gap = gaps[offset];
4855                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
4856                         gap = max - min + 1;
4857
4858                 if (gap) {
4859                         if ((size <= gap) && (size <= mas->last - min + 1))
4860                                 break;
4861
4862                         if (!gaps) {
4863                                 /* Skip the next slot, it cannot be a gap. */
4864                                 if (offset < 2)
4865                                         goto ascend;
4866
4867                                 offset -= 2;
4868                                 max = pivots[offset];
4869                                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4870                                 continue;
4871                         }
4872                 }
4873
4874                 if (!offset)
4875                         goto ascend;
4876
4877                 offset--;
4878                 max = min - 1;
4879                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4880         }
4881
4882         if (unlikely((mas->index > max) || (size - 1 > max - mas->index)))
4883                 goto no_space;
4884
4885         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
4886                 mas->offset = offset;
4887                 *gap_min = min;
4888                 *gap_max = min + gap - 1;
4889                 return true;
4890         }
4891
4892         /* descend, only happens under lock. */
4893         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4894         mas->min = min;
4895         mas->max = max;
4896         mas->offset = mas_data_end(mas);
4897         return false;
4898
4899 ascend:
4900         if (!mte_is_root(mas->node))
4901                 return false;
4902
4903 no_space:
4904         mas_set_err(mas, -EBUSY);
4905         return false;
4906 }
4907
4908 static inline bool mas_anode_descend(struct ma_state *mas, unsigned long size)
4909 {
4910         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4911         unsigned long pivot, min, gap = 0;
4912         unsigned char offset, data_end;
4913         unsigned long *gaps, *pivots;
4914         void __rcu **slots;
4915         struct maple_node *node;
4916         bool found = false;
4917
4918         if (ma_is_dense(type)) {
4919                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4920                 return true;
4921         }
4922
4923         node = mas_mn(mas);
4924         pivots = ma_pivots(node, type);
4925         slots = ma_slots(node, type);
4926         gaps = ma_gaps(node, type);
4927         offset = mas->offset;
4928         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4929         data_end = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
4930         for (; offset <= data_end; offset++) {
4931                 pivot = mas_logical_pivot(mas, pivots, offset, type);
4932
4933                 /* Not within lower bounds */
4934                 if (mas->index > pivot)
4935                         goto next_slot;
4936
4937                 if (gaps)
4938                         gap = gaps[offset];
4939                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
4940                         gap = min(pivot, mas->last) - max(mas->index, min) + 1;
4941                 else
4942                         goto next_slot;
4943
4944                 if (gap >= size) {
4945                         if (ma_is_leaf(type)) {
4946                                 found = true;
4947                                 goto done;
4948                         }
4949                         if (mas->index <= pivot) {
4950                                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4951                                 mas->min = min;
4952                                 mas->max = pivot;
4953                                 offset = 0;
4954                                 break;
4955                         }
4956                 }
4957 next_slot:
4958                 min = pivot + 1;
4959                 if (mas->last <= pivot) {
4960                         mas_set_err(mas, -EBUSY);
4961                         return true;
4962                 }
4963         }
4964
4965         if (mte_is_root(mas->node))
4966                 found = true;
4967 done:
4968         mas->offset = offset;
4969         return found;
4970 }
4971
4972 /**
4973  * mas_walk() - Search for @mas->index in the tree.
4974  * @mas: The maple state.
4975  *
4976  * mas->index and mas->last will be set to the range if there is a value.  If
4977  * mas->node is MAS_NONE, reset to MAS_START.
4978  *
4979  * Return: the entry at the location or %NULL.
4980  */
4981 void *mas_walk(struct ma_state *mas)
4982 {
4983         void *entry;
4984
4985         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas) || mas_is_ptr(mas))
4986                 mas->node = MAS_START;
4987 retry:
4988         entry = mas_state_walk(mas);
4989         if (mas_is_start(mas)) {
4990                 goto retry;
4991         } else if (mas_is_none(mas)) {
4992                 mas->index = 0;
4993                 mas->last = ULONG_MAX;
4994         } else if (mas_is_ptr(mas)) {
4995                 if (!mas->index) {
4996                         mas->last = 0;
4997                         return entry;
4998                 }
4999
5000                 mas->index = 1;
5001                 mas->last = ULONG_MAX;
5002                 mas->node = MAS_NONE;
5003                 return NULL;
5004         }
5005
5006         return entry;
5007 }
5008 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_walk);
5009
5010 static inline bool mas_rewind_node(struct ma_state *mas)
5011 {
5012         unsigned char slot;
5013
5014         do {
5015                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5016                         slot = mas->offset;
5017                         if (!slot)
5018                                 return false;
5019                 } else {
5020                         mas_ascend(mas);
5021                         slot = mas->offset;
5022                 }
5023         } while (!slot);
5024
5025         mas->offset = --slot;
5026         return true;
5027 }
5028
5029 /*
5030  * mas_skip_node() - Internal function.  Skip over a node.
5031  * @mas: The maple state.
5032  *
5033  * Return: true if there is another node, false otherwise.
5034  */
5035 static inline bool mas_skip_node(struct ma_state *mas)
5036 {
5037         if (mas_is_err(mas))
5038                 return false;
5039
5040         do {
5041                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5042                         if (mas->offset >= mas_data_end(mas)) {
5043                                 mas_set_err(mas, -EBUSY);
5044                                 return false;
5045                         }
5046                 } else {
5047                         mas_ascend(mas);
5048                 }
5049         } while (mas->offset >= mas_data_end(mas));
5050
5051         mas->offset++;
5052         return true;
5053 }
5054
5055 /*
5056  * mas_awalk() - Allocation walk.  Search from low address to high, for a gap of
5057  * @size
5058  * @mas: The maple state
5059  * @size: The size of the gap required
5060  *
5061  * Search between @mas->index and @mas->last for a gap of @size.
5062  */
5063 static inline void mas_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
5064 {
5065         struct maple_enode *last = NULL;
5066
5067         /*
5068          * There are 4 options:
5069          * go to child (descend)
5070          * go back to parent (ascend)
5071          * no gap found. (return, slot == MAPLE_NODE_SLOTS)
5072          * found the gap. (return, slot != MAPLE_NODE_SLOTS)
5073          */
5074         while (!mas_is_err(mas) && !mas_anode_descend(mas, size)) {
5075                 if (last == mas->node)
5076                         mas_skip_node(mas);
5077                 else
5078                         last = mas->node;
5079         }
5080 }
5081
5082 /*
5083  * mas_sparse_area() - Internal function.  Return upper or lower limit when
5084  * searching for a gap in an empty tree.
5085  * @mas: The maple state
5086  * @min: the minimum range
5087  * @max: The maximum range
5088  * @size: The size of the gap
5089  * @fwd: Searching forward or back
5090  */
5091 static inline int mas_sparse_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5092                                 unsigned long max, unsigned long size, bool fwd)
5093 {
5094         if (!unlikely(mas_is_none(mas)) && min == 0) {
5095                 min++;
5096                 /*
5097                  * At this time, min is increased, we need to recheck whether
5098                  * the size is satisfied.
5099                  */
5100                 if (min > max || max - min + 1 < size)
5101                         return -EBUSY;
5102         }
5103         /* mas_is_ptr */
5104
5105         if (fwd) {
5106                 mas->index = min;
5107                 mas->last = min + size - 1;
5108         } else {
5109                 mas->last = max;
5110                 mas->index = max - size + 1;
5111         }
5112         return 0;
5113 }
5114
5115 /*
5116  * mas_empty_area() - Get the lowest address within the range that is
5117  * sufficient for the size requested.
5118  * @mas: The maple state
5119  * @min: The lowest value of the range
5120  * @max: The highest value of the range
5121  * @size: The size needed
5122  */
5123 int mas_empty_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5124                 unsigned long max, unsigned long size)
5125 {
5126         unsigned char offset;
5127         unsigned long *pivots;
5128         enum maple_type mt;
5129
5130         if (min > max)
5131                 return -EINVAL;
5132
5133         if (size == 0 || max - min < size - 1)
5134                 return -EINVAL;
5135
5136         if (mas_is_start(mas))
5137                 mas_start(mas);
5138         else if (mas->offset >= 2)
5139                 mas->offset -= 2;
5140         else if (!mas_skip_node(mas))
5141                 return -EBUSY;
5142
5143         /* Empty set */
5144         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas))
5145                 return mas_sparse_area(mas, min, max, size, true);
5146
5147         /* The start of the window can only be within these values */
5148         mas->index = min;
5149         mas->last = max;
5150         mas_awalk(mas, size);
5151
5152         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5153                 return xa_err(mas->node);
5154
5155         offset = mas->offset;
5156         if (unlikely(offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5157                 return -EBUSY;
5158
5159         mt = mte_node_type(mas->node);
5160         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), mt);
5161         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5162         if (mas->index < min)
5163                 mas->index = min;
5164         mas->last = mas->index + size - 1;
5165         return 0;
5166 }
5167 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area);
5168
5169 /*
5170  * mas_empty_area_rev() - Get the highest address within the range that is
5171  * sufficient for the size requested.
5172  * @mas: The maple state
5173  * @min: The lowest value of the range
5174  * @max: The highest value of the range
5175  * @size: The size needed
5176  */
5177 int mas_empty_area_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5178                 unsigned long max, unsigned long size)
5179 {
5180         struct maple_enode *last = mas->node;
5181
5182         if (min > max)
5183                 return -EINVAL;
5184
5185         if (size == 0 || max - min < size - 1)
5186                 return -EINVAL;
5187
5188         if (mas_is_start(mas)) {
5189                 mas_start(mas);
5190                 mas->offset = mas_data_end(mas);
5191         } else if (mas->offset >= 2) {
5192                 mas->offset -= 2;
5193         } else if (!mas_rewind_node(mas)) {
5194                 return -EBUSY;
5195         }
5196
5197         /* Empty set. */
5198         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas))
5199                 return mas_sparse_area(mas, min, max, size, false);
5200
5201         /* The start of the window can only be within these values. */
5202         mas->index = min;
5203         mas->last = max;
5204
5205         while (!mas_rev_awalk(mas, size, &min, &max)) {
5206                 if (last == mas->node) {
5207                         if (!mas_rewind_node(mas))
5208                                 return -EBUSY;
5209                 } else {
5210                         last = mas->node;
5211                 }
5212         }
5213
5214         if (mas_is_err(mas))
5215                 return xa_err(mas->node);
5216
5217         if (unlikely(mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5218                 return -EBUSY;
5219
5220         /* Trim the upper limit to the max. */
5221         if (max < mas->last)
5222                 mas->last = max;
5223
5224         mas->index = mas->last - size + 1;
5225         return 0;
5226 }
5227 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area_rev);
5228
5229 /*
5230  * mte_dead_leaves() - Mark all leaves of a node as dead.
5231  * @mas: The maple state
5232  * @slots: Pointer to the slot array
5233  * @type: The maple node type
5234  *
5235  * Must hold the write lock.
5236  *
5237  * Return: The number of leaves marked as dead.
5238  */
5239 static inline
5240 unsigned char mte_dead_leaves(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5241                               void __rcu **slots)
5242 {
5243         struct maple_node *node;
5244         enum maple_type type;
5245         void *entry;
5246         int offset;
5247
5248         for (offset = 0; offset < mt_slot_count(enode); offset++) {
5249                 entry = mt_slot(mt, slots, offset);
5250                 type = mte_node_type(entry);
5251                 node = mte_to_node(entry);
5252                 /* Use both node and type to catch LE & BE metadata */
5253                 if (!node || !type)
5254                         break;
5255
5256                 mte_set_node_dead(entry);
5257                 node->type = type;
5258                 rcu_assign_pointer(slots[offset], node);
5259         }
5260
5261         return offset;
5262 }
5263
5264 /**
5265  * mte_dead_walk() - Walk down a dead tree to just before the leaves
5266  * @enode: The maple encoded node
5267  * @offset: The starting offset
5268  *
5269  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5270  */
5271 static void __rcu **mte_dead_walk(struct maple_enode **enode, unsigned char offset)
5272 {
5273         struct maple_node *node, *next;
5274         void __rcu **slots = NULL;
5275
5276         next = mte_to_node(*enode);
5277         do {
5278                 *enode = ma_enode_ptr(next);
5279                 node = mte_to_node(*enode);
5280                 slots = ma_slots(node, node->type);
5281                 next = rcu_dereference_protected(slots[offset],
5282                                         lock_is_held(&rcu_callback_map));
5283                 offset = 0;
5284         } while (!ma_is_leaf(next->type));
5285
5286         return slots;
5287 }
5288
5289 /**
5290  * mt_free_walk() - Walk & free a tree in the RCU callback context
5291  * @head: The RCU head that's within the node.
5292  *
5293  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5294  */
5295 static void mt_free_walk(struct rcu_head *head)
5296 {
5297         void __rcu **slots;
5298         struct maple_node *node, *start;
5299         struct maple_enode *enode;
5300         unsigned char offset;
5301         enum maple_type type;
5302
5303         node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
5304
5305         if (ma_is_leaf(node->type))
5306                 goto free_leaf;
5307
5308         start = node;
5309         enode = mt_mk_node(node, node->type);
5310         slots = mte_dead_walk(&enode, 0);
5311         node = mte_to_node(enode);
5312         do {
5313                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5314                 offset = node->parent_slot + 1;
5315                 enode = node->piv_parent;
5316                 if (mte_to_node(enode) == node)
5317                         goto free_leaf;
5318
5319                 type = mte_node_type(enode);
5320                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5321                 if ((offset < mt_slots[type]) &&
5322                     rcu_dereference_protected(slots[offset],
5323                                               lock_is_held(&rcu_callback_map)))
5324                         slots = mte_dead_walk(&enode, offset);
5325                 node = mte_to_node(enode);
5326         } while ((node != start) || (node->slot_len < offset));
5327
5328         slots = ma_slots(node, node->type);
5329         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5330
5331 free_leaf:
5332         mt_free_rcu(&node->rcu);
5333 }
5334
5335 static inline void __rcu **mte_destroy_descend(struct maple_enode **enode,
5336         struct maple_tree *mt, struct maple_enode *prev, unsigned char offset)
5337 {
5338         struct maple_node *node;
5339         struct maple_enode *next = *enode;
5340         void __rcu **slots = NULL;
5341         enum maple_type type;
5342         unsigned char next_offset = 0;
5343
5344         do {
5345                 *enode = next;
5346                 node = mte_to_node(*enode);
5347                 type = mte_node_type(*enode);
5348                 slots = ma_slots(node, type);
5349                 next = mt_slot_locked(mt, slots, next_offset);
5350                 if ((mte_dead_node(next)))
5351                         next = mt_slot_locked(mt, slots, ++next_offset);
5352
5353                 mte_set_node_dead(*enode);
5354                 node->type = type;
5355                 node->piv_parent = prev;
5356                 node->parent_slot = offset;
5357                 offset = next_offset;
5358                 next_offset = 0;
5359                 prev = *enode;
5360         } while (!mte_is_leaf(next));
5361
5362         return slots;
5363 }
5364
5365 static void mt_destroy_walk(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5366                             bool free)
5367 {
5368         void __rcu **slots;
5369         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5370         struct maple_enode *start;
5371
5372         if (mte_is_leaf(enode)) {
5373                 node->type = mte_node_type(enode);
5374                 goto free_leaf;
5375         }
5376
5377         start = enode;
5378         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, start, 0);
5379         node = mte_to_node(enode); // Updated in the above call.
5380         do {
5381                 enum maple_type type;
5382                 unsigned char offset;
5383                 struct maple_enode *parent, *tmp;
5384
5385                 node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5386                 if (free)
5387                         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5388                 offset = node->parent_slot + 1;
5389                 enode = node->piv_parent;
5390                 if (mte_to_node(enode) == node)
5391                         goto free_leaf;
5392
5393                 type = mte_node_type(enode);
5394                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5395                 if (offset >= mt_slots[type])
5396                         goto next;
5397
5398                 tmp = mt_slot_locked(mt, slots, offset);
5399                 if (mte_node_type(tmp) && mte_to_node(tmp)) {
5400                         parent = enode;
5401                         enode = tmp;
5402                         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, parent, offset);
5403                 }
5404 next:
5405                 node = mte_to_node(enode);
5406         } while (start != enode);
5407
5408         node = mte_to_node(enode);
5409         node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5410         if (free)
5411                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5412
5413 free_leaf:
5414         if (free)
5415                 mt_free_rcu(&node->rcu);
5416         else
5417                 mt_clear_meta(mt, node, node->type);
5418 }
5419
5420 /*
5421  * mte_destroy_walk() - Free a tree or sub-tree.
5422  * @enode: the encoded maple node (maple_enode) to start
5423  * @mt: the tree to free - needed for node types.
5424  *
5425  * Must hold the write lock.
5426  */
5427 static inline void mte_destroy_walk(struct maple_enode *enode,
5428                                     struct maple_tree *mt)
5429 {
5430         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5431
5432         if (mt_in_rcu(mt)) {
5433                 mt_destroy_walk(enode, mt, false);
5434                 call_rcu(&node->rcu, mt_free_walk);
5435         } else {
5436                 mt_destroy_walk(enode, mt, true);
5437         }
5438 }
5439
5440 static void mas_wr_store_setup(struct ma_wr_state *wr_mas)
5441 {
5442         if (unlikely(mas_is_paused(wr_mas->mas)))
5443                 mas_reset(wr_mas->mas);
5444
5445         if (!mas_is_start(wr_mas->mas)) {
5446                 if (mas_is_none(wr_mas->mas)) {
5447                         mas_reset(wr_mas->mas);
5448                 } else {
5449                         wr_mas->r_max = wr_mas->mas->max;
5450                         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
5451                         if (mas_is_span_wr(wr_mas))
5452                                 mas_reset(wr_mas->mas);
5453                 }
5454         }
5455 }
5456
5457 /* Interface */
5458
5459 /**
5460  * mas_store() - Store an @entry.
5461  * @mas: The maple state.
5462  * @entry: The entry to store.
5463  *
5464  * The @mas->index and @mas->last is used to set the range for the @entry.
5465  * Note: The @mas should have pre-allocated entries to ensure there is memory to
5466  * store the entry.  Please see mas_expected_entries()/mas_destroy() for more details.
5467  *
5468  * Return: the first entry between mas->index and mas->last or %NULL.
5469  */
5470 void *mas_store(struct ma_state *mas, void *entry)
5471 {
5472         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5473
5474         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5475 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
5476         if (MAS_WARN_ON(mas, mas->index > mas->last))
5477                 pr_err("Error %lX > %lX %p\n", mas->index, mas->last, entry);
5478
5479         if (mas->index > mas->last) {
5480                 mas_set_err(mas, -EINVAL);
5481                 return NULL;
5482         }
5483
5484 #endif
5485
5486         /*
5487          * Storing is the same operation as insert with the added caveat that it
5488          * can overwrite entries.  Although this seems simple enough, one may
5489          * want to examine what happens if a single store operation was to
5490          * overwrite multiple entries within a self-balancing B-Tree.
5491          */
5492         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5493         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5494         return wr_mas.content;
5495 }
5496 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store);
5497
5498 /**
5499  * mas_store_gfp() - Store a value into the tree.
5500  * @mas: The maple state
5501  * @entry: The entry to store
5502  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations if necessary.
5503  *
5504  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
5505  * be allocated.
5506  */
5507 int mas_store_gfp(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5508 {
5509         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5510
5511         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5512         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5513 retry:
5514         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5515         if (unlikely(mas_nomem(mas, gfp)))
5516                 goto retry;
5517
5518         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5519                 return xa_err(mas->node);
5520
5521         return 0;
5522 }
5523 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_gfp);
5524
5525 /**
5526  * mas_store_prealloc() - Store a value into the tree using memory
5527  * preallocated in the maple state.
5528  * @mas: The maple state
5529  * @entry: The entry to store.
5530  */
5531 void mas_store_prealloc(struct ma_state *mas, void *entry)
5532 {
5533         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5534
5535         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5536         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5537         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5538         MAS_WR_BUG_ON(&wr_mas, mas_is_err(mas));
5539         mas_destroy(mas);
5540 }
5541 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_prealloc);
5542
5543 /**
5544  * mas_preallocate() - Preallocate enough nodes for a store operation
5545  * @mas: The maple state
5546  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
5547  *
5548  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5549  */
5550 int mas_preallocate(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
5551 {
5552         int ret;
5553
5554         mas_node_count_gfp(mas, 1 + mas_mt_height(mas) * 3, gfp);
5555         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5556         if (likely(!mas_is_err(mas)))
5557                 return 0;
5558
5559         mas_set_alloc_req(mas, 0);
5560         ret = xa_err(mas->node);
5561         mas_reset(mas);
5562         mas_destroy(mas);
5563         mas_reset(mas);
5564         return ret;
5565 }
5566 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_preallocate);
5567
5568 /*
5569  * mas_destroy() - destroy a maple state.
5570  * @mas: The maple state
5571  *
5572  * Upon completion, check the left-most node and rebalance against the node to
5573  * the right if necessary.  Frees any allocated nodes associated with this maple
5574  * state.
5575  */
5576 void mas_destroy(struct ma_state *mas)
5577 {
5578         struct maple_alloc *node;
5579         unsigned long total;
5580
5581         /*
5582          * When using mas_for_each() to insert an expected number of elements,
5583          * it is possible that the number inserted is less than the expected
5584          * number.  To fix an invalid final node, a check is performed here to
5585          * rebalance the previous node with the final node.
5586          */
5587         if (mas->mas_flags & MA_STATE_REBALANCE) {
5588                 unsigned char end;
5589
5590                 mas_start(mas);
5591                 mtree_range_walk(mas);
5592                 end = mas_data_end(mas) + 1;
5593                 if (end < mt_min_slot_count(mas->node) - 1)
5594                         mas_destroy_rebalance(mas, end);
5595
5596                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
5597         }
5598         mas->mas_flags &= ~(MA_STATE_BULK|MA_STATE_PREALLOC);
5599
5600         total = mas_allocated(mas);
5601         while (total) {
5602                 node = mas->alloc;
5603                 mas->alloc = node->slot[0];
5604                 if (node->node_count > 1) {
5605                         size_t count = node->node_count - 1;
5606
5607                         mt_free_bulk(count, (void __rcu **)&node->slot[1]);
5608                         total -= count;
5609                 }
5610                 kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
5611                 total--;
5612         }
5613
5614         mas->alloc = NULL;
5615 }
5616 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_destroy);
5617
5618 /*
5619  * mas_expected_entries() - Set the expected number of entries that will be inserted.
5620  * @mas: The maple state
5621  * @nr_entries: The number of expected entries.
5622  *
5623  * This will attempt to pre-allocate enough nodes to store the expected number
5624  * of entries.  The allocations will occur using the bulk allocator interface
5625  * for speed.  Please call mas_destroy() on the @mas after inserting the entries
5626  * to ensure any unused nodes are freed.
5627  *
5628  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5629  */
5630 int mas_expected_entries(struct ma_state *mas, unsigned long nr_entries)
5631 {
5632         int nonleaf_cap = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 2;
5633         struct maple_enode *enode = mas->node;
5634         int nr_nodes;
5635         int ret;
5636
5637         /*
5638          * Sometimes it is necessary to duplicate a tree to a new tree, such as
5639          * forking a process and duplicating the VMAs from one tree to a new
5640          * tree.  When such a situation arises, it is known that the new tree is
5641          * not going to be used until the entire tree is populated.  For
5642          * performance reasons, it is best to use a bulk load with RCU disabled.
5643          * This allows for optimistic splitting that favours the left and reuse
5644          * of nodes during the operation.
5645          */
5646
5647         /* Optimize splitting for bulk insert in-order */
5648         mas->mas_flags |= MA_STATE_BULK;
5649
5650         /*
5651          * Avoid overflow, assume a gap between each entry and a trailing null.
5652          * If this is wrong, it just means allocation can happen during
5653          * insertion of entries.
5654          */
5655         nr_nodes = max(nr_entries, nr_entries * 2 + 1);
5656         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
5657                 nonleaf_cap = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2;
5658
5659         /* Leaves; reduce slots to keep space for expansion */
5660         nr_nodes = DIV_ROUND_UP(nr_nodes, MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2);
5661         /* Internal nodes */
5662         nr_nodes += DIV_ROUND_UP(nr_nodes, nonleaf_cap);
5663         /* Add working room for split (2 nodes) + new parents */
5664         mas_node_count(mas, nr_nodes + 3);
5665
5666         /* Detect if allocations run out */
5667         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5668
5669         if (!mas_is_err(mas))
5670                 return 0;
5671
5672         ret = xa_err(mas->node);
5673         mas->node = enode;
5674         mas_destroy(mas);
5675         return ret;
5676
5677 }
5678 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_expected_entries);
5679
5680 static inline bool mas_next_setup(struct ma_state *mas, unsigned long max,
5681                 void **entry)
5682 {
5683         bool was_none = mas_is_none(mas);
5684
5685         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5686                 mas->node = MAS_START;
5687
5688         if (mas_is_start(mas))
5689                 *entry = mas_walk(mas); /* Retries on dead nodes handled by mas_walk */
5690
5691         if (mas_is_ptr(mas)) {
5692                 *entry = NULL;
5693                 if (was_none && mas->index == 0) {
5694                         mas->index = mas->last = 0;
5695                         return true;
5696                 }
5697                 mas->index = 1;
5698                 mas->last = ULONG_MAX;
5699                 mas->node = MAS_NONE;
5700                 return true;
5701         }
5702
5703         if (mas_is_none(mas))
5704                 return true;
5705         return false;
5706 }
5707
5708 /**
5709  * mas_next() - Get the next entry.
5710  * @mas: The maple state
5711  * @max: The maximum index to check.
5712  *
5713  * Returns the next entry after @mas->index.
5714  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5715  * Can return the zero entry.
5716  *
5717  * Return: The next entry or %NULL
5718  */
5719 void *mas_next(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5720 {
5721         void *entry = NULL;
5722
5723         if (mas_next_setup(mas, max, &entry))
5724                 return entry;
5725
5726         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_slot */
5727         return mas_next_slot(mas, max, false);
5728 }
5729 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next);
5730
5731 /**
5732  * mas_next_range() - Advance the maple state to the next range
5733  * @mas: The maple state
5734  * @max: The maximum index to check.
5735  *
5736  * Sets @mas->index and @mas->last to the range.
5737  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5738  * Can return the zero entry.
5739  *
5740  * Return: The next entry or %NULL
5741  */
5742 void *mas_next_range(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5743 {
5744         void *entry = NULL;
5745
5746         if (mas_next_setup(mas, max, &entry))
5747                 return entry;
5748
5749         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_slot */
5750         return mas_next_slot(mas, max, true);
5751 }
5752 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next_range);
5753
5754 /**
5755  * mt_next() - get the next value in the maple tree
5756  * @mt: The maple tree
5757  * @index: The start index
5758  * @max: The maximum index to check
5759  *
5760  * Return: The entry at @index or higher, or %NULL if nothing is found.
5761  */
5762 void *mt_next(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long max)
5763 {
5764         void *entry = NULL;
5765         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5766
5767         rcu_read_lock();
5768         entry = mas_next(&mas, max);
5769         rcu_read_unlock();
5770         return entry;
5771 }
5772 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_next);
5773
5774 static inline bool mas_prev_setup(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5775                 void **entry)
5776 {
5777         if (mas->index <= min)
5778                 goto none;
5779
5780         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5781                 mas->node = MAS_START;
5782
5783         if (mas_is_start(mas)) {
5784                 mas_walk(mas);
5785                 if (!mas->index)
5786                         goto none;
5787         }
5788
5789         if (unlikely(mas_is_ptr(mas))) {
5790                 if (!mas->index)
5791                         goto none;
5792                 mas->index = mas->last = 0;
5793                 *entry = mas_root(mas);
5794                 return true;
5795         }
5796
5797         if (mas_is_none(mas)) {
5798                 if (mas->index) {
5799                         /* Walked to out-of-range pointer? */
5800                         mas->index = mas->last = 0;
5801                         mas->node = MAS_ROOT;
5802                         *entry = mas_root(mas);
5803                         return true;
5804                 }
5805                 return true;
5806         }
5807
5808         return false;
5809
5810 none:
5811         mas->node = MAS_NONE;
5812         return true;
5813 }
5814
5815 /**
5816  * mas_prev() - Get the previous entry
5817  * @mas: The maple state
5818  * @min: The minimum value to check.
5819  *
5820  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5821  * Will reset mas to MAS_START if the node is MAS_NONE.  Will stop on not
5822  * searchable nodes.
5823  *
5824  * Return: the previous value or %NULL.
5825  */
5826 void *mas_prev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
5827 {
5828         void *entry = NULL;
5829
5830         if (mas_prev_setup(mas, min, &entry))
5831                 return entry;
5832
5833         return mas_prev_slot(mas, min, false);
5834 }
5835 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev);
5836
5837 /**
5838  * mas_prev_range() - Advance to the previous range
5839  * @mas: The maple state
5840  * @min: The minimum value to check.
5841  *
5842  * Sets @mas->index and @mas->last to the range.
5843  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5844  * Will reset mas to MAS_START if the node is MAS_NONE.  Will stop on not
5845  * searchable nodes.
5846  *
5847  * Return: the previous value or %NULL.
5848  */
5849 void *mas_prev_range(struct ma_state *mas, unsigned long min)
5850 {
5851         void *entry = NULL;
5852
5853         if (mas_prev_setup(mas, min, &entry))
5854                 return entry;
5855
5856         return mas_prev_slot(mas, min, true);
5857 }
5858 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev_range);
5859
5860 /**
5861  * mt_prev() - get the previous value in the maple tree
5862  * @mt: The maple tree
5863  * @index: The start index
5864  * @min: The minimum index to check
5865  *
5866  * Return: The entry at @index or lower, or %NULL if nothing is found.
5867  */
5868 void *mt_prev(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long min)
5869 {
5870         void *entry = NULL;
5871         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5872
5873         rcu_read_lock();
5874         entry = mas_prev(&mas, min);
5875         rcu_read_unlock();
5876         return entry;
5877 }
5878 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_prev);
5879
5880 /**
5881  * mas_pause() - Pause a mas_find/mas_for_each to drop the lock.
5882  * @mas: The maple state to pause
5883  *
5884  * Some users need to pause a walk and drop the lock they're holding in
5885  * order to yield to a higher priority thread or carry out an operation
5886  * on an entry.  Those users should call this function before they drop
5887  * the lock.  It resets the @mas to be suitable for the next iteration
5888  * of the loop after the user has reacquired the lock.  If most entries
5889  * found during a walk require you to call mas_pause(), the mt_for_each()
5890  * iterator may be more appropriate.
5891  *
5892  */
5893 void mas_pause(struct ma_state *mas)
5894 {
5895         mas->node = MAS_PAUSE;
5896 }
5897 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_pause);
5898
5899 /**
5900  * mas_find_setup() - Internal function to set up mas_find*().
5901  * @mas: The maple state
5902  * @max: The maximum index
5903  * @entry: Pointer to the entry
5904  *
5905  * Returns: True if entry is the answer, false otherwise.
5906  */
5907 static inline bool mas_find_setup(struct ma_state *mas, unsigned long max,
5908                 void **entry)
5909 {
5910         *entry = NULL;
5911
5912         if (unlikely(mas_is_none(mas))) {
5913                 if (unlikely(mas->last >= max))
5914                         return true;
5915
5916                 mas->index = mas->last;
5917                 mas->node = MAS_START;
5918         } else if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
5919                 if (unlikely(mas->last >= max))
5920                         return true;
5921
5922                 mas->node = MAS_START;
5923                 mas->index = ++mas->last;
5924         } else if (unlikely(mas_is_ptr(mas)))
5925                 goto ptr_out_of_range;
5926
5927         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
5928                 /* First run or continue */
5929                 if (mas->index > max)
5930                         return true;
5931
5932                 *entry = mas_walk(mas);
5933                 if (*entry)
5934                         return true;
5935
5936         }
5937
5938         if (unlikely(!mas_searchable(mas))) {
5939                 if (unlikely(mas_is_ptr(mas)))
5940                         goto ptr_out_of_range;
5941
5942                 return true;
5943         }
5944
5945         if (mas->index == max)
5946                 return true;
5947
5948         return false;
5949
5950 ptr_out_of_range:
5951         mas->node = MAS_NONE;
5952         mas->index = 1;
5953         mas->last = ULONG_MAX;
5954         return true;
5955 }
5956
5957 /**
5958  * mas_find() - On the first call, find the entry at or after mas->index up to
5959  * %max.  Otherwise, find the entry after mas->index.
5960  * @mas: The maple state
5961  * @max: The maximum value to check.
5962  *
5963  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5964  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
5965  * May set @mas->node to MAS_NONE.
5966  *
5967  * Return: The entry or %NULL.
5968  */
5969 void *mas_find(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5970 {
5971         void *entry = NULL;
5972
5973         if (mas_find_setup(mas, max, &entry))
5974                 return entry;
5975
5976         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_slot */
5977         return mas_next_slot(mas, max, false);
5978 }
5979 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find);
5980
5981 /**
5982  * mas_find_range() - On the first call, find the entry at or after
5983  * mas->index up to %max.  Otherwise, advance to the next slot mas->index.
5984  * @mas: The maple state
5985  * @max: The maximum value to check.
5986  *
5987  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5988  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
5989  * May set @mas->node to MAS_NONE.
5990  *
5991  * Return: The entry or %NULL.
5992  */
5993 void *mas_find_range(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5994 {
5995         void *entry;
5996
5997         if (mas_find_setup(mas, max, &entry))
5998                 return entry;
5999
6000         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_slot */
6001         return mas_next_slot(mas, max, true);
6002 }
6003 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_range);
6004
6005 /**
6006  * mas_find_rev_setup() - Internal function to set up mas_find_*_rev()
6007  * @mas: The maple state
6008  * @min: The minimum index
6009  * @entry: Pointer to the entry
6010  *
6011  * Returns: True if entry is the answer, false otherwise.
6012  */
6013 static inline bool mas_find_rev_setup(struct ma_state *mas, unsigned long min,
6014                 void **entry)
6015 {
6016         *entry = NULL;
6017
6018         if (unlikely(mas_is_none(mas))) {
6019                 if (mas->index <= min)
6020                         goto none;
6021
6022                 mas->last = mas->index;
6023                 mas->node = MAS_START;
6024         }
6025
6026         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
6027                 if (unlikely(mas->index <= min)) {
6028                         mas->node = MAS_NONE;
6029                         return true;
6030                 }
6031                 mas->node = MAS_START;
6032                 mas->last = --mas->index;
6033         }
6034
6035         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6036                 /* First run or continue */
6037                 if (mas->index < min)
6038                         return true;
6039
6040                 *entry = mas_walk(mas);
6041                 if (*entry)
6042                         return true;
6043         }
6044
6045         if (unlikely(!mas_searchable(mas))) {
6046                 if (mas_is_ptr(mas))
6047                         goto none;
6048
6049                 if (mas_is_none(mas)) {
6050                         /*
6051                          * Walked to the location, and there was nothing so the
6052                          * previous location is 0.
6053                          */
6054                         mas->last = mas->index = 0;
6055                         mas->node = MAS_ROOT;
6056                         *entry = mas_root(mas);
6057                         return true;
6058                 }
6059         }
6060
6061         if (mas->index < min)
6062                 return true;
6063
6064         return false;
6065
6066 none:
6067         mas->node = MAS_NONE;
6068         return true;
6069 }
6070
6071 /**
6072  * mas_find_rev: On the first call, find the first non-null entry at or below
6073  * mas->index down to %min.  Otherwise find the first non-null entry below
6074  * mas->index down to %min.
6075  * @mas: The maple state
6076  * @min: The minimum value to check.
6077  *
6078  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6079  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6080  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6081  *
6082  * Return: The entry or %NULL.
6083  */
6084 void *mas_find_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6085 {
6086         void *entry;
6087
6088         if (mas_find_rev_setup(mas, min, &entry))
6089                 return entry;
6090
6091         /* Retries on dead nodes handled by mas_prev_slot */
6092         return mas_prev_slot(mas, min, false);
6093
6094 }
6095 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_rev);
6096
6097 /**
6098  * mas_find_range_rev: On the first call, find the first non-null entry at or
6099  * below mas->index down to %min.  Otherwise advance to the previous slot after
6100  * mas->index down to %min.
6101  * @mas: The maple state
6102  * @min: The minimum value to check.
6103  *
6104  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6105  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6106  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6107  *
6108  * Return: The entry or %NULL.
6109  */
6110 void *mas_find_range_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6111 {
6112         void *entry;
6113
6114         if (mas_find_rev_setup(mas, min, &entry))
6115                 return entry;
6116
6117         /* Retries on dead nodes handled by mas_prev_slot */
6118         return mas_prev_slot(mas, min, true);
6119 }
6120 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_range_rev);
6121
6122 /**
6123  * mas_erase() - Find the range in which index resides and erase the entire
6124  * range.
6125  * @mas: The maple state
6126  *
6127  * Must hold the write lock.
6128  * Searches for @mas->index, sets @mas->index and @mas->last to the range and
6129  * erases that range.
6130  *
6131  * Return: the entry that was erased or %NULL, @mas->index and @mas->last are updated.
6132  */
6133 void *mas_erase(struct ma_state *mas)
6134 {
6135         void *entry;
6136         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, NULL);
6137
6138         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
6139                 mas->node = MAS_START;
6140
6141         /* Retry unnecessary when holding the write lock. */
6142         entry = mas_state_walk(mas);
6143         if (!entry)
6144                 return NULL;
6145
6146 write_retry:
6147         /* Must reset to ensure spanning writes of last slot are detected */
6148         mas_reset(mas);
6149         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
6150         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6151         if (mas_nomem(mas, GFP_KERNEL))
6152                 goto write_retry;
6153
6154         return entry;
6155 }
6156 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_erase);
6157
6158 /**
6159  * mas_nomem() - Check if there was an error allocating and do the allocation
6160  * if necessary If there are allocations, then free them.
6161  * @mas: The maple state
6162  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6163  * Return: true on allocation, false otherwise.
6164  */
6165 bool mas_nomem(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
6166         __must_hold(mas->tree->ma_lock)
6167 {
6168         if (likely(mas->node != MA_ERROR(-ENOMEM))) {
6169                 mas_destroy(mas);
6170                 return false;
6171         }
6172
6173         if (gfpflags_allow_blocking(gfp) && !mt_external_lock(mas->tree)) {
6174                 mtree_unlock(mas->tree);
6175                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6176                 mtree_lock(mas->tree);
6177         } else {
6178                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6179         }
6180
6181         if (!mas_allocated(mas))
6182                 return false;
6183
6184         mas->node = MAS_START;
6185         return true;
6186 }
6187
6188 void __init maple_tree_init(void)
6189 {
6190         maple_node_cache = kmem_cache_create("maple_node",
6191                         sizeof(struct maple_node), sizeof(struct maple_node),
6192                         SLAB_PANIC, NULL);
6193 }
6194
6195 /**
6196  * mtree_load() - Load a value stored in a maple tree
6197  * @mt: The maple tree
6198  * @index: The index to load
6199  *
6200  * Return: the entry or %NULL
6201  */
6202 void *mtree_load(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6203 {
6204         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6205         void *entry;
6206
6207         trace_ma_read(__func__, &mas);
6208         rcu_read_lock();
6209 retry:
6210         entry = mas_start(&mas);
6211         if (unlikely(mas_is_none(&mas)))
6212                 goto unlock;
6213
6214         if (unlikely(mas_is_ptr(&mas))) {
6215                 if (index)
6216                         entry = NULL;
6217
6218                 goto unlock;
6219         }
6220
6221         entry = mtree_lookup_walk(&mas);
6222         if (!entry && unlikely(mas_is_start(&mas)))
6223                 goto retry;
6224 unlock:
6225         rcu_read_unlock();
6226         if (xa_is_zero(entry))
6227                 return NULL;
6228
6229         return entry;
6230 }
6231 EXPORT_SYMBOL(mtree_load);
6232
6233 /**
6234  * mtree_store_range() - Store an entry at a given range.
6235  * @mt: The maple tree
6236  * @index: The start of the range
6237  * @last: The end of the range
6238  * @entry: The entry to store
6239  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6240  *
6241  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6242  * be allocated.
6243  */
6244 int mtree_store_range(struct maple_tree *mt, unsigned long index,
6245                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6246 {
6247         MA_STATE(mas, mt, index, last);
6248         MA_WR_STATE(wr_mas, &mas, entry);
6249
6250         trace_ma_write(__func__, &mas, 0, entry);
6251         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6252                 return -EINVAL;
6253
6254         if (index > last)
6255                 return -EINVAL;
6256
6257         mtree_lock(mt);
6258 retry:
6259         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6260         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6261                 goto retry;
6262
6263         mtree_unlock(mt);
6264         if (mas_is_err(&mas))
6265                 return xa_err(mas.node);
6266
6267         return 0;
6268 }
6269 EXPORT_SYMBOL(mtree_store_range);
6270
6271 /**
6272  * mtree_store() - Store an entry at a given index.
6273  * @mt: The maple tree
6274  * @index: The index to store the value
6275  * @entry: The entry to store
6276  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6277  *
6278  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6279  * be allocated.
6280  */
6281 int mtree_store(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6282                  gfp_t gfp)
6283 {
6284         return mtree_store_range(mt, index, index, entry, gfp);
6285 }
6286 EXPORT_SYMBOL(mtree_store);
6287
6288 /**
6289  * mtree_insert_range() - Insert an entry at a give range if there is no value.
6290  * @mt: The maple tree
6291  * @first: The start of the range
6292  * @last: The end of the range
6293  * @entry: The entry to store
6294  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6295  *
6296  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6297  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6298  */
6299 int mtree_insert_range(struct maple_tree *mt, unsigned long first,
6300                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6301 {
6302         MA_STATE(ms, mt, first, last);
6303
6304         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6305                 return -EINVAL;
6306
6307         if (first > last)
6308                 return -EINVAL;
6309
6310         mtree_lock(mt);
6311 retry:
6312         mas_insert(&ms, entry);
6313         if (mas_nomem(&ms, gfp))
6314                 goto retry;
6315
6316         mtree_unlock(mt);
6317         if (mas_is_err(&ms))
6318                 return xa_err(ms.node);
6319
6320         return 0;
6321 }
6322 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert_range);
6323
6324 /**
6325  * mtree_insert() - Insert an entry at a give index if there is no value.
6326  * @mt: The maple tree
6327  * @index : The index to store the value
6328  * @entry: The entry to store
6329  * @gfp: The FGP_FLAGS to use for allocations.
6330  *
6331  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6332  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6333  */
6334 int mtree_insert(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6335                  gfp_t gfp)
6336 {
6337         return mtree_insert_range(mt, index, index, entry, gfp);
6338 }
6339 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert);
6340
6341 int mtree_alloc_range(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6342                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6343                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6344 {
6345         int ret = 0;
6346
6347         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
6348         if (!mt_is_alloc(mt))
6349                 return -EINVAL;
6350
6351         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6352                 return -EINVAL;
6353
6354         mtree_lock(mt);
6355 retry:
6356         ret = mas_empty_area(&mas, min, max, size);
6357         if (ret)
6358                 goto unlock;
6359
6360         mas_insert(&mas, entry);
6361         /*
6362          * mas_nomem() may release the lock, causing the allocated area
6363          * to be unavailable, so try to allocate a free area again.
6364          */
6365         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6366                 goto retry;
6367
6368         if (mas_is_err(&mas))
6369                 ret = xa_err(mas.node);
6370         else
6371                 *startp = mas.index;
6372
6373 unlock:
6374         mtree_unlock(mt);
6375         return ret;
6376 }
6377 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_range);
6378
6379 int mtree_alloc_rrange(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6380                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6381                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6382 {
6383         int ret = 0;
6384
6385         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
6386         if (!mt_is_alloc(mt))
6387                 return -EINVAL;
6388
6389         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6390                 return -EINVAL;
6391
6392         mtree_lock(mt);
6393 retry:
6394         ret = mas_empty_area_rev(&mas, min, max, size);
6395         if (ret)
6396                 goto unlock;
6397
6398         mas_insert(&mas, entry);
6399         /*
6400          * mas_nomem() may release the lock, causing the allocated area
6401          * to be unavailable, so try to allocate a free area again.
6402          */
6403         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6404                 goto retry;
6405
6406         if (mas_is_err(&mas))
6407                 ret = xa_err(mas.node);
6408         else
6409                 *startp = mas.index;
6410
6411 unlock:
6412         mtree_unlock(mt);
6413         return ret;
6414 }
6415 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_rrange);
6416
6417 /**
6418  * mtree_erase() - Find an index and erase the entire range.
6419  * @mt: The maple tree
6420  * @index: The index to erase
6421  *
6422  * Erasing is the same as a walk to an entry then a store of a NULL to that
6423  * ENTIRE range.  In fact, it is implemented as such using the advanced API.
6424  *
6425  * Return: The entry stored at the @index or %NULL
6426  */
6427 void *mtree_erase(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6428 {
6429         void *entry = NULL;
6430
6431         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6432         trace_ma_op(__func__, &mas);
6433
6434         mtree_lock(mt);
6435         entry = mas_erase(&mas);
6436         mtree_unlock(mt);
6437
6438         return entry;
6439 }
6440 EXPORT_SYMBOL(mtree_erase);
6441
6442 /**
6443  * __mt_destroy() - Walk and free all nodes of a locked maple tree.
6444  * @mt: The maple tree
6445  *
6446  * Note: Does not handle locking.
6447  */
6448 void __mt_destroy(struct maple_tree *mt)
6449 {
6450         void *root = mt_root_locked(mt);
6451
6452         rcu_assign_pointer(mt->ma_root, NULL);
6453         if (xa_is_node(root))
6454                 mte_destroy_walk(root, mt);
6455
6456         mt->ma_flags = 0;
6457 }
6458 EXPORT_SYMBOL_GPL(__mt_destroy);
6459
6460 /**
6461  * mtree_destroy() - Destroy a maple tree
6462  * @mt: The maple tree
6463  *
6464  * Frees all resources used by the tree.  Handles locking.
6465  */
6466 void mtree_destroy(struct maple_tree *mt)
6467 {
6468         mtree_lock(mt);
6469         __mt_destroy(mt);
6470         mtree_unlock(mt);
6471 }
6472 EXPORT_SYMBOL(mtree_destroy);
6473
6474 /**
6475  * mt_find() - Search from the start up until an entry is found.
6476  * @mt: The maple tree
6477  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6478  * @max: The maximum value to check
6479  *
6480  * Handles locking.  @index will be incremented to one beyond the range.
6481  *
6482  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6483  */
6484 void *mt_find(struct maple_tree *mt, unsigned long *index, unsigned long max)
6485 {
6486         MA_STATE(mas, mt, *index, *index);
6487         void *entry;
6488 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6489         unsigned long copy = *index;
6490 #endif
6491
6492         trace_ma_read(__func__, &mas);
6493
6494         if ((*index) > max)
6495                 return NULL;
6496
6497         rcu_read_lock();
6498 retry:
6499         entry = mas_state_walk(&mas);
6500         if (mas_is_start(&mas))
6501                 goto retry;
6502
6503         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6504                 entry = NULL;
6505
6506         if (entry)
6507                 goto unlock;
6508
6509         while (mas_searchable(&mas) && (mas.last < max)) {
6510                 entry = mas_next_entry(&mas, max);
6511                 if (likely(entry && !xa_is_zero(entry)))
6512                         break;
6513         }
6514
6515         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6516                 entry = NULL;
6517 unlock:
6518         rcu_read_unlock();
6519         if (likely(entry)) {
6520                 *index = mas.last + 1;
6521 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6522                 if (MT_WARN_ON(mt, (*index) && ((*index) <= copy)))
6523                         pr_err("index not increased! %lx <= %lx\n",
6524                                *index, copy);
6525 #endif
6526         }
6527
6528         return entry;
6529 }
6530 EXPORT_SYMBOL(mt_find);
6531
6532 /**
6533  * mt_find_after() - Search from the start up until an entry is found.
6534  * @mt: The maple tree
6535  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6536  * @max: The maximum value to check
6537  *
6538  * Handles locking, detects wrapping on index == 0
6539  *
6540  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6541  */
6542 void *mt_find_after(struct maple_tree *mt, unsigned long *index,
6543                     unsigned long max)
6544 {
6545         if (!(*index))
6546                 return NULL;
6547
6548         return mt_find(mt, index, max);
6549 }
6550 EXPORT_SYMBOL(mt_find_after);
6551
6552 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6553 atomic_t maple_tree_tests_run;
6554 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_run);
6555 atomic_t maple_tree_tests_passed;
6556 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_passed);
6557
6558 #ifndef __KERNEL__
6559 extern void kmem_cache_set_non_kernel(struct kmem_cache *, unsigned int);
6560 void mt_set_non_kernel(unsigned int val)
6561 {
6562         kmem_cache_set_non_kernel(maple_node_cache, val);
6563 }
6564
6565 extern unsigned long kmem_cache_get_alloc(struct kmem_cache *);
6566 unsigned long mt_get_alloc_size(void)
6567 {
6568         return kmem_cache_get_alloc(maple_node_cache);
6569 }
6570
6571 extern void kmem_cache_zero_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6572 void mt_zero_nr_tallocated(void)
6573 {
6574         kmem_cache_zero_nr_tallocated(maple_node_cache);
6575 }
6576
6577 extern unsigned int kmem_cache_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6578 unsigned int mt_nr_tallocated(void)
6579 {
6580         return kmem_cache_nr_tallocated(maple_node_cache);
6581 }
6582
6583 extern unsigned int kmem_cache_nr_allocated(struct kmem_cache *);
6584 unsigned int mt_nr_allocated(void)
6585 {
6586         return kmem_cache_nr_allocated(maple_node_cache);
6587 }
6588
6589 /*
6590  * mas_dead_node() - Check if the maple state is pointing to a dead node.
6591  * @mas: The maple state
6592  * @index: The index to restore in @mas.
6593  *
6594  * Used in test code.
6595  * Return: 1 if @mas has been reset to MAS_START, 0 otherwise.
6596  */
6597 static inline int mas_dead_node(struct ma_state *mas, unsigned long index)
6598 {
6599         if (unlikely(!mas_searchable(mas) || mas_is_start(mas)))
6600                 return 0;
6601
6602         if (likely(!mte_dead_node(mas->node)))
6603                 return 0;
6604
6605         mas_rewalk(mas, index);
6606         return 1;
6607 }
6608
6609 void mt_cache_shrink(void)
6610 {
6611 }
6612 #else
6613 /*
6614  * mt_cache_shrink() - For testing, don't use this.
6615  *
6616  * Certain testcases can trigger an OOM when combined with other memory
6617  * debugging configuration options.  This function is used to reduce the
6618  * possibility of an out of memory even due to kmem_cache objects remaining
6619  * around for longer than usual.
6620  */
6621 void mt_cache_shrink(void)
6622 {
6623         kmem_cache_shrink(maple_node_cache);
6624
6625 }
6626 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_cache_shrink);
6627
6628 #endif /* not defined __KERNEL__ */
6629 /*
6630  * mas_get_slot() - Get the entry in the maple state node stored at @offset.
6631  * @mas: The maple state
6632  * @offset: The offset into the slot array to fetch.
6633  *
6634  * Return: The entry stored at @offset.
6635  */
6636 static inline struct maple_enode *mas_get_slot(struct ma_state *mas,
6637                 unsigned char offset)
6638 {
6639         return mas_slot(mas, ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node)),
6640                         offset);
6641 }
6642
6643
6644 /*
6645  * mas_first_entry() - Go the first leaf and find the first entry.
6646  * @mas: the maple state.
6647  * @limit: the maximum index to check.
6648  * @*r_start: Pointer to set to the range start.
6649  *
6650  * Sets mas->offset to the offset of the entry, r_start to the range minimum.
6651  *
6652  * Return: The first entry or MAS_NONE.
6653  */
6654 static inline void *mas_first_entry(struct ma_state *mas, struct maple_node *mn,
6655                 unsigned long limit, enum maple_type mt)
6656
6657 {
6658         unsigned long max;
6659         unsigned long *pivots;
6660         void __rcu **slots;
6661         void *entry = NULL;
6662
6663         mas->index = mas->min;
6664         if (mas->index > limit)
6665                 goto none;
6666
6667         max = mas->max;
6668         mas->offset = 0;
6669         while (likely(!ma_is_leaf(mt))) {
6670                 MAS_WARN_ON(mas, mte_dead_node(mas->node));
6671                 slots = ma_slots(mn, mt);
6672                 entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6673                 pivots = ma_pivots(mn, mt);
6674                 if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6675                         return NULL;
6676                 max = pivots[0];
6677                 mas->node = entry;
6678                 mn = mas_mn(mas);
6679                 mt = mte_node_type(mas->node);
6680         }
6681         MAS_WARN_ON(mas, mte_dead_node(mas->node));
6682
6683         mas->max = max;
6684         slots = ma_slots(mn, mt);
6685         entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6686         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6687                 return NULL;
6688
6689         /* Slot 0 or 1 must be set */
6690         if (mas->index > limit)
6691                 goto none;
6692
6693         if (likely(entry))
6694                 return entry;
6695
6696         mas->offset = 1;
6697         entry = mas_slot(mas, slots, 1);
6698         pivots = ma_pivots(mn, mt);
6699         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6700                 return NULL;
6701
6702         mas->index = pivots[0] + 1;
6703         if (mas->index > limit)
6704                 goto none;
6705
6706         if (likely(entry))
6707                 return entry;
6708
6709 none:
6710         if (likely(!ma_dead_node(mn)))
6711                 mas->node = MAS_NONE;
6712         return NULL;
6713 }
6714
6715 /* Depth first search, post-order */
6716 static void mas_dfs_postorder(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6717 {
6718
6719         struct maple_enode *p = MAS_NONE, *mn = mas->node;
6720         unsigned long p_min, p_max;
6721
6722         mas_next_node(mas, mas_mn(mas), max);
6723         if (!mas_is_none(mas))
6724                 return;
6725
6726         if (mte_is_root(mn))
6727                 return;
6728
6729         mas->node = mn;
6730         mas_ascend(mas);
6731         do {
6732                 p = mas->node;
6733                 p_min = mas->min;
6734                 p_max = mas->max;
6735                 mas_prev_node(mas, 0);
6736         } while (!mas_is_none(mas));
6737
6738         mas->node = p;
6739         mas->max = p_max;
6740         mas->min = p_min;
6741 }
6742
6743 /* Tree validations */
6744 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6745                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth,
6746                 enum mt_dump_format format);
6747 static void mt_dump_range(unsigned long min, unsigned long max,
6748                           unsigned int depth, enum mt_dump_format format)
6749 {
6750         static const char spaces[] = "                                ";
6751
6752         switch(format) {
6753         case mt_dump_hex:
6754                 if (min == max)
6755                         pr_info("%.*s%lx: ", depth * 2, spaces, min);
6756                 else
6757                         pr_info("%.*s%lx-%lx: ", depth * 2, spaces, min, max);
6758                 break;
6759         default:
6760         case mt_dump_dec:
6761                 if (min == max)
6762                         pr_info("%.*s%lu: ", depth * 2, spaces, min);
6763                 else
6764                         pr_info("%.*s%lu-%lu: ", depth * 2, spaces, min, max);
6765         }
6766 }
6767
6768 static void mt_dump_entry(void *entry, unsigned long min, unsigned long max,
6769                           unsigned int depth, enum mt_dump_format format)
6770 {
6771         mt_dump_range(min, max, depth, format);
6772
6773         if (xa_is_value(entry))
6774                 pr_cont("value %ld (0x%lx) [%p]\n", xa_to_value(entry),
6775                                 xa_to_value(entry), entry);
6776         else if (xa_is_zero(entry))
6777                 pr_cont("zero (%ld)\n", xa_to_internal(entry));
6778         else if (mt_is_reserved(entry))
6779                 pr_cont("UNKNOWN ENTRY (%p)\n", entry);
6780         else
6781                 pr_cont("%p\n", entry);
6782 }
6783
6784 static void mt_dump_range64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6785                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth,
6786                 enum mt_dump_format format)
6787 {
6788         struct maple_range_64 *node = &mte_to_node(entry)->mr64;
6789         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6790         unsigned long first = min;
6791         int i;
6792
6793         pr_cont(" contents: ");
6794         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1; i++) {
6795                 switch(format) {
6796                 case mt_dump_hex:
6797                         pr_cont("%p %lX ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6798                         break;
6799                 default:
6800                 case mt_dump_dec:
6801                         pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6802                 }
6803         }
6804         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6805         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS; i++) {
6806                 unsigned long last = max;
6807
6808                 if (i < (MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1))
6809                         last = node->pivot[i];
6810                 else if (!node->slot[i] && max != mt_node_max(entry))
6811                         break;
6812                 if (last == 0 && i > 0)
6813                         break;
6814                 if (leaf)
6815                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6816                                         first, last, depth + 1, format);
6817                 else if (node->slot[i])
6818                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6819                                         first, last, depth + 1, format);
6820
6821                 if (last == max)
6822                         break;
6823                 if (last > max) {
6824                         switch(format) {
6825                         case mt_dump_hex:
6826                                 pr_err("node %p last (%lx) > max (%lx) at pivot %d!\n",
6827                                         node, last, max, i);
6828                                 break;
6829                         default:
6830                         case mt_dump_dec:
6831                                 pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6832                                         node, last, max, i);
6833                         }
6834                 }
6835                 first = last + 1;
6836         }
6837 }
6838
6839 static void mt_dump_arange64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6840         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth,
6841         enum mt_dump_format format)
6842 {
6843         struct maple_arange_64 *node = &mte_to_node(entry)->ma64;
6844         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6845         unsigned long first = min;
6846         int i;
6847
6848         pr_cont(" contents: ");
6849         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++)
6850                 pr_cont("%lu ", node->gap[i]);
6851         pr_cont("| %02X %02X| ", node->meta.end, node->meta.gap);
6852         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1; i++)
6853                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6854         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6855         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++) {
6856                 unsigned long last = max;
6857
6858                 if (i < (MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1))
6859                         last = node->pivot[i];
6860                 else if (!node->slot[i])
6861                         break;
6862                 if (last == 0 && i > 0)
6863                         break;
6864                 if (leaf)
6865                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6866                                         first, last, depth + 1, format);
6867                 else if (node->slot[i])
6868                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6869                                         first, last, depth + 1, format);
6870
6871                 if (last == max)
6872                         break;
6873                 if (last > max) {
6874                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6875                                         node, last, max, i);
6876                         break;
6877                 }
6878                 first = last + 1;
6879         }
6880 }
6881
6882 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6883                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth,
6884                 enum mt_dump_format format)
6885 {
6886         struct maple_node *node = mte_to_node(entry);
6887         unsigned int type = mte_node_type(entry);
6888         unsigned int i;
6889
6890         mt_dump_range(min, max, depth, format);
6891
6892         pr_cont("node %p depth %d type %d parent %p", node, depth, type,
6893                         node ? node->parent : NULL);
6894         switch (type) {
6895         case maple_dense:
6896                 pr_cont("\n");
6897                 for (i = 0; i < MAPLE_NODE_SLOTS; i++) {
6898                         if (min + i > max)
6899                                 pr_cont("OUT OF RANGE: ");
6900                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6901                                         min + i, min + i, depth, format);
6902                 }
6903                 break;
6904         case maple_leaf_64:
6905         case maple_range_64:
6906                 mt_dump_range64(mt, entry, min, max, depth, format);
6907                 break;
6908         case maple_arange_64:
6909                 mt_dump_arange64(mt, entry, min, max, depth, format);
6910                 break;
6911
6912         default:
6913                 pr_cont(" UNKNOWN TYPE\n");
6914         }
6915 }
6916
6917 void mt_dump(const struct maple_tree *mt, enum mt_dump_format format)
6918 {
6919         void *entry = rcu_dereference_check(mt->ma_root, mt_locked(mt));
6920
6921         pr_info("maple_tree(%p) flags %X, height %u root %p\n",
6922                  mt, mt->ma_flags, mt_height(mt), entry);
6923         if (!xa_is_node(entry))
6924                 mt_dump_entry(entry, 0, 0, 0, format);
6925         else if (entry)
6926                 mt_dump_node(mt, entry, 0, mt_node_max(entry), 0, format);
6927 }
6928 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_dump);
6929
6930 /*
6931  * Calculate the maximum gap in a node and check if that's what is reported in
6932  * the parent (unless root).
6933  */
6934 static void mas_validate_gaps(struct ma_state *mas)
6935 {
6936         struct maple_enode *mte = mas->node;
6937         struct maple_node *p_mn;
6938         unsigned long gap = 0, max_gap = 0;
6939         unsigned long p_end, p_start = mas->min;
6940         unsigned char p_slot;
6941         unsigned long *gaps = NULL;
6942         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6943         int i;
6944
6945         if (ma_is_dense(mte_node_type(mte))) {
6946                 for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6947                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6948                                 if (gap > max_gap)
6949                                         max_gap = gap;
6950                                 gap = 0;
6951                                 continue;
6952                         }
6953                         gap++;
6954                 }
6955                 goto counted;
6956         }
6957
6958         gaps = ma_gaps(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6959         for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6960                 p_end = mas_logical_pivot(mas, pivots, i, mte_node_type(mte));
6961
6962                 if (!gaps) {
6963                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6964                                 gap = 0;
6965                                 goto not_empty;
6966                         }
6967
6968                         gap += p_end - p_start + 1;
6969                 } else {
6970                         void *entry = mas_get_slot(mas, i);
6971
6972                         gap = gaps[i];
6973                         if (!entry) {
6974                                 if (gap != p_end - p_start + 1) {
6975                                         pr_err("%p[%u] -> %p %lu != %lu - %lu + 1\n",
6976                                                 mas_mn(mas), i,
6977                                                 mas_get_slot(mas, i), gap,
6978                                                 p_end, p_start);
6979                                         mt_dump(mas->tree, mt_dump_hex);
6980
6981                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
6982                                                 gap != p_end - p_start + 1);
6983                                 }
6984                         } else {
6985                                 if (gap > p_end - p_start + 1) {
6986                                         pr_err("%p[%u] %lu >= %lu - %lu + 1 (%lu)\n",
6987                                         mas_mn(mas), i, gap, p_end, p_start,
6988                                         p_end - p_start + 1);
6989                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
6990                                                 gap > p_end - p_start + 1);
6991                                 }
6992                         }
6993                 }
6994
6995                 if (gap > max_gap)
6996                         max_gap = gap;
6997 not_empty:
6998                 p_start = p_end + 1;
6999                 if (p_end >= mas->max)
7000                         break;
7001         }
7002
7003 counted:
7004         if (mte_is_root(mte))
7005                 return;
7006
7007         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
7008         p_mn = mte_parent(mte);
7009         MT_BUG_ON(mas->tree, max_gap > mas->max);
7010         if (ma_gaps(p_mn, mas_parent_type(mas, mte))[p_slot] != max_gap) {
7011                 pr_err("gap %p[%u] != %lu\n", p_mn, p_slot, max_gap);
7012                 mt_dump(mas->tree, mt_dump_hex);
7013         }
7014
7015         MT_BUG_ON(mas->tree,
7016                   ma_gaps(p_mn, mas_parent_type(mas, mte))[p_slot] != max_gap);
7017 }
7018
7019 static void mas_validate_parent_slot(struct ma_state *mas)
7020 {
7021         struct maple_node *parent;
7022         struct maple_enode *node;
7023         enum maple_type p_type;
7024         unsigned char p_slot;
7025         void __rcu **slots;
7026         int i;
7027
7028         if (mte_is_root(mas->node))
7029                 return;
7030
7031         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
7032         p_type = mas_parent_type(mas, mas->node);
7033         parent = mte_parent(mas->node);
7034         slots = ma_slots(parent, p_type);
7035         MT_BUG_ON(mas->tree, mas_mn(mas) == parent);
7036
7037         /* Check prev/next parent slot for duplicate node entry */
7038
7039         for (i = 0; i < mt_slots[p_type]; i++) {
7040                 node = mas_slot(mas, slots, i);
7041                 if (i == p_slot) {
7042                         if (node != mas->node)
7043                                 pr_err("parent %p[%u] does not have %p\n",
7044                                         parent, i, mas_mn(mas));
7045                         MT_BUG_ON(mas->tree, node != mas->node);
7046                 } else if (node == mas->node) {
7047                         pr_err("Invalid child %p at parent %p[%u] p_slot %u\n",
7048                                mas_mn(mas), parent, i, p_slot);
7049                         MT_BUG_ON(mas->tree, node == mas->node);
7050                 }
7051         }
7052 }
7053
7054 static void mas_validate_child_slot(struct ma_state *mas)
7055 {
7056         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7057         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7058         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mas->node), type);
7059         struct maple_enode *child;
7060         unsigned char i;
7061
7062         if (mte_is_leaf(mas->node))
7063                 return;
7064
7065         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7066                 child = mas_slot(mas, slots, i);
7067                 if (!pivots[i] || pivots[i] == mas->max)
7068                         break;
7069
7070                 if (!child)
7071                         break;
7072
7073                 if (mte_parent_slot(child) != i) {
7074                         pr_err("Slot error at %p[%u]: child %p has pslot %u\n",
7075                                mas_mn(mas), i, mte_to_node(child),
7076                                mte_parent_slot(child));
7077                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7078                 }
7079
7080                 if (mte_parent(child) != mte_to_node(mas->node)) {
7081                         pr_err("child %p has parent %p not %p\n",
7082                                mte_to_node(child), mte_parent(child),
7083                                mte_to_node(mas->node));
7084                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7085                 }
7086         }
7087 }
7088
7089 /*
7090  * Validate all pivots are within mas->min and mas->max.
7091  */
7092 static void mas_validate_limits(struct ma_state *mas)
7093 {
7094         int i;
7095         unsigned long prev_piv = 0;
7096         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7097         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7098         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
7099
7100         /* all limits are fine here. */
7101         if (mte_is_root(mas->node))
7102                 return;
7103
7104         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7105                 unsigned long piv;
7106
7107                 piv = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, type);
7108
7109                 if (!piv && (i != 0))
7110                         break;
7111
7112                 if (!mte_is_leaf(mas->node)) {
7113                         void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7114
7115                         if (!entry)
7116                                 pr_err("%p[%u] cannot be null\n",
7117                                        mas_mn(mas), i);
7118
7119                         MT_BUG_ON(mas->tree, !entry);
7120                 }
7121
7122                 if (prev_piv > piv) {
7123                         pr_err("%p[%u] piv %lu < prev_piv %lu\n",
7124                                 mas_mn(mas), i, piv, prev_piv);
7125                         MAS_WARN_ON(mas, piv < prev_piv);
7126                 }
7127
7128                 if (piv < mas->min) {
7129                         pr_err("%p[%u] %lu < %lu\n", mas_mn(mas), i,
7130                                 piv, mas->min);
7131                         MAS_WARN_ON(mas, piv < mas->min);
7132                 }
7133                 if (piv > mas->max) {
7134                         pr_err("%p[%u] %lu > %lu\n", mas_mn(mas), i,
7135                                 piv, mas->max);
7136                         MAS_WARN_ON(mas, piv > mas->max);
7137                 }
7138                 prev_piv = piv;
7139                 if (piv == mas->max)
7140                         break;
7141         }
7142         for (i += 1; i < mt_slots[type]; i++) {
7143                 void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7144
7145                 if (entry && (i != mt_slots[type] - 1)) {
7146                         pr_err("%p[%u] should not have entry %p\n", mas_mn(mas),
7147                                i, entry);
7148                         MT_BUG_ON(mas->tree, entry != NULL);
7149                 }
7150
7151                 if (i < mt_pivots[type]) {
7152                         unsigned long piv = pivots[i];
7153
7154                         if (!piv)
7155                                 continue;
7156
7157                         pr_err("%p[%u] should not have piv %lu\n",
7158                                mas_mn(mas), i, piv);
7159                         MAS_WARN_ON(mas, i < mt_pivots[type] - 1);
7160                 }
7161         }
7162 }
7163
7164 static void mt_validate_nulls(struct maple_tree *mt)
7165 {
7166         void *entry, *last = (void *)1;
7167         unsigned char offset = 0;
7168         void __rcu **slots;
7169         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7170
7171         mas_start(&mas);
7172         if (mas_is_none(&mas) || (mas.node == MAS_ROOT))
7173                 return;
7174
7175         while (!mte_is_leaf(mas.node))
7176                 mas_descend(&mas);
7177
7178         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), mte_node_type(mas.node));
7179         do {
7180                 entry = mas_slot(&mas, slots, offset);
7181                 if (!last && !entry) {
7182                         pr_err("Sequential nulls end at %p[%u]\n",
7183                                 mas_mn(&mas), offset);
7184                 }
7185                 MT_BUG_ON(mt, !last && !entry);
7186                 last = entry;
7187                 if (offset == mas_data_end(&mas)) {
7188                         mas_next_node(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX);
7189                         if (mas_is_none(&mas))
7190                                 return;
7191                         offset = 0;
7192                         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node),
7193                                          mte_node_type(mas.node));
7194                 } else {
7195                         offset++;
7196                 }
7197
7198         } while (!mas_is_none(&mas));
7199 }
7200
7201 /*
7202  * validate a maple tree by checking:
7203  * 1. The limits (pivots are within mas->min to mas->max)
7204  * 2. The gap is correctly set in the parents
7205  */
7206 void mt_validate(struct maple_tree *mt)
7207 {
7208         unsigned char end;
7209
7210         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7211         rcu_read_lock();
7212         mas_start(&mas);
7213         if (!mas_searchable(&mas))
7214                 goto done;
7215
7216         mas_first_entry(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX, mte_node_type(mas.node));
7217         while (!mas_is_none(&mas)) {
7218                 MAS_WARN_ON(&mas, mte_dead_node(mas.node));
7219                 if (!mte_is_root(mas.node)) {
7220                         end = mas_data_end(&mas);
7221                         if (MAS_WARN_ON(&mas,
7222                                         (end < mt_min_slot_count(mas.node)) &&
7223                                         (mas.max != ULONG_MAX))) {
7224                                 pr_err("Invalid size %u of %p\n", end,
7225                                        mas_mn(&mas));
7226                         }
7227                 }
7228                 mas_validate_parent_slot(&mas);
7229                 mas_validate_child_slot(&mas);
7230                 mas_validate_limits(&mas);
7231                 if (mt_is_alloc(mt))
7232                         mas_validate_gaps(&mas);
7233                 mas_dfs_postorder(&mas, ULONG_MAX);
7234         }
7235         mt_validate_nulls(mt);
7236 done:
7237         rcu_read_unlock();
7238
7239 }
7240 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_validate);
7241
7242 void mas_dump(const struct ma_state *mas)
7243 {
7244         pr_err("MAS: tree=%p enode=%p ", mas->tree, mas->node);
7245         if (mas_is_none(mas))
7246                 pr_err("(MAS_NONE) ");
7247         else if (mas_is_ptr(mas))
7248                 pr_err("(MAS_ROOT) ");
7249         else if (mas_is_start(mas))
7250                  pr_err("(MAS_START) ");
7251         else if (mas_is_paused(mas))
7252                 pr_err("(MAS_PAUSED) ");
7253
7254         pr_err("[%u] index=%lx last=%lx\n", mas->offset, mas->index, mas->last);
7255         pr_err("     min=%lx max=%lx alloc=%p, depth=%u, flags=%x\n",
7256                mas->min, mas->max, mas->alloc, mas->depth, mas->mas_flags);
7257         if (mas->index > mas->last)
7258                 pr_err("Check index & last\n");
7259 }
7260 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_dump);
7261
7262 void mas_wr_dump(const struct ma_wr_state *wr_mas)
7263 {
7264         pr_err("WR_MAS: node=%p r_min=%lx r_max=%lx\n",
7265                wr_mas->node, wr_mas->r_min, wr_mas->r_max);
7266         pr_err("        type=%u off_end=%u, node_end=%u, end_piv=%lx\n",
7267                wr_mas->type, wr_mas->offset_end, wr_mas->node_end,
7268                wr_mas->end_piv);
7269 }
7270 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_wr_dump);
7271
7272 #endif /* CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE */