OSDN Git Service

Merge tag 'cpufreq-arm-fixes-6.2' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git...
[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 /* Functions */
150 static inline struct maple_node *mt_alloc_one(gfp_t gfp)
151 {
152         return kmem_cache_alloc(maple_node_cache, gfp | __GFP_ZERO);
153 }
154
155 static inline int mt_alloc_bulk(gfp_t gfp, size_t size, void **nodes)
156 {
157         return kmem_cache_alloc_bulk(maple_node_cache, gfp | __GFP_ZERO, size,
158                                      nodes);
159 }
160
161 static inline void mt_free_bulk(size_t size, void __rcu **nodes)
162 {
163         kmem_cache_free_bulk(maple_node_cache, size, (void **)nodes);
164 }
165
166 static void mt_free_rcu(struct rcu_head *head)
167 {
168         struct maple_node *node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
169
170         kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
171 }
172
173 /*
174  * ma_free_rcu() - Use rcu callback to free a maple node
175  * @node: The node to free
176  *
177  * The maple tree uses the parent pointer to indicate this node is no longer in
178  * use and will be freed.
179  */
180 static void ma_free_rcu(struct maple_node *node)
181 {
182         node->parent = ma_parent_ptr(node);
183         call_rcu(&node->rcu, mt_free_rcu);
184 }
185
186
187 static void mas_set_height(struct ma_state *mas)
188 {
189         unsigned int new_flags = mas->tree->ma_flags;
190
191         new_flags &= ~MT_FLAGS_HEIGHT_MASK;
192         BUG_ON(mas->depth > MAPLE_HEIGHT_MAX);
193         new_flags |= mas->depth << MT_FLAGS_HEIGHT_OFFSET;
194         mas->tree->ma_flags = new_flags;
195 }
196
197 static unsigned int mas_mt_height(struct ma_state *mas)
198 {
199         return mt_height(mas->tree);
200 }
201
202 static inline enum maple_type mte_node_type(const struct maple_enode *entry)
203 {
204         return ((unsigned long)entry >> MAPLE_NODE_TYPE_SHIFT) &
205                 MAPLE_NODE_TYPE_MASK;
206 }
207
208 static inline bool ma_is_dense(const enum maple_type type)
209 {
210         return type < maple_leaf_64;
211 }
212
213 static inline bool ma_is_leaf(const enum maple_type type)
214 {
215         return type < maple_range_64;
216 }
217
218 static inline bool mte_is_leaf(const struct maple_enode *entry)
219 {
220         return ma_is_leaf(mte_node_type(entry));
221 }
222
223 /*
224  * We also reserve values with the bottom two bits set to '10' which are
225  * below 4096
226  */
227 static inline bool mt_is_reserved(const void *entry)
228 {
229         return ((unsigned long)entry < MAPLE_RESERVED_RANGE) &&
230                 xa_is_internal(entry);
231 }
232
233 static inline void mas_set_err(struct ma_state *mas, long err)
234 {
235         mas->node = MA_ERROR(err);
236 }
237
238 static inline bool mas_is_ptr(struct ma_state *mas)
239 {
240         return mas->node == MAS_ROOT;
241 }
242
243 static inline bool mas_is_start(struct ma_state *mas)
244 {
245         return mas->node == MAS_START;
246 }
247
248 bool mas_is_err(struct ma_state *mas)
249 {
250         return xa_is_err(mas->node);
251 }
252
253 static inline bool mas_searchable(struct ma_state *mas)
254 {
255         if (mas_is_none(mas))
256                 return false;
257
258         if (mas_is_ptr(mas))
259                 return false;
260
261         return true;
262 }
263
264 static inline struct maple_node *mte_to_node(const struct maple_enode *entry)
265 {
266         return (struct maple_node *)((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
267 }
268
269 /*
270  * mte_to_mat() - Convert a maple encoded node to a maple topiary node.
271  * @entry: The maple encoded node
272  *
273  * Return: a maple topiary pointer
274  */
275 static inline struct maple_topiary *mte_to_mat(const struct maple_enode *entry)
276 {
277         return (struct maple_topiary *)
278                 ((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
279 }
280
281 /*
282  * mas_mn() - Get the maple state node.
283  * @mas: The maple state
284  *
285  * Return: the maple node (not encoded - bare pointer).
286  */
287 static inline struct maple_node *mas_mn(const struct ma_state *mas)
288 {
289         return mte_to_node(mas->node);
290 }
291
292 /*
293  * mte_set_node_dead() - Set a maple encoded node as dead.
294  * @mn: The maple encoded node.
295  */
296 static inline void mte_set_node_dead(struct maple_enode *mn)
297 {
298         mte_to_node(mn)->parent = ma_parent_ptr(mte_to_node(mn));
299         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
300 }
301
302 /* Bit 1 indicates the root is a node */
303 #define MAPLE_ROOT_NODE                 0x02
304 /* maple_type stored bit 3-6 */
305 #define MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT          0x03
306 /* Bit 2 means a NULL somewhere below */
307 #define MAPLE_ENODE_NULL                0x04
308
309 static inline struct maple_enode *mt_mk_node(const struct maple_node *node,
310                                              enum maple_type type)
311 {
312         return (void *)((unsigned long)node |
313                         (type << MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT) | MAPLE_ENODE_NULL);
314 }
315
316 static inline void *mte_mk_root(const struct maple_enode *node)
317 {
318         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ROOT_NODE);
319 }
320
321 static inline void *mte_safe_root(const struct maple_enode *node)
322 {
323         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ROOT_NODE);
324 }
325
326 static inline void *mte_set_full(const struct maple_enode *node)
327 {
328         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ENODE_NULL);
329 }
330
331 static inline void *mte_clear_full(const struct maple_enode *node)
332 {
333         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ENODE_NULL);
334 }
335
336 static inline bool mte_has_null(const struct maple_enode *node)
337 {
338         return (unsigned long)node & MAPLE_ENODE_NULL;
339 }
340
341 static inline bool ma_is_root(struct maple_node *node)
342 {
343         return ((unsigned long)node->parent & MA_ROOT_PARENT);
344 }
345
346 static inline bool mte_is_root(const struct maple_enode *node)
347 {
348         return ma_is_root(mte_to_node(node));
349 }
350
351 static inline bool mas_is_root_limits(const struct ma_state *mas)
352 {
353         return !mas->min && mas->max == ULONG_MAX;
354 }
355
356 static inline bool mt_is_alloc(struct maple_tree *mt)
357 {
358         return (mt->ma_flags & MT_FLAGS_ALLOC_RANGE);
359 }
360
361 /*
362  * The Parent Pointer
363  * Excluding root, the parent pointer is 256B aligned like all other tree nodes.
364  * When storing a 32 or 64 bit values, the offset can fit into 5 bits.  The 16
365  * bit values need an extra bit to store the offset.  This extra bit comes from
366  * a reuse of the last bit in the node type.  This is possible by using bit 1 to
367  * indicate if bit 2 is part of the type or the slot.
368  *
369  * Note types:
370  *  0x??1 = Root
371  *  0x?00 = 16 bit nodes
372  *  0x010 = 32 bit nodes
373  *  0x110 = 64 bit nodes
374  *
375  * Slot size and alignment
376  *  0b??1 : Root
377  *  0b?00 : 16 bit values, type in 0-1, slot in 2-7
378  *  0b010 : 32 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
379  *  0b110 : 64 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
380  */
381
382 #define MAPLE_PARENT_ROOT               0x01
383
384 #define MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT         0x03
385 #define MAPLE_PARENT_SLOT_MASK          0xF8
386
387 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT     0x02
388 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK      0xFC
389
390 #define MAPLE_PARENT_RANGE64            0x06
391 #define MAPLE_PARENT_RANGE32            0x04
392 #define MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16        0x02
393
394 /*
395  * mte_parent_shift() - Get the parent shift for the slot storage.
396  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long
397  * Return: The shift into that pointer to the star to of the slot
398  */
399 static inline unsigned long mte_parent_shift(unsigned long parent)
400 {
401         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
402         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
403                 return MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
404
405         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT;
406 }
407
408 /*
409  * mte_parent_slot_mask() - Get the slot mask for the parent.
410  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long.
411  * Return: The slot mask for that parent.
412  */
413 static inline unsigned long mte_parent_slot_mask(unsigned long parent)
414 {
415         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
416         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
417                 return MAPLE_PARENT_SLOT_MASK;
418
419         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK;
420 }
421
422 /*
423  * mas_parent_enum() - Return the maple_type of the parent from the stored
424  * parent type.
425  * @mas: The maple state
426  * @node: The maple_enode to extract the parent's enum
427  * Return: The node->parent maple_type
428  */
429 static inline
430 enum maple_type mte_parent_enum(struct maple_enode *p_enode,
431                                 struct maple_tree *mt)
432 {
433         unsigned long p_type;
434
435         p_type = (unsigned long)p_enode;
436         if (p_type & MAPLE_PARENT_ROOT)
437                 return 0; /* Validated in the caller. */
438
439         p_type &= MAPLE_NODE_MASK;
440         p_type = p_type & ~(MAPLE_PARENT_ROOT | mte_parent_slot_mask(p_type));
441
442         switch (p_type) {
443         case MAPLE_PARENT_RANGE64: /* or MAPLE_PARENT_ARANGE64 */
444                 if (mt_is_alloc(mt))
445                         return maple_arange_64;
446                 return maple_range_64;
447         }
448
449         return 0;
450 }
451
452 static inline
453 enum maple_type mas_parent_enum(struct ma_state *mas, struct maple_enode *enode)
454 {
455         return mte_parent_enum(ma_enode_ptr(mte_to_node(enode)->parent), mas->tree);
456 }
457
458 /*
459  * mte_set_parent() - Set the parent node and encode the slot
460  * @enode: The encoded maple node.
461  * @parent: The encoded maple node that is the parent of @enode.
462  * @slot: The slot that @enode resides in @parent.
463  *
464  * Slot number is encoded in the enode->parent bit 3-6 or 2-6, depending on the
465  * parent type.
466  */
467 static inline
468 void mte_set_parent(struct maple_enode *enode, const struct maple_enode *parent,
469                     unsigned char slot)
470 {
471         unsigned long val = (unsigned long) parent;
472         unsigned long shift;
473         unsigned long type;
474         enum maple_type p_type = mte_node_type(parent);
475
476         BUG_ON(p_type == maple_dense);
477         BUG_ON(p_type == maple_leaf_64);
478
479         switch (p_type) {
480         case maple_range_64:
481         case maple_arange_64:
482                 shift = MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
483                 type = MAPLE_PARENT_RANGE64;
484                 break;
485         default:
486         case maple_dense:
487         case maple_leaf_64:
488                 shift = type = 0;
489                 break;
490         }
491
492         val &= ~MAPLE_NODE_MASK; /* Clear all node metadata in parent */
493         val |= (slot << shift) | type;
494         mte_to_node(enode)->parent = ma_parent_ptr(val);
495 }
496
497 /*
498  * mte_parent_slot() - get the parent slot of @enode.
499  * @enode: The encoded maple node.
500  *
501  * Return: The slot in the parent node where @enode resides.
502  */
503 static inline unsigned int mte_parent_slot(const struct maple_enode *enode)
504 {
505         unsigned long val = (unsigned long) mte_to_node(enode)->parent;
506
507         /* Root. */
508         if (val & 1)
509                 return 0;
510
511         /*
512          * Okay to use MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK as the last bit will be lost
513          * by shift if the parent shift is MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT
514          */
515         return (val & MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK) >> mte_parent_shift(val);
516 }
517
518 /*
519  * mte_parent() - Get the parent of @node.
520  * @node: The encoded maple node.
521  *
522  * Return: The parent maple node.
523  */
524 static inline struct maple_node *mte_parent(const struct maple_enode *enode)
525 {
526         return (void *)((unsigned long)
527                         (mte_to_node(enode)->parent) & ~MAPLE_NODE_MASK);
528 }
529
530 /*
531  * ma_dead_node() - check if the @enode is dead.
532  * @enode: The encoded maple node
533  *
534  * Return: true if dead, false otherwise.
535  */
536 static inline bool ma_dead_node(const struct maple_node *node)
537 {
538         struct maple_node *parent = (void *)((unsigned long)
539                                              node->parent & ~MAPLE_NODE_MASK);
540
541         return (parent == node);
542 }
543 /*
544  * mte_dead_node() - check if the @enode is dead.
545  * @enode: The encoded maple node
546  *
547  * Return: true if dead, false otherwise.
548  */
549 static inline bool mte_dead_node(const struct maple_enode *enode)
550 {
551         struct maple_node *parent, *node;
552
553         node = mte_to_node(enode);
554         parent = mte_parent(enode);
555         return (parent == node);
556 }
557
558 /*
559  * mas_allocated() - Get the number of nodes allocated in a maple state.
560  * @mas: The maple state
561  *
562  * The ma_state alloc member is overloaded to hold a pointer to the first
563  * allocated node or to the number of requested nodes to allocate.  If bit 0 is
564  * set, then the alloc contains the number of requested nodes.  If there is an
565  * allocated node, then the total allocated nodes is in that node.
566  *
567  * Return: The total number of nodes allocated
568  */
569 static inline unsigned long mas_allocated(const struct ma_state *mas)
570 {
571         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1))
572                 return 0;
573
574         return mas->alloc->total;
575 }
576
577 /*
578  * mas_set_alloc_req() - Set the requested number of allocations.
579  * @mas: the maple state
580  * @count: the number of allocations.
581  *
582  * The requested number of allocations is either in the first allocated node,
583  * located in @mas->alloc->request_count, or directly in @mas->alloc if there is
584  * no allocated node.  Set the request either in the node or do the necessary
585  * encoding to store in @mas->alloc directly.
586  */
587 static inline void mas_set_alloc_req(struct ma_state *mas, unsigned long count)
588 {
589         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)) {
590                 if (!count)
591                         mas->alloc = NULL;
592                 else
593                         mas->alloc = (struct maple_alloc *)(((count) << 1U) | 1U);
594                 return;
595         }
596
597         mas->alloc->request_count = count;
598 }
599
600 /*
601  * mas_alloc_req() - get the requested number of allocations.
602  * @mas: The maple state
603  *
604  * The alloc count is either stored directly in @mas, or in
605  * @mas->alloc->request_count if there is at least one node allocated.  Decode
606  * the request count if it's stored directly in @mas->alloc.
607  *
608  * Return: The allocation request count.
609  */
610 static inline unsigned int mas_alloc_req(const struct ma_state *mas)
611 {
612         if ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)
613                 return (unsigned long)(mas->alloc) >> 1;
614         else if (mas->alloc)
615                 return mas->alloc->request_count;
616         return 0;
617 }
618
619 /*
620  * ma_pivots() - Get a pointer to the maple node pivots.
621  * @node - the maple node
622  * @type - the node type
623  *
624  * Return: A pointer to the maple node pivots
625  */
626 static inline unsigned long *ma_pivots(struct maple_node *node,
627                                            enum maple_type type)
628 {
629         switch (type) {
630         case maple_arange_64:
631                 return node->ma64.pivot;
632         case maple_range_64:
633         case maple_leaf_64:
634                 return node->mr64.pivot;
635         case maple_dense:
636                 return NULL;
637         }
638         return NULL;
639 }
640
641 /*
642  * ma_gaps() - Get a pointer to the maple node gaps.
643  * @node - the maple node
644  * @type - the node type
645  *
646  * Return: A pointer to the maple node gaps
647  */
648 static inline unsigned long *ma_gaps(struct maple_node *node,
649                                      enum maple_type type)
650 {
651         switch (type) {
652         case maple_arange_64:
653                 return node->ma64.gap;
654         case maple_range_64:
655         case maple_leaf_64:
656         case maple_dense:
657                 return NULL;
658         }
659         return NULL;
660 }
661
662 /*
663  * mte_pivot() - Get the pivot at @piv of the maple encoded node.
664  * @mn: The maple encoded node.
665  * @piv: The pivot.
666  *
667  * Return: the pivot at @piv of @mn.
668  */
669 static inline unsigned long mte_pivot(const struct maple_enode *mn,
670                                  unsigned char piv)
671 {
672         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
673         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
674
675         if (piv >= mt_pivots[type]) {
676                 WARN_ON(1);
677                 return 0;
678         }
679         switch (type) {
680         case maple_arange_64:
681                 return node->ma64.pivot[piv];
682         case maple_range_64:
683         case maple_leaf_64:
684                 return node->mr64.pivot[piv];
685         case maple_dense:
686                 return 0;
687         }
688         return 0;
689 }
690
691 /*
692  * mas_safe_pivot() - get the pivot at @piv or mas->max.
693  * @mas: The maple state
694  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
695  * @piv: The pivot to fetch
696  * @type: The maple node type
697  *
698  * Return: The pivot at @piv within the limit of the @pivots array, @mas->max
699  * otherwise.
700  */
701 static inline unsigned long
702 mas_safe_pivot(const struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
703                unsigned char piv, enum maple_type type)
704 {
705         if (piv >= mt_pivots[type])
706                 return mas->max;
707
708         return pivots[piv];
709 }
710
711 /*
712  * mas_safe_min() - Return the minimum for a given offset.
713  * @mas: The maple state
714  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
715  * @offset: The offset into the pivot array
716  *
717  * Return: The minimum range value that is contained in @offset.
718  */
719 static inline unsigned long
720 mas_safe_min(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots, unsigned char offset)
721 {
722         if (likely(offset))
723                 return pivots[offset - 1] + 1;
724
725         return mas->min;
726 }
727
728 /*
729  * mas_logical_pivot() - Get the logical pivot of a given offset.
730  * @mas: The maple state
731  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
732  * @offset: The offset into the pivot array
733  * @type: The maple node type
734  *
735  * When there is no value at a pivot (beyond the end of the data), then the
736  * pivot is actually @mas->max.
737  *
738  * Return: the logical pivot of a given @offset.
739  */
740 static inline unsigned long
741 mas_logical_pivot(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
742                   unsigned char offset, enum maple_type type)
743 {
744         unsigned long lpiv = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
745
746         if (likely(lpiv))
747                 return lpiv;
748
749         if (likely(offset))
750                 return mas->max;
751
752         return lpiv;
753 }
754
755 /*
756  * mte_set_pivot() - Set a pivot to a value in an encoded maple node.
757  * @mn: The encoded maple node
758  * @piv: The pivot offset
759  * @val: The value of the pivot
760  */
761 static inline void mte_set_pivot(struct maple_enode *mn, unsigned char piv,
762                                 unsigned long val)
763 {
764         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
765         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
766
767         BUG_ON(piv >= mt_pivots[type]);
768         switch (type) {
769         default:
770         case maple_range_64:
771         case maple_leaf_64:
772                 node->mr64.pivot[piv] = val;
773                 break;
774         case maple_arange_64:
775                 node->ma64.pivot[piv] = val;
776                 break;
777         case maple_dense:
778                 break;
779         }
780
781 }
782
783 /*
784  * ma_slots() - Get a pointer to the maple node slots.
785  * @mn: The maple node
786  * @mt: The maple node type
787  *
788  * Return: A pointer to the maple node slots
789  */
790 static inline void __rcu **ma_slots(struct maple_node *mn, enum maple_type mt)
791 {
792         switch (mt) {
793         default:
794         case maple_arange_64:
795                 return mn->ma64.slot;
796         case maple_range_64:
797         case maple_leaf_64:
798                 return mn->mr64.slot;
799         case maple_dense:
800                 return mn->slot;
801         }
802 }
803
804 static inline bool mt_locked(const struct maple_tree *mt)
805 {
806         return mt_external_lock(mt) ? mt_lock_is_held(mt) :
807                 lockdep_is_held(&mt->ma_lock);
808 }
809
810 static inline void *mt_slot(const struct maple_tree *mt,
811                 void __rcu **slots, unsigned char offset)
812 {
813         return rcu_dereference_check(slots[offset], mt_locked(mt));
814 }
815
816 /*
817  * mas_slot_locked() - Get the slot value when holding the maple tree lock.
818  * @mas: The maple state
819  * @slots: The pointer to the slots
820  * @offset: The offset into the slots array to fetch
821  *
822  * Return: The entry stored in @slots at the @offset.
823  */
824 static inline void *mas_slot_locked(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
825                                        unsigned char offset)
826 {
827         return rcu_dereference_protected(slots[offset], mt_locked(mas->tree));
828 }
829
830 /*
831  * mas_slot() - Get the slot value when not holding the maple tree lock.
832  * @mas: The maple state
833  * @slots: The pointer to the slots
834  * @offset: The offset into the slots array to fetch
835  *
836  * Return: The entry stored in @slots at the @offset
837  */
838 static inline void *mas_slot(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
839                              unsigned char offset)
840 {
841         return mt_slot(mas->tree, slots, offset);
842 }
843
844 /*
845  * mas_root() - Get the maple tree root.
846  * @mas: The maple state.
847  *
848  * Return: The pointer to the root of the tree
849  */
850 static inline void *mas_root(struct ma_state *mas)
851 {
852         return rcu_dereference_check(mas->tree->ma_root, mt_locked(mas->tree));
853 }
854
855 static inline void *mt_root_locked(struct maple_tree *mt)
856 {
857         return rcu_dereference_protected(mt->ma_root, mt_locked(mt));
858 }
859
860 /*
861  * mas_root_locked() - Get the maple tree root when holding the maple tree lock.
862  * @mas: The maple state.
863  *
864  * Return: The pointer to the root of the tree
865  */
866 static inline void *mas_root_locked(struct ma_state *mas)
867 {
868         return mt_root_locked(mas->tree);
869 }
870
871 static inline struct maple_metadata *ma_meta(struct maple_node *mn,
872                                              enum maple_type mt)
873 {
874         switch (mt) {
875         case maple_arange_64:
876                 return &mn->ma64.meta;
877         default:
878                 return &mn->mr64.meta;
879         }
880 }
881
882 /*
883  * ma_set_meta() - Set the metadata information of a node.
884  * @mn: The maple node
885  * @mt: The maple node type
886  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
887  * @end: The end of the data in this node.
888  */
889 static inline void ma_set_meta(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
890                                unsigned char offset, unsigned char end)
891 {
892         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
893
894         meta->gap = offset;
895         meta->end = end;
896 }
897
898 /*
899  * ma_meta_end() - Get the data end of a node from the metadata
900  * @mn: The maple node
901  * @mt: The maple node type
902  */
903 static inline unsigned char ma_meta_end(struct maple_node *mn,
904                                         enum maple_type mt)
905 {
906         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
907
908         return meta->end;
909 }
910
911 /*
912  * ma_meta_gap() - Get the largest gap location of a node from the metadata
913  * @mn: The maple node
914  * @mt: The maple node type
915  */
916 static inline unsigned char ma_meta_gap(struct maple_node *mn,
917                                         enum maple_type mt)
918 {
919         BUG_ON(mt != maple_arange_64);
920
921         return mn->ma64.meta.gap;
922 }
923
924 /*
925  * ma_set_meta_gap() - Set the largest gap location in a nodes metadata
926  * @mn: The maple node
927  * @mn: The maple node type
928  * @offset: The location of the largest gap.
929  */
930 static inline void ma_set_meta_gap(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
931                                    unsigned char offset)
932 {
933
934         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
935
936         meta->gap = offset;
937 }
938
939 /*
940  * mat_add() - Add a @dead_enode to the ma_topiary of a list of dead nodes.
941  * @mat - the ma_topiary, a linked list of dead nodes.
942  * @dead_enode - the node to be marked as dead and added to the tail of the list
943  *
944  * Add the @dead_enode to the linked list in @mat.
945  */
946 static inline void mat_add(struct ma_topiary *mat,
947                            struct maple_enode *dead_enode)
948 {
949         mte_set_node_dead(dead_enode);
950         mte_to_mat(dead_enode)->next = NULL;
951         if (!mat->tail) {
952                 mat->tail = mat->head = dead_enode;
953                 return;
954         }
955
956         mte_to_mat(mat->tail)->next = dead_enode;
957         mat->tail = dead_enode;
958 }
959
960 static void mte_destroy_walk(struct maple_enode *, struct maple_tree *);
961 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used);
962
963 /*
964  * mas_mat_free() - Free all nodes in a dead list.
965  * @mas - the maple state
966  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
967  *
968  * Free walk a dead list.
969  */
970 static void mas_mat_free(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
971 {
972         struct maple_enode *next;
973
974         while (mat->head) {
975                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
976                 mas_free(mas, mat->head);
977                 mat->head = next;
978         }
979 }
980
981 /*
982  * mas_mat_destroy() - Free all nodes and subtrees in a dead list.
983  * @mas - the maple state
984  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
985  *
986  * Destroy walk a dead list.
987  */
988 static void mas_mat_destroy(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
989 {
990         struct maple_enode *next;
991
992         while (mat->head) {
993                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
994                 mte_destroy_walk(mat->head, mat->mtree);
995                 mat->head = next;
996         }
997 }
998 /*
999  * mas_descend() - Descend into the slot stored in the ma_state.
1000  * @mas - the maple state.
1001  *
1002  * Note: Not RCU safe, only use in write side or debug code.
1003  */
1004 static inline void mas_descend(struct ma_state *mas)
1005 {
1006         enum maple_type type;
1007         unsigned long *pivots;
1008         struct maple_node *node;
1009         void __rcu **slots;
1010
1011         node = mas_mn(mas);
1012         type = mte_node_type(mas->node);
1013         pivots = ma_pivots(node, type);
1014         slots = ma_slots(node, type);
1015
1016         if (mas->offset)
1017                 mas->min = pivots[mas->offset - 1] + 1;
1018         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
1019         mas->node = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
1020 }
1021
1022 /*
1023  * mte_set_gap() - Set a maple node gap.
1024  * @mn: The encoded maple node
1025  * @gap: The offset of the gap to set
1026  * @val: The gap value
1027  */
1028 static inline void mte_set_gap(const struct maple_enode *mn,
1029                                  unsigned char gap, unsigned long val)
1030 {
1031         switch (mte_node_type(mn)) {
1032         default:
1033                 break;
1034         case maple_arange_64:
1035                 mte_to_node(mn)->ma64.gap[gap] = val;
1036                 break;
1037         }
1038 }
1039
1040 /*
1041  * mas_ascend() - Walk up a level of the tree.
1042  * @mas: The maple state
1043  *
1044  * Sets the @mas->max and @mas->min to the correct values when walking up.  This
1045  * may cause several levels of walking up to find the correct min and max.
1046  * May find a dead node which will cause a premature return.
1047  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise
1048  */
1049 static int mas_ascend(struct ma_state *mas)
1050 {
1051         struct maple_enode *p_enode; /* parent enode. */
1052         struct maple_enode *a_enode; /* ancestor enode. */
1053         struct maple_node *a_node; /* ancestor node. */
1054         struct maple_node *p_node; /* parent node. */
1055         unsigned char a_slot;
1056         enum maple_type a_type;
1057         unsigned long min, max;
1058         unsigned long *pivots;
1059         unsigned char offset;
1060         bool set_max = false, set_min = false;
1061
1062         a_node = mas_mn(mas);
1063         if (ma_is_root(a_node)) {
1064                 mas->offset = 0;
1065                 return 0;
1066         }
1067
1068         p_node = mte_parent(mas->node);
1069         if (unlikely(a_node == p_node))
1070                 return 1;
1071         a_type = mas_parent_enum(mas, mas->node);
1072         offset = mte_parent_slot(mas->node);
1073         a_enode = mt_mk_node(p_node, a_type);
1074
1075         /* Check to make sure all parent information is still accurate */
1076         if (p_node != mte_parent(mas->node))
1077                 return 1;
1078
1079         mas->node = a_enode;
1080         mas->offset = offset;
1081
1082         if (mte_is_root(a_enode)) {
1083                 mas->max = ULONG_MAX;
1084                 mas->min = 0;
1085                 return 0;
1086         }
1087
1088         min = 0;
1089         max = ULONG_MAX;
1090         do {
1091                 p_enode = a_enode;
1092                 a_type = mas_parent_enum(mas, p_enode);
1093                 a_node = mte_parent(p_enode);
1094                 a_slot = mte_parent_slot(p_enode);
1095                 pivots = ma_pivots(a_node, a_type);
1096                 a_enode = mt_mk_node(a_node, a_type);
1097
1098                 if (!set_min && a_slot) {
1099                         set_min = true;
1100                         min = pivots[a_slot - 1] + 1;
1101                 }
1102
1103                 if (!set_max && a_slot < mt_pivots[a_type]) {
1104                         set_max = true;
1105                         max = pivots[a_slot];
1106                 }
1107
1108                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1109                         return 1;
1110
1111                 if (unlikely(ma_is_root(a_node)))
1112                         break;
1113
1114         } while (!set_min || !set_max);
1115
1116         mas->max = max;
1117         mas->min = min;
1118         return 0;
1119 }
1120
1121 /*
1122  * mas_pop_node() - Get a previously allocated maple node from the maple state.
1123  * @mas: The maple state
1124  *
1125  * Return: A pointer to a maple node.
1126  */
1127 static inline struct maple_node *mas_pop_node(struct ma_state *mas)
1128 {
1129         struct maple_alloc *ret, *node = mas->alloc;
1130         unsigned long total = mas_allocated(mas);
1131
1132         /* nothing or a request pending. */
1133         if (unlikely(!total))
1134                 return NULL;
1135
1136         if (total == 1) {
1137                 /* single allocation in this ma_state */
1138                 mas->alloc = NULL;
1139                 ret = node;
1140                 goto single_node;
1141         }
1142
1143         if (!node->node_count) {
1144                 /* Single allocation in this node. */
1145                 mas->alloc = node->slot[0];
1146                 node->slot[0] = NULL;
1147                 mas->alloc->total = node->total - 1;
1148                 ret = node;
1149                 goto new_head;
1150         }
1151
1152         node->total--;
1153         ret = node->slot[node->node_count];
1154         node->slot[node->node_count--] = NULL;
1155
1156 single_node:
1157 new_head:
1158         ret->total = 0;
1159         ret->node_count = 0;
1160         if (ret->request_count) {
1161                 mas_set_alloc_req(mas, ret->request_count + 1);
1162                 ret->request_count = 0;
1163         }
1164         return (struct maple_node *)ret;
1165 }
1166
1167 /*
1168  * mas_push_node() - Push a node back on the maple state allocation.
1169  * @mas: The maple state
1170  * @used: The used maple node
1171  *
1172  * Stores the maple node back into @mas->alloc for reuse.  Updates allocated and
1173  * requested node count as necessary.
1174  */
1175 static inline void mas_push_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *used)
1176 {
1177         struct maple_alloc *reuse = (struct maple_alloc *)used;
1178         struct maple_alloc *head = mas->alloc;
1179         unsigned long count;
1180         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1181
1182         memset(reuse, 0, sizeof(*reuse));
1183         count = mas_allocated(mas);
1184
1185         if (count && (head->node_count < MAPLE_ALLOC_SLOTS - 1)) {
1186                 if (head->slot[0])
1187                         head->node_count++;
1188                 head->slot[head->node_count] = reuse;
1189                 head->total++;
1190                 goto done;
1191         }
1192
1193         reuse->total = 1;
1194         if ((head) && !((unsigned long)head & 0x1)) {
1195                 head->request_count = 0;
1196                 reuse->slot[0] = head;
1197                 reuse->total += head->total;
1198         }
1199
1200         mas->alloc = reuse;
1201 done:
1202         if (requested > 1)
1203                 mas_set_alloc_req(mas, requested - 1);
1204 }
1205
1206 /*
1207  * mas_alloc_nodes() - Allocate nodes into a maple state
1208  * @mas: The maple state
1209  * @gfp: The GFP Flags
1210  */
1211 static inline void mas_alloc_nodes(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
1212 {
1213         struct maple_alloc *node;
1214         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1215         unsigned long success = allocated;
1216         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1217         unsigned int count;
1218         void **slots = NULL;
1219         unsigned int max_req = 0;
1220
1221         if (!requested)
1222                 return;
1223
1224         mas_set_alloc_req(mas, 0);
1225         if (mas->mas_flags & MA_STATE_PREALLOC) {
1226                 if (allocated)
1227                         return;
1228                 WARN_ON(!allocated);
1229         }
1230
1231         if (!allocated || mas->alloc->node_count == MAPLE_ALLOC_SLOTS - 1) {
1232                 node = (struct maple_alloc *)mt_alloc_one(gfp);
1233                 if (!node)
1234                         goto nomem_one;
1235
1236                 if (allocated)
1237                         node->slot[0] = mas->alloc;
1238
1239                 success++;
1240                 mas->alloc = node;
1241                 requested--;
1242         }
1243
1244         node = mas->alloc;
1245         while (requested) {
1246                 max_req = MAPLE_ALLOC_SLOTS;
1247                 if (node->slot[0]) {
1248                         unsigned int offset = node->node_count + 1;
1249
1250                         slots = (void **)&node->slot[offset];
1251                         max_req -= offset;
1252                 } else {
1253                         slots = (void **)&node->slot;
1254                 }
1255
1256                 max_req = min(requested, max_req);
1257                 count = mt_alloc_bulk(gfp, max_req, slots);
1258                 if (!count)
1259                         goto nomem_bulk;
1260
1261                 node->node_count += count;
1262                 /* zero indexed. */
1263                 if (slots == (void **)&node->slot)
1264                         node->node_count--;
1265
1266                 success += count;
1267                 node = node->slot[0];
1268                 requested -= count;
1269         }
1270         mas->alloc->total = success;
1271         return;
1272
1273 nomem_bulk:
1274         /* Clean up potential freed allocations on bulk failure */
1275         memset(slots, 0, max_req * sizeof(unsigned long));
1276 nomem_one:
1277         mas_set_alloc_req(mas, requested);
1278         if (mas->alloc && !(((unsigned long)mas->alloc & 0x1)))
1279                 mas->alloc->total = success;
1280         mas_set_err(mas, -ENOMEM);
1281         return;
1282
1283 }
1284
1285 /*
1286  * mas_free() - Free an encoded maple node
1287  * @mas: The maple state
1288  * @used: The encoded maple node to free.
1289  *
1290  * Uses rcu free if necessary, pushes @used back on the maple state allocations
1291  * otherwise.
1292  */
1293 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used)
1294 {
1295         struct maple_node *tmp = mte_to_node(used);
1296
1297         if (mt_in_rcu(mas->tree))
1298                 ma_free_rcu(tmp);
1299         else
1300                 mas_push_node(mas, tmp);
1301 }
1302
1303 /*
1304  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1305  * there is not enough nodes.
1306  * @mas: The maple state
1307  * @count: The number of nodes needed
1308  * @gfp: the gfp flags
1309  */
1310 static void mas_node_count_gfp(struct ma_state *mas, int count, gfp_t gfp)
1311 {
1312         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1313
1314         if (allocated < count) {
1315                 mas_set_alloc_req(mas, count - allocated);
1316                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
1317         }
1318 }
1319
1320 /*
1321  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1322  * there is not enough nodes.
1323  * @mas: The maple state
1324  * @count: The number of nodes needed
1325  *
1326  * Note: Uses GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN for gfp flags.
1327  */
1328 static void mas_node_count(struct ma_state *mas, int count)
1329 {
1330         return mas_node_count_gfp(mas, count, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1331 }
1332
1333 /*
1334  * mas_start() - Sets up maple state for operations.
1335  * @mas: The maple state.
1336  *
1337  * If mas->node == MAS_START, then set the min, max, depth, and offset to
1338  * defaults.
1339  *
1340  * Return:
1341  * - If mas->node is an error or not MAS_START, return NULL.
1342  * - If it's an empty tree:     NULL & mas->node == MAS_NONE
1343  * - If it's a single entry:    The entry & mas->node == MAS_ROOT
1344  * - If it's a tree:            NULL & mas->node == safe root node.
1345  */
1346 static inline struct maple_enode *mas_start(struct ma_state *mas)
1347 {
1348         if (likely(mas_is_start(mas))) {
1349                 struct maple_enode *root;
1350
1351                 mas->node = MAS_NONE;
1352                 mas->min = 0;
1353                 mas->max = ULONG_MAX;
1354                 mas->depth = 0;
1355                 mas->offset = 0;
1356
1357                 root = mas_root(mas);
1358                 /* Tree with nodes */
1359                 if (likely(xa_is_node(root))) {
1360                         mas->depth = 1;
1361                         mas->node = mte_safe_root(root);
1362                         return NULL;
1363                 }
1364
1365                 /* empty tree */
1366                 if (unlikely(!root)) {
1367                         mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1368                         return NULL;
1369                 }
1370
1371                 /* Single entry tree */
1372                 mas->node = MAS_ROOT;
1373                 mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1374
1375                 /* Single entry tree. */
1376                 if (mas->index > 0)
1377                         return NULL;
1378
1379                 return root;
1380         }
1381
1382         return NULL;
1383 }
1384
1385 /*
1386  * ma_data_end() - Find the end of the data in a node.
1387  * @node: The maple node
1388  * @type: The maple node type
1389  * @pivots: The array of pivots in the node
1390  * @max: The maximum value in the node
1391  *
1392  * Uses metadata to find the end of the data when possible.
1393  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1394  */
1395 static inline unsigned char ma_data_end(struct maple_node *node,
1396                                         enum maple_type type,
1397                                         unsigned long *pivots,
1398                                         unsigned long max)
1399 {
1400         unsigned char offset;
1401
1402         if (type == maple_arange_64)
1403                 return ma_meta_end(node, type);
1404
1405         offset = mt_pivots[type] - 1;
1406         if (likely(!pivots[offset]))
1407                 return ma_meta_end(node, type);
1408
1409         if (likely(pivots[offset] == max))
1410                 return offset;
1411
1412         return mt_pivots[type];
1413 }
1414
1415 /*
1416  * mas_data_end() - Find the end of the data (slot).
1417  * @mas: the maple state
1418  *
1419  * This method is optimized to check the metadata of a node if the node type
1420  * supports data end metadata.
1421  *
1422  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1423  */
1424 static inline unsigned char mas_data_end(struct ma_state *mas)
1425 {
1426         enum maple_type type;
1427         struct maple_node *node;
1428         unsigned char offset;
1429         unsigned long *pivots;
1430
1431         type = mte_node_type(mas->node);
1432         node = mas_mn(mas);
1433         if (type == maple_arange_64)
1434                 return ma_meta_end(node, type);
1435
1436         pivots = ma_pivots(node, type);
1437         offset = mt_pivots[type] - 1;
1438         if (likely(!pivots[offset]))
1439                 return ma_meta_end(node, type);
1440
1441         if (likely(pivots[offset] == mas->max))
1442                 return offset;
1443
1444         return mt_pivots[type];
1445 }
1446
1447 /*
1448  * mas_leaf_max_gap() - Returns the largest gap in a leaf node
1449  * @mas - the maple state
1450  *
1451  * Return: The maximum gap in the leaf.
1452  */
1453 static unsigned long mas_leaf_max_gap(struct ma_state *mas)
1454 {
1455         enum maple_type mt;
1456         unsigned long pstart, gap, max_gap;
1457         struct maple_node *mn;
1458         unsigned long *pivots;
1459         void __rcu **slots;
1460         unsigned char i;
1461         unsigned char max_piv;
1462
1463         mt = mte_node_type(mas->node);
1464         mn = mas_mn(mas);
1465         slots = ma_slots(mn, mt);
1466         max_gap = 0;
1467         if (unlikely(ma_is_dense(mt))) {
1468                 gap = 0;
1469                 for (i = 0; i < mt_slots[mt]; i++) {
1470                         if (slots[i]) {
1471                                 if (gap > max_gap)
1472                                         max_gap = gap;
1473                                 gap = 0;
1474                         } else {
1475                                 gap++;
1476                         }
1477                 }
1478                 if (gap > max_gap)
1479                         max_gap = gap;
1480                 return max_gap;
1481         }
1482
1483         /*
1484          * Check the first implied pivot optimizes the loop below and slot 1 may
1485          * be skipped if there is a gap in slot 0.
1486          */
1487         pivots = ma_pivots(mn, mt);
1488         if (likely(!slots[0])) {
1489                 max_gap = pivots[0] - mas->min + 1;
1490                 i = 2;
1491         } else {
1492                 i = 1;
1493         }
1494
1495         /* reduce max_piv as the special case is checked before the loop */
1496         max_piv = ma_data_end(mn, mt, pivots, mas->max) - 1;
1497         /*
1498          * Check end implied pivot which can only be a gap on the right most
1499          * node.
1500          */
1501         if (unlikely(mas->max == ULONG_MAX) && !slots[max_piv + 1]) {
1502                 gap = ULONG_MAX - pivots[max_piv];
1503                 if (gap > max_gap)
1504                         max_gap = gap;
1505         }
1506
1507         for (; i <= max_piv; i++) {
1508                 /* data == no gap. */
1509                 if (likely(slots[i]))
1510                         continue;
1511
1512                 pstart = pivots[i - 1];
1513                 gap = pivots[i] - pstart;
1514                 if (gap > max_gap)
1515                         max_gap = gap;
1516
1517                 /* There cannot be two gaps in a row. */
1518                 i++;
1519         }
1520         return max_gap;
1521 }
1522
1523 /*
1524  * ma_max_gap() - Get the maximum gap in a maple node (non-leaf)
1525  * @node: The maple node
1526  * @gaps: The pointer to the gaps
1527  * @mt: The maple node type
1528  * @*off: Pointer to store the offset location of the gap.
1529  *
1530  * Uses the metadata data end to scan backwards across set gaps.
1531  *
1532  * Return: The maximum gap value
1533  */
1534 static inline unsigned long
1535 ma_max_gap(struct maple_node *node, unsigned long *gaps, enum maple_type mt,
1536             unsigned char *off)
1537 {
1538         unsigned char offset, i;
1539         unsigned long max_gap = 0;
1540
1541         i = offset = ma_meta_end(node, mt);
1542         do {
1543                 if (gaps[i] > max_gap) {
1544                         max_gap = gaps[i];
1545                         offset = i;
1546                 }
1547         } while (i--);
1548
1549         *off = offset;
1550         return max_gap;
1551 }
1552
1553 /*
1554  * mas_max_gap() - find the largest gap in a non-leaf node and set the slot.
1555  * @mas: The maple state.
1556  *
1557  * If the metadata gap is set to MAPLE_ARANGE64_META_MAX, there is no gap.
1558  *
1559  * Return: The gap value.
1560  */
1561 static inline unsigned long mas_max_gap(struct ma_state *mas)
1562 {
1563         unsigned long *gaps;
1564         unsigned char offset;
1565         enum maple_type mt;
1566         struct maple_node *node;
1567
1568         mt = mte_node_type(mas->node);
1569         if (ma_is_leaf(mt))
1570                 return mas_leaf_max_gap(mas);
1571
1572         node = mas_mn(mas);
1573         offset = ma_meta_gap(node, mt);
1574         if (offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1575                 return 0;
1576
1577         gaps = ma_gaps(node, mt);
1578         return gaps[offset];
1579 }
1580
1581 /*
1582  * mas_parent_gap() - Set the parent gap and any gaps above, as needed
1583  * @mas: The maple state
1584  * @offset: The gap offset in the parent to set
1585  * @new: The new gap value.
1586  *
1587  * Set the parent gap then continue to set the gap upwards, using the metadata
1588  * of the parent to see if it is necessary to check the node above.
1589  */
1590 static inline void mas_parent_gap(struct ma_state *mas, unsigned char offset,
1591                 unsigned long new)
1592 {
1593         unsigned long meta_gap = 0;
1594         struct maple_node *pnode;
1595         struct maple_enode *penode;
1596         unsigned long *pgaps;
1597         unsigned char meta_offset;
1598         enum maple_type pmt;
1599
1600         pnode = mte_parent(mas->node);
1601         pmt = mas_parent_enum(mas, mas->node);
1602         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1603         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1604
1605 ascend:
1606         meta_offset = ma_meta_gap(pnode, pmt);
1607         if (meta_offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1608                 meta_gap = 0;
1609         else
1610                 meta_gap = pgaps[meta_offset];
1611
1612         pgaps[offset] = new;
1613
1614         if (meta_gap == new)
1615                 return;
1616
1617         if (offset != meta_offset) {
1618                 if (meta_gap > new)
1619                         return;
1620
1621                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, offset);
1622         } else if (new < meta_gap) {
1623                 meta_offset = 15;
1624                 new = ma_max_gap(pnode, pgaps, pmt, &meta_offset);
1625                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, meta_offset);
1626         }
1627
1628         if (ma_is_root(pnode))
1629                 return;
1630
1631         /* Go to the parent node. */
1632         pnode = mte_parent(penode);
1633         pmt = mas_parent_enum(mas, penode);
1634         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1635         offset = mte_parent_slot(penode);
1636         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1637         goto ascend;
1638 }
1639
1640 /*
1641  * mas_update_gap() - Update a nodes gaps and propagate up if necessary.
1642  * @mas - the maple state.
1643  */
1644 static inline void mas_update_gap(struct ma_state *mas)
1645 {
1646         unsigned char pslot;
1647         unsigned long p_gap;
1648         unsigned long max_gap;
1649
1650         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
1651                 return;
1652
1653         if (mte_is_root(mas->node))
1654                 return;
1655
1656         max_gap = mas_max_gap(mas);
1657
1658         pslot = mte_parent_slot(mas->node);
1659         p_gap = ma_gaps(mte_parent(mas->node),
1660                         mas_parent_enum(mas, mas->node))[pslot];
1661
1662         if (p_gap != max_gap)
1663                 mas_parent_gap(mas, pslot, max_gap);
1664 }
1665
1666 /*
1667  * mas_adopt_children() - Set the parent pointer of all nodes in @parent to
1668  * @parent with the slot encoded.
1669  * @mas - the maple state (for the tree)
1670  * @parent - the maple encoded node containing the children.
1671  */
1672 static inline void mas_adopt_children(struct ma_state *mas,
1673                 struct maple_enode *parent)
1674 {
1675         enum maple_type type = mte_node_type(parent);
1676         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
1677         void __rcu **slots = ma_slots(node, type);
1678         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, type);
1679         struct maple_enode *child;
1680         unsigned char offset;
1681
1682         offset = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
1683         do {
1684                 child = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1685                 mte_set_parent(child, parent, offset);
1686         } while (offset--);
1687 }
1688
1689 /*
1690  * mas_replace() - Replace a maple node in the tree with mas->node.  Uses the
1691  * parent encoding to locate the maple node in the tree.
1692  * @mas - the ma_state to use for operations.
1693  * @advanced - boolean to adopt the child nodes and free the old node (false) or
1694  * leave the node (true) and handle the adoption and free elsewhere.
1695  */
1696 static inline void mas_replace(struct ma_state *mas, bool advanced)
1697         __must_hold(mas->tree->lock)
1698 {
1699         struct maple_node *mn = mas_mn(mas);
1700         struct maple_enode *old_enode;
1701         unsigned char offset = 0;
1702         void __rcu **slots = NULL;
1703
1704         if (ma_is_root(mn)) {
1705                 old_enode = mas_root_locked(mas);
1706         } else {
1707                 offset = mte_parent_slot(mas->node);
1708                 slots = ma_slots(mte_parent(mas->node),
1709                                  mas_parent_enum(mas, mas->node));
1710                 old_enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1711         }
1712
1713         if (!advanced && !mte_is_leaf(mas->node))
1714                 mas_adopt_children(mas, mas->node);
1715
1716         if (mte_is_root(mas->node)) {
1717                 mn->parent = ma_parent_ptr(
1718                               ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
1719                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
1720                 mas_set_height(mas);
1721         } else {
1722                 rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
1723         }
1724
1725         if (!advanced)
1726                 mas_free(mas, old_enode);
1727 }
1728
1729 /*
1730  * mas_new_child() - Find the new child of a node.
1731  * @mas: the maple state
1732  * @child: the maple state to store the child.
1733  */
1734 static inline bool mas_new_child(struct ma_state *mas, struct ma_state *child)
1735         __must_hold(mas->tree->lock)
1736 {
1737         enum maple_type mt;
1738         unsigned char offset;
1739         unsigned char end;
1740         unsigned long *pivots;
1741         struct maple_enode *entry;
1742         struct maple_node *node;
1743         void __rcu **slots;
1744
1745         mt = mte_node_type(mas->node);
1746         node = mas_mn(mas);
1747         slots = ma_slots(node, mt);
1748         pivots = ma_pivots(node, mt);
1749         end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
1750         for (offset = mas->offset; offset <= end; offset++) {
1751                 entry = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1752                 if (mte_parent(entry) == node) {
1753                         *child = *mas;
1754                         mas->offset = offset + 1;
1755                         child->offset = offset;
1756                         mas_descend(child);
1757                         child->offset = 0;
1758                         return true;
1759                 }
1760         }
1761         return false;
1762 }
1763
1764 /*
1765  * mab_shift_right() - Shift the data in mab right. Note, does not clean out the
1766  * old data or set b_node->b_end.
1767  * @b_node: the maple_big_node
1768  * @shift: the shift count
1769  */
1770 static inline void mab_shift_right(struct maple_big_node *b_node,
1771                                  unsigned char shift)
1772 {
1773         unsigned long size = b_node->b_end * sizeof(unsigned long);
1774
1775         memmove(b_node->pivot + shift, b_node->pivot, size);
1776         memmove(b_node->slot + shift, b_node->slot, size);
1777         if (b_node->type == maple_arange_64)
1778                 memmove(b_node->gap + shift, b_node->gap, size);
1779 }
1780
1781 /*
1782  * mab_middle_node() - Check if a middle node is needed (unlikely)
1783  * @b_node: the maple_big_node that contains the data.
1784  * @size: the amount of data in the b_node
1785  * @split: the potential split location
1786  * @slot_count: the size that can be stored in a single node being considered.
1787  *
1788  * Return: true if a middle node is required.
1789  */
1790 static inline bool mab_middle_node(struct maple_big_node *b_node, int split,
1791                                    unsigned char slot_count)
1792 {
1793         unsigned char size = b_node->b_end;
1794
1795         if (size >= 2 * slot_count)
1796                 return true;
1797
1798         if (!b_node->slot[split] && (size >= 2 * slot_count - 1))
1799                 return true;
1800
1801         return false;
1802 }
1803
1804 /*
1805  * mab_no_null_split() - ensure the split doesn't fall on a NULL
1806  * @b_node: the maple_big_node with the data
1807  * @split: the suggested split location
1808  * @slot_count: the number of slots in the node being considered.
1809  *
1810  * Return: the split location.
1811  */
1812 static inline int mab_no_null_split(struct maple_big_node *b_node,
1813                                     unsigned char split, unsigned char slot_count)
1814 {
1815         if (!b_node->slot[split]) {
1816                 /*
1817                  * If the split is less than the max slot && the right side will
1818                  * still be sufficient, then increment the split on NULL.
1819                  */
1820                 if ((split < slot_count - 1) &&
1821                     (b_node->b_end - split) > (mt_min_slots[b_node->type]))
1822                         split++;
1823                 else
1824                         split--;
1825         }
1826         return split;
1827 }
1828
1829 /*
1830  * mab_calc_split() - Calculate the split location and if there needs to be two
1831  * splits.
1832  * @bn: The maple_big_node with the data
1833  * @mid_split: The second split, if required.  0 otherwise.
1834  *
1835  * Return: The first split location.  The middle split is set in @mid_split.
1836  */
1837 static inline int mab_calc_split(struct ma_state *mas,
1838          struct maple_big_node *bn, unsigned char *mid_split, unsigned long min)
1839 {
1840         unsigned char b_end = bn->b_end;
1841         int split = b_end / 2; /* Assume equal split. */
1842         unsigned char slot_min, slot_count = mt_slots[bn->type];
1843
1844         /*
1845          * To support gap tracking, all NULL entries are kept together and a node cannot
1846          * end on a NULL entry, with the exception of the left-most leaf.  The
1847          * limitation means that the split of a node must be checked for this condition
1848          * and be able to put more data in one direction or the other.
1849          */
1850         if (unlikely((mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))) {
1851                 *mid_split = 0;
1852                 split = b_end - mt_min_slots[bn->type];
1853
1854                 if (!ma_is_leaf(bn->type))
1855                         return split;
1856
1857                 mas->mas_flags |= MA_STATE_REBALANCE;
1858                 if (!bn->slot[split])
1859                         split--;
1860                 return split;
1861         }
1862
1863         /*
1864          * Although extremely rare, it is possible to enter what is known as the 3-way
1865          * split scenario.  The 3-way split comes about by means of a store of a range
1866          * that overwrites the end and beginning of two full nodes.  The result is a set
1867          * of entries that cannot be stored in 2 nodes.  Sometimes, these two nodes can
1868          * also be located in different parent nodes which are also full.  This can
1869          * carry upwards all the way to the root in the worst case.
1870          */
1871         if (unlikely(mab_middle_node(bn, split, slot_count))) {
1872                 split = b_end / 3;
1873                 *mid_split = split * 2;
1874         } else {
1875                 slot_min = mt_min_slots[bn->type];
1876
1877                 *mid_split = 0;
1878                 /*
1879                  * Avoid having a range less than the slot count unless it
1880                  * causes one node to be deficient.
1881                  * NOTE: mt_min_slots is 1 based, b_end and split are zero.
1882                  */
1883                 while (((bn->pivot[split] - min) < slot_count - 1) &&
1884                        (split < slot_count - 1) && (b_end - split > slot_min))
1885                         split++;
1886         }
1887
1888         /* Avoid ending a node on a NULL entry */
1889         split = mab_no_null_split(bn, split, slot_count);
1890         if (!(*mid_split))
1891                 return split;
1892
1893         *mid_split = mab_no_null_split(bn, *mid_split, slot_count);
1894
1895         return split;
1896 }
1897
1898 /*
1899  * mas_mab_cp() - Copy data from a maple state inclusively to a maple_big_node
1900  * and set @b_node->b_end to the next free slot.
1901  * @mas: The maple state
1902  * @mas_start: The starting slot to copy
1903  * @mas_end: The end slot to copy (inclusively)
1904  * @b_node: The maple_big_node to place the data
1905  * @mab_start: The starting location in maple_big_node to store the data.
1906  */
1907 static inline void mas_mab_cp(struct ma_state *mas, unsigned char mas_start,
1908                         unsigned char mas_end, struct maple_big_node *b_node,
1909                         unsigned char mab_start)
1910 {
1911         enum maple_type mt;
1912         struct maple_node *node;
1913         void __rcu **slots;
1914         unsigned long *pivots, *gaps;
1915         int i = mas_start, j = mab_start;
1916         unsigned char piv_end;
1917
1918         node = mas_mn(mas);
1919         mt = mte_node_type(mas->node);
1920         pivots = ma_pivots(node, mt);
1921         if (!i) {
1922                 b_node->pivot[j] = pivots[i++];
1923                 if (unlikely(i > mas_end))
1924                         goto complete;
1925                 j++;
1926         }
1927
1928         piv_end = min(mas_end, mt_pivots[mt]);
1929         for (; i < piv_end; i++, j++) {
1930                 b_node->pivot[j] = pivots[i];
1931                 if (unlikely(!b_node->pivot[j]))
1932                         break;
1933
1934                 if (unlikely(mas->max == b_node->pivot[j]))
1935                         goto complete;
1936         }
1937
1938         if (likely(i <= mas_end))
1939                 b_node->pivot[j] = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, mt);
1940
1941 complete:
1942         b_node->b_end = ++j;
1943         j -= mab_start;
1944         slots = ma_slots(node, mt);
1945         memcpy(b_node->slot + mab_start, slots + mas_start, sizeof(void *) * j);
1946         if (!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree)) {
1947                 gaps = ma_gaps(node, mt);
1948                 memcpy(b_node->gap + mab_start, gaps + mas_start,
1949                        sizeof(unsigned long) * j);
1950         }
1951 }
1952
1953 /*
1954  * mas_leaf_set_meta() - Set the metadata of a leaf if possible.
1955  * @mas: The maple state
1956  * @node: The maple node
1957  * @pivots: pointer to the maple node pivots
1958  * @mt: The maple type
1959  * @end: The assumed end
1960  *
1961  * Note, end may be incremented within this function but not modified at the
1962  * source.  This is fine since the metadata is the last thing to be stored in a
1963  * node during a write.
1964  */
1965 static inline void mas_leaf_set_meta(struct ma_state *mas,
1966                 struct maple_node *node, unsigned long *pivots,
1967                 enum maple_type mt, unsigned char end)
1968 {
1969         /* There is no room for metadata already */
1970         if (mt_pivots[mt] <= end)
1971                 return;
1972
1973         if (pivots[end] && pivots[end] < mas->max)
1974                 end++;
1975
1976         if (end < mt_slots[mt] - 1)
1977                 ma_set_meta(node, mt, 0, end);
1978 }
1979
1980 /*
1981  * mab_mas_cp() - Copy data from maple_big_node to a maple encoded node.
1982  * @b_node: the maple_big_node that has the data
1983  * @mab_start: the start location in @b_node.
1984  * @mab_end: The end location in @b_node (inclusively)
1985  * @mas: The maple state with the maple encoded node.
1986  */
1987 static inline void mab_mas_cp(struct maple_big_node *b_node,
1988                               unsigned char mab_start, unsigned char mab_end,
1989                               struct ma_state *mas, bool new_max)
1990 {
1991         int i, j = 0;
1992         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
1993         struct maple_node *node = mte_to_node(mas->node);
1994         void __rcu **slots = ma_slots(node, mt);
1995         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, mt);
1996         unsigned long *gaps = NULL;
1997         unsigned char end;
1998
1999         if (mab_end - mab_start > mt_pivots[mt])
2000                 mab_end--;
2001
2002         if (!pivots[mt_pivots[mt] - 1])
2003                 slots[mt_pivots[mt]] = NULL;
2004
2005         i = mab_start;
2006         do {
2007                 pivots[j++] = b_node->pivot[i++];
2008         } while (i <= mab_end && likely(b_node->pivot[i]));
2009
2010         memcpy(slots, b_node->slot + mab_start,
2011                sizeof(void *) * (i - mab_start));
2012
2013         if (new_max)
2014                 mas->max = b_node->pivot[i - 1];
2015
2016         end = j - 1;
2017         if (likely(!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree))) {
2018                 unsigned long max_gap = 0;
2019                 unsigned char offset = 15;
2020
2021                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2022                 do {
2023                         gaps[--j] = b_node->gap[--i];
2024                         if (gaps[j] > max_gap) {
2025                                 offset = j;
2026                                 max_gap = gaps[j];
2027                         }
2028                 } while (j);
2029
2030                 ma_set_meta(node, mt, offset, end);
2031         } else {
2032                 mas_leaf_set_meta(mas, node, pivots, mt, end);
2033         }
2034 }
2035
2036 /*
2037  * mas_descend_adopt() - Descend through a sub-tree and adopt children.
2038  * @mas: the maple state with the maple encoded node of the sub-tree.
2039  *
2040  * Descend through a sub-tree and adopt children who do not have the correct
2041  * parents set.  Follow the parents which have the correct parents as they are
2042  * the new entries which need to be followed to find other incorrectly set
2043  * parents.
2044  */
2045 static inline void mas_descend_adopt(struct ma_state *mas)
2046 {
2047         struct ma_state list[3], next[3];
2048         int i, n;
2049
2050         /*
2051          * At each level there may be up to 3 correct parent pointers which indicates
2052          * the new nodes which need to be walked to find any new nodes at a lower level.
2053          */
2054
2055         for (i = 0; i < 3; i++) {
2056                 list[i] = *mas;
2057                 list[i].offset = 0;
2058                 next[i].offset = 0;
2059         }
2060         next[0] = *mas;
2061
2062         while (!mte_is_leaf(list[0].node)) {
2063                 n = 0;
2064                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2065                         if (mas_is_none(&list[i]))
2066                                 continue;
2067
2068                         if (i && list[i-1].node == list[i].node)
2069                                 continue;
2070
2071                         while ((n < 3) && (mas_new_child(&list[i], &next[n])))
2072                                 n++;
2073
2074                         mas_adopt_children(&list[i], list[i].node);
2075                 }
2076
2077                 while (n < 3)
2078                         next[n++].node = MAS_NONE;
2079
2080                 /* descend by setting the list to the children */
2081                 for (i = 0; i < 3; i++)
2082                         list[i] = next[i];
2083         }
2084 }
2085
2086 /*
2087  * mas_bulk_rebalance() - Rebalance the end of a tree after a bulk insert.
2088  * @mas: The maple state
2089  * @end: The maple node end
2090  * @mt: The maple node type
2091  */
2092 static inline void mas_bulk_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end,
2093                                       enum maple_type mt)
2094 {
2095         if (!(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
2096                 return;
2097
2098         if (mte_is_root(mas->node))
2099                 return;
2100
2101         if (end > mt_min_slots[mt]) {
2102                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
2103                 return;
2104         }
2105 }
2106
2107 /*
2108  * mas_store_b_node() - Store an @entry into the b_node while also copying the
2109  * data from a maple encoded node.
2110  * @wr_mas: the maple write state
2111  * @b_node: the maple_big_node to fill with data
2112  * @offset_end: the offset to end copying
2113  *
2114  * Return: The actual end of the data stored in @b_node
2115  */
2116 static inline void mas_store_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
2117                 struct maple_big_node *b_node, unsigned char offset_end)
2118 {
2119         unsigned char slot;
2120         unsigned char b_end;
2121         /* Possible underflow of piv will wrap back to 0 before use. */
2122         unsigned long piv;
2123         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2124
2125         b_node->type = wr_mas->type;
2126         b_end = 0;
2127         slot = mas->offset;
2128         if (slot) {
2129                 /* Copy start data up to insert. */
2130                 mas_mab_cp(mas, 0, slot - 1, b_node, 0);
2131                 b_end = b_node->b_end;
2132                 piv = b_node->pivot[b_end - 1];
2133         } else
2134                 piv = mas->min - 1;
2135
2136         if (piv + 1 < mas->index) {
2137                 /* Handle range starting after old range */
2138                 b_node->slot[b_end] = wr_mas->content;
2139                 if (!wr_mas->content)
2140                         b_node->gap[b_end] = mas->index - 1 - piv;
2141                 b_node->pivot[b_end++] = mas->index - 1;
2142         }
2143
2144         /* Store the new entry. */
2145         mas->offset = b_end;
2146         b_node->slot[b_end] = wr_mas->entry;
2147         b_node->pivot[b_end] = mas->last;
2148
2149         /* Appended. */
2150         if (mas->last >= mas->max)
2151                 goto b_end;
2152
2153         /* Handle new range ending before old range ends */
2154         piv = mas_logical_pivot(mas, wr_mas->pivots, offset_end, wr_mas->type);
2155         if (piv > mas->last) {
2156                 if (piv == ULONG_MAX)
2157                         mas_bulk_rebalance(mas, b_node->b_end, wr_mas->type);
2158
2159                 if (offset_end != slot)
2160                         wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
2161                                                           offset_end);
2162
2163                 b_node->slot[++b_end] = wr_mas->content;
2164                 if (!wr_mas->content)
2165                         b_node->gap[b_end] = piv - mas->last + 1;
2166                 b_node->pivot[b_end] = piv;
2167         }
2168
2169         slot = offset_end + 1;
2170         if (slot > wr_mas->node_end)
2171                 goto b_end;
2172
2173         /* Copy end data to the end of the node. */
2174         mas_mab_cp(mas, slot, wr_mas->node_end + 1, b_node, ++b_end);
2175         b_node->b_end--;
2176         return;
2177
2178 b_end:
2179         b_node->b_end = b_end;
2180 }
2181
2182 /*
2183  * mas_prev_sibling() - Find the previous node with the same parent.
2184  * @mas: the maple state
2185  *
2186  * Return: True if there is a previous sibling, false otherwise.
2187  */
2188 static inline bool mas_prev_sibling(struct ma_state *mas)
2189 {
2190         unsigned int p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
2191
2192         if (mte_is_root(mas->node))
2193                 return false;
2194
2195         if (!p_slot)
2196                 return false;
2197
2198         mas_ascend(mas);
2199         mas->offset = p_slot - 1;
2200         mas_descend(mas);
2201         return true;
2202 }
2203
2204 /*
2205  * mas_next_sibling() - Find the next node with the same parent.
2206  * @mas: the maple state
2207  *
2208  * Return: true if there is a next sibling, false otherwise.
2209  */
2210 static inline bool mas_next_sibling(struct ma_state *mas)
2211 {
2212         MA_STATE(parent, mas->tree, mas->index, mas->last);
2213
2214         if (mte_is_root(mas->node))
2215                 return false;
2216
2217         parent = *mas;
2218         mas_ascend(&parent);
2219         parent.offset = mte_parent_slot(mas->node) + 1;
2220         if (parent.offset > mas_data_end(&parent))
2221                 return false;
2222
2223         *mas = parent;
2224         mas_descend(mas);
2225         return true;
2226 }
2227
2228 /*
2229  * mte_node_or_node() - Return the encoded node or MAS_NONE.
2230  * @enode: The encoded maple node.
2231  *
2232  * Shorthand to avoid setting %NULLs in the tree or maple_subtree_state.
2233  *
2234  * Return: @enode or MAS_NONE
2235  */
2236 static inline struct maple_enode *mte_node_or_none(struct maple_enode *enode)
2237 {
2238         if (enode)
2239                 return enode;
2240
2241         return ma_enode_ptr(MAS_NONE);
2242 }
2243
2244 /*
2245  * mas_wr_node_walk() - Find the correct offset for the index in the @mas.
2246  * @wr_mas: The maple write state
2247  *
2248  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
2249  */
2250 static inline void mas_wr_node_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
2251 {
2252         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2253         unsigned char count;
2254         unsigned char offset;
2255         unsigned long index, min, max;
2256
2257         if (unlikely(ma_is_dense(wr_mas->type))) {
2258                 wr_mas->r_max = wr_mas->r_min = mas->index;
2259                 mas->offset = mas->index = mas->min;
2260                 return;
2261         }
2262
2263         wr_mas->node = mas_mn(wr_mas->mas);
2264         wr_mas->pivots = ma_pivots(wr_mas->node, wr_mas->type);
2265         count = wr_mas->node_end = ma_data_end(wr_mas->node, wr_mas->type,
2266                                                wr_mas->pivots, mas->max);
2267         offset = mas->offset;
2268         min = mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, offset);
2269         if (unlikely(offset == count))
2270                 goto max;
2271
2272         max = wr_mas->pivots[offset];
2273         index = mas->index;
2274         if (unlikely(index <= max))
2275                 goto done;
2276
2277         if (unlikely(!max && offset))
2278                 goto max;
2279
2280         min = max + 1;
2281         while (++offset < count) {
2282                 max = wr_mas->pivots[offset];
2283                 if (index <= max)
2284                         goto done;
2285                 else if (unlikely(!max))
2286                         break;
2287
2288                 min = max + 1;
2289         }
2290
2291 max:
2292         max = mas->max;
2293 done:
2294         wr_mas->r_max = max;
2295         wr_mas->r_min = min;
2296         wr_mas->offset_end = mas->offset = offset;
2297 }
2298
2299 /*
2300  * mas_topiary_range() - Add a range of slots to the topiary.
2301  * @mas: The maple state
2302  * @destroy: The topiary to add the slots (usually destroy)
2303  * @start: The starting slot inclusively
2304  * @end: The end slot inclusively
2305  */
2306 static inline void mas_topiary_range(struct ma_state *mas,
2307         struct ma_topiary *destroy, unsigned char start, unsigned char end)
2308 {
2309         void __rcu **slots;
2310         unsigned char offset;
2311
2312         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_is_leaf(mas->node));
2313         slots = ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node));
2314         for (offset = start; offset <= end; offset++) {
2315                 struct maple_enode *enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
2316
2317                 if (mte_dead_node(enode))
2318                         continue;
2319
2320                 mat_add(destroy, enode);
2321         }
2322 }
2323
2324 /*
2325  * mast_topiary() - Add the portions of the tree to the removal list; either to
2326  * be freed or discarded (destroy walk).
2327  * @mast: The maple_subtree_state.
2328  */
2329 static inline void mast_topiary(struct maple_subtree_state *mast)
2330 {
2331         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_l, NULL);
2332         unsigned char r_start, r_end;
2333         unsigned char l_start, l_end;
2334         void __rcu **l_slots, **r_slots;
2335
2336         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2337         mast->orig_l->index = mast->orig_l->last;
2338         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2339         l_start = mast->orig_l->offset + 1;
2340         l_end = mas_data_end(mast->orig_l);
2341         r_start = 0;
2342         r_end = mast->orig_r->offset;
2343
2344         if (r_end)
2345                 r_end--;
2346
2347         l_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_l),
2348                            mte_node_type(mast->orig_l->node));
2349
2350         r_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_r),
2351                            mte_node_type(mast->orig_r->node));
2352
2353         if ((l_start < l_end) &&
2354             mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_start))) {
2355                 l_start++;
2356         }
2357
2358         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_end))) {
2359                 if (r_end)
2360                         r_end--;
2361         }
2362
2363         if ((l_start > r_end) && (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node))
2364                 return;
2365
2366         /* At the node where left and right sides meet, add the parts between */
2367         if (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node) {
2368                 return mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy,
2369                                              l_start, r_end);
2370         }
2371
2372         /* mast->orig_r is different and consumed. */
2373         if (mte_is_leaf(mast->orig_r->node))
2374                 return;
2375
2376         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_end)))
2377                 l_end--;
2378
2379
2380         if (l_start <= l_end)
2381                 mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy, l_start, l_end);
2382
2383         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_start)))
2384                 r_start++;
2385
2386         if (r_start <= r_end)
2387                 mas_topiary_range(mast->orig_r, mast->destroy, 0, r_end);
2388 }
2389
2390 /*
2391  * mast_rebalance_next() - Rebalance against the next node
2392  * @mast: The maple subtree state
2393  * @old_r: The encoded maple node to the right (next node).
2394  */
2395 static inline void mast_rebalance_next(struct maple_subtree_state *mast)
2396 {
2397         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2398
2399         mas_mab_cp(mast->orig_r, 0, mt_slot_count(mast->orig_r->node),
2400                    mast->bn, b_end);
2401         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2402 }
2403
2404 /*
2405  * mast_rebalance_prev() - Rebalance against the previous node
2406  * @mast: The maple subtree state
2407  * @old_l: The encoded maple node to the left (previous node)
2408  */
2409 static inline void mast_rebalance_prev(struct maple_subtree_state *mast)
2410 {
2411         unsigned char end = mas_data_end(mast->orig_l) + 1;
2412         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2413
2414         mab_shift_right(mast->bn, end);
2415         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, end - 1, mast->bn, 0);
2416         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2417         mast->orig_l->index = mast->orig_l->min;
2418         mast->bn->b_end = end + b_end;
2419         mast->l->offset += end;
2420 }
2421
2422 /*
2423  * mast_spanning_rebalance() - Rebalance nodes with nearest neighbour favouring
2424  * the node to the right.  Checking the nodes to the right then the left at each
2425  * level upwards until root is reached.  Free and destroy as needed.
2426  * Data is copied into the @mast->bn.
2427  * @mast: The maple_subtree_state.
2428  */
2429 static inline
2430 bool mast_spanning_rebalance(struct maple_subtree_state *mast)
2431 {
2432         struct ma_state r_tmp = *mast->orig_r;
2433         struct ma_state l_tmp = *mast->orig_l;
2434         struct maple_enode *ancestor = NULL;
2435         unsigned char start, end;
2436         unsigned char depth = 0;
2437
2438         r_tmp = *mast->orig_r;
2439         l_tmp = *mast->orig_l;
2440         do {
2441                 mas_ascend(mast->orig_r);
2442                 mas_ascend(mast->orig_l);
2443                 depth++;
2444                 if (!ancestor &&
2445                     (mast->orig_r->node == mast->orig_l->node)) {
2446                         ancestor = mast->orig_r->node;
2447                         end = mast->orig_r->offset - 1;
2448                         start = mast->orig_l->offset + 1;
2449                 }
2450
2451                 if (mast->orig_r->offset < mas_data_end(mast->orig_r)) {
2452                         if (!ancestor) {
2453                                 ancestor = mast->orig_r->node;
2454                                 start = 0;
2455                         }
2456
2457                         mast->orig_r->offset++;
2458                         do {
2459                                 mas_descend(mast->orig_r);
2460                                 mast->orig_r->offset = 0;
2461                                 depth--;
2462                         } while (depth);
2463
2464                         mast_rebalance_next(mast);
2465                         do {
2466                                 unsigned char l_off = 0;
2467                                 struct maple_enode *child = r_tmp.node;
2468
2469                                 mas_ascend(&r_tmp);
2470                                 if (ancestor == r_tmp.node)
2471                                         l_off = start;
2472
2473                                 if (r_tmp.offset)
2474                                         r_tmp.offset--;
2475
2476                                 if (l_off < r_tmp.offset)
2477                                         mas_topiary_range(&r_tmp, mast->destroy,
2478                                                           l_off, r_tmp.offset);
2479
2480                                 if (l_tmp.node != child)
2481                                         mat_add(mast->free, child);
2482
2483                         } while (r_tmp.node != ancestor);
2484
2485                         *mast->orig_l = l_tmp;
2486                         return true;
2487
2488                 } else if (mast->orig_l->offset != 0) {
2489                         if (!ancestor) {
2490                                 ancestor = mast->orig_l->node;
2491                                 end = mas_data_end(mast->orig_l);
2492                         }
2493
2494                         mast->orig_l->offset--;
2495                         do {
2496                                 mas_descend(mast->orig_l);
2497                                 mast->orig_l->offset =
2498                                         mas_data_end(mast->orig_l);
2499                                 depth--;
2500                         } while (depth);
2501
2502                         mast_rebalance_prev(mast);
2503                         do {
2504                                 unsigned char r_off;
2505                                 struct maple_enode *child = l_tmp.node;
2506
2507                                 mas_ascend(&l_tmp);
2508                                 if (ancestor == l_tmp.node)
2509                                         r_off = end;
2510                                 else
2511                                         r_off = mas_data_end(&l_tmp);
2512
2513                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2514                                         l_tmp.offset++;
2515
2516                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2517                                         mas_topiary_range(&l_tmp, mast->destroy,
2518                                                           l_tmp.offset, r_off);
2519
2520                                 if (r_tmp.node != child)
2521                                         mat_add(mast->free, child);
2522
2523                         } while (l_tmp.node != ancestor);
2524
2525                         *mast->orig_r = r_tmp;
2526                         return true;
2527                 }
2528         } while (!mte_is_root(mast->orig_r->node));
2529
2530         *mast->orig_r = r_tmp;
2531         *mast->orig_l = l_tmp;
2532         return false;
2533 }
2534
2535 /*
2536  * mast_ascend_free() - Add current original maple state nodes to the free list
2537  * and ascend.
2538  * @mast: the maple subtree state.
2539  *
2540  * Ascend the original left and right sides and add the previous nodes to the
2541  * free list.  Set the slots to point to the correct location in the new nodes.
2542  */
2543 static inline void
2544 mast_ascend_free(struct maple_subtree_state *mast)
2545 {
2546         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_r,  NULL);
2547         struct maple_enode *left = mast->orig_l->node;
2548         struct maple_enode *right = mast->orig_r->node;
2549
2550         mas_ascend(mast->orig_l);
2551         mas_ascend(mast->orig_r);
2552         mat_add(mast->free, left);
2553
2554         if (left != right)
2555                 mat_add(mast->free, right);
2556
2557         mast->orig_r->offset = 0;
2558         mast->orig_r->index = mast->r->max;
2559         /* last should be larger than or equal to index */
2560         if (mast->orig_r->last < mast->orig_r->index)
2561                 mast->orig_r->last = mast->orig_r->index;
2562         /*
2563          * The node may not contain the value so set slot to ensure all
2564          * of the nodes contents are freed or destroyed.
2565          */
2566         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_r->node);
2567         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2568         /* Set up the left side of things */
2569         mast->orig_l->offset = 0;
2570         mast->orig_l->index = mast->l->min;
2571         wr_mas.mas = mast->orig_l;
2572         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2573         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2574
2575         mast->bn->type = wr_mas.type;
2576 }
2577
2578 /*
2579  * mas_new_ma_node() - Create and return a new maple node.  Helper function.
2580  * @mas: the maple state with the allocations.
2581  * @b_node: the maple_big_node with the type encoding.
2582  *
2583  * Use the node type from the maple_big_node to allocate a new node from the
2584  * ma_state.  This function exists mainly for code readability.
2585  *
2586  * Return: A new maple encoded node
2587  */
2588 static inline struct maple_enode
2589 *mas_new_ma_node(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
2590 {
2591         return mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)), b_node->type);
2592 }
2593
2594 /*
2595  * mas_mab_to_node() - Set up right and middle nodes
2596  *
2597  * @mas: the maple state that contains the allocations.
2598  * @b_node: the node which contains the data.
2599  * @left: The pointer which will have the left node
2600  * @right: The pointer which may have the right node
2601  * @middle: the pointer which may have the middle node (rare)
2602  * @mid_split: the split location for the middle node
2603  *
2604  * Return: the split of left.
2605  */
2606 static inline unsigned char mas_mab_to_node(struct ma_state *mas,
2607         struct maple_big_node *b_node, struct maple_enode **left,
2608         struct maple_enode **right, struct maple_enode **middle,
2609         unsigned char *mid_split, unsigned long min)
2610 {
2611         unsigned char split = 0;
2612         unsigned char slot_count = mt_slots[b_node->type];
2613
2614         *left = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2615         *right = NULL;
2616         *middle = NULL;
2617         *mid_split = 0;
2618
2619         if (b_node->b_end < slot_count) {
2620                 split = b_node->b_end;
2621         } else {
2622                 split = mab_calc_split(mas, b_node, mid_split, min);
2623                 *right = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2624         }
2625
2626         if (*mid_split)
2627                 *middle = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2628
2629         return split;
2630
2631 }
2632
2633 /*
2634  * mab_set_b_end() - Add entry to b_node at b_node->b_end and increment the end
2635  * pointer.
2636  * @b_node - the big node to add the entry
2637  * @mas - the maple state to get the pivot (mas->max)
2638  * @entry - the entry to add, if NULL nothing happens.
2639  */
2640 static inline void mab_set_b_end(struct maple_big_node *b_node,
2641                                  struct ma_state *mas,
2642                                  void *entry)
2643 {
2644         if (!entry)
2645                 return;
2646
2647         b_node->slot[b_node->b_end] = entry;
2648         if (mt_is_alloc(mas->tree))
2649                 b_node->gap[b_node->b_end] = mas_max_gap(mas);
2650         b_node->pivot[b_node->b_end++] = mas->max;
2651 }
2652
2653 /*
2654  * mas_set_split_parent() - combine_then_separate helper function.  Sets the parent
2655  * of @mas->node to either @left or @right, depending on @slot and @split
2656  *
2657  * @mas - the maple state with the node that needs a parent
2658  * @left - possible parent 1
2659  * @right - possible parent 2
2660  * @slot - the slot the mas->node was placed
2661  * @split - the split location between @left and @right
2662  */
2663 static inline void mas_set_split_parent(struct ma_state *mas,
2664                                         struct maple_enode *left,
2665                                         struct maple_enode *right,
2666                                         unsigned char *slot, unsigned char split)
2667 {
2668         if (mas_is_none(mas))
2669                 return;
2670
2671         if ((*slot) <= split)
2672                 mte_set_parent(mas->node, left, *slot);
2673         else if (right)
2674                 mte_set_parent(mas->node, right, (*slot) - split - 1);
2675
2676         (*slot)++;
2677 }
2678
2679 /*
2680  * mte_mid_split_check() - Check if the next node passes the mid-split
2681  * @**l: Pointer to left encoded maple node.
2682  * @**m: Pointer to middle encoded maple node.
2683  * @**r: Pointer to right encoded maple node.
2684  * @slot: The offset
2685  * @*split: The split location.
2686  * @mid_split: The middle split.
2687  */
2688 static inline void mte_mid_split_check(struct maple_enode **l,
2689                                        struct maple_enode **r,
2690                                        struct maple_enode *right,
2691                                        unsigned char slot,
2692                                        unsigned char *split,
2693                                        unsigned char mid_split)
2694 {
2695         if (*r == right)
2696                 return;
2697
2698         if (slot < mid_split)
2699                 return;
2700
2701         *l = *r;
2702         *r = right;
2703         *split = mid_split;
2704 }
2705
2706 /*
2707  * mast_set_split_parents() - Helper function to set three nodes parents.  Slot
2708  * is taken from @mast->l.
2709  * @mast - the maple subtree state
2710  * @left - the left node
2711  * @right - the right node
2712  * @split - the split location.
2713  */
2714 static inline void mast_set_split_parents(struct maple_subtree_state *mast,
2715                                           struct maple_enode *left,
2716                                           struct maple_enode *middle,
2717                                           struct maple_enode *right,
2718                                           unsigned char split,
2719                                           unsigned char mid_split)
2720 {
2721         unsigned char slot;
2722         struct maple_enode *l = left;
2723         struct maple_enode *r = right;
2724
2725         if (mas_is_none(mast->l))
2726                 return;
2727
2728         if (middle)
2729                 r = middle;
2730
2731         slot = mast->l->offset;
2732
2733         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2734         mas_set_split_parent(mast->l, l, r, &slot, split);
2735
2736         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2737         mas_set_split_parent(mast->m, l, r, &slot, split);
2738
2739         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2740         mas_set_split_parent(mast->r, l, r, &slot, split);
2741 }
2742
2743 /*
2744  * mas_wmb_replace() - Write memory barrier and replace
2745  * @mas: The maple state
2746  * @free: the maple topiary list of nodes to free
2747  * @destroy: The maple topiary list of nodes to destroy (walk and free)
2748  *
2749  * Updates gap as necessary.
2750  */
2751 static inline void mas_wmb_replace(struct ma_state *mas,
2752                                    struct ma_topiary *free,
2753                                    struct ma_topiary *destroy)
2754 {
2755         /* All nodes must see old data as dead prior to replacing that data */
2756         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
2757
2758         /* Insert the new data in the tree */
2759         mas_replace(mas, true);
2760
2761         if (!mte_is_leaf(mas->node))
2762                 mas_descend_adopt(mas);
2763
2764         mas_mat_free(mas, free);
2765
2766         if (destroy)
2767                 mas_mat_destroy(mas, destroy);
2768
2769         if (mte_is_leaf(mas->node))
2770                 return;
2771
2772         mas_update_gap(mas);
2773 }
2774
2775 /*
2776  * mast_new_root() - Set a new tree root during subtree creation
2777  * @mast: The maple subtree state
2778  * @mas: The maple state
2779  */
2780 static inline void mast_new_root(struct maple_subtree_state *mast,
2781                                  struct ma_state *mas)
2782 {
2783         mas_mn(mast->l)->parent =
2784                 ma_parent_ptr(((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
2785         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node) &&
2786             !mte_is_root(mast->orig_l->node)) {
2787                 do {
2788                         mast_ascend_free(mast);
2789                         mast_topiary(mast);
2790                 } while (!mte_is_root(mast->orig_l->node));
2791         }
2792         if ((mast->orig_l->node != mas->node) &&
2793                    (mast->l->depth > mas_mt_height(mas))) {
2794                 mat_add(mast->free, mas->node);
2795         }
2796 }
2797
2798 /*
2799  * mast_cp_to_nodes() - Copy data out to nodes.
2800  * @mast: The maple subtree state
2801  * @left: The left encoded maple node
2802  * @middle: The middle encoded maple node
2803  * @right: The right encoded maple node
2804  * @split: The location to split between left and (middle ? middle : right)
2805  * @mid_split: The location to split between middle and right.
2806  */
2807 static inline void mast_cp_to_nodes(struct maple_subtree_state *mast,
2808         struct maple_enode *left, struct maple_enode *middle,
2809         struct maple_enode *right, unsigned char split, unsigned char mid_split)
2810 {
2811         bool new_lmax = true;
2812
2813         mast->l->node = mte_node_or_none(left);
2814         mast->m->node = mte_node_or_none(middle);
2815         mast->r->node = mte_node_or_none(right);
2816
2817         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2818         if (split == mast->bn->b_end) {
2819                 mast->l->max = mast->orig_r->max;
2820                 new_lmax = false;
2821         }
2822
2823         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, new_lmax);
2824
2825         if (middle) {
2826                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mid_split, mast->m, true);
2827                 mast->m->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2828                 split = mid_split;
2829         }
2830
2831         mast->r->max = mast->orig_r->max;
2832         if (right) {
2833                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mast->bn->b_end, mast->r, false);
2834                 mast->r->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2835         }
2836 }
2837
2838 /*
2839  * mast_combine_cp_left - Copy in the original left side of the tree into the
2840  * combined data set in the maple subtree state big node.
2841  * @mast: The maple subtree state
2842  */
2843 static inline void mast_combine_cp_left(struct maple_subtree_state *mast)
2844 {
2845         unsigned char l_slot = mast->orig_l->offset;
2846
2847         if (!l_slot)
2848                 return;
2849
2850         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, l_slot - 1, mast->bn, 0);
2851 }
2852
2853 /*
2854  * mast_combine_cp_right: Copy in the original right side of the tree into the
2855  * combined data set in the maple subtree state big node.
2856  * @mast: The maple subtree state
2857  */
2858 static inline void mast_combine_cp_right(struct maple_subtree_state *mast)
2859 {
2860         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] >= mast->orig_r->max)
2861                 return;
2862
2863         mas_mab_cp(mast->orig_r, mast->orig_r->offset + 1,
2864                    mt_slot_count(mast->orig_r->node), mast->bn,
2865                    mast->bn->b_end);
2866         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2867 }
2868
2869 /*
2870  * mast_sufficient: Check if the maple subtree state has enough data in the big
2871  * node to create at least one sufficient node
2872  * @mast: the maple subtree state
2873  */
2874 static inline bool mast_sufficient(struct maple_subtree_state *mast)
2875 {
2876         if (mast->bn->b_end > mt_min_slot_count(mast->orig_l->node))
2877                 return true;
2878
2879         return false;
2880 }
2881
2882 /*
2883  * mast_overflow: Check if there is too much data in the subtree state for a
2884  * single node.
2885  * @mast: The maple subtree state
2886  */
2887 static inline bool mast_overflow(struct maple_subtree_state *mast)
2888 {
2889         if (mast->bn->b_end >= mt_slot_count(mast->orig_l->node))
2890                 return true;
2891
2892         return false;
2893 }
2894
2895 static inline void *mtree_range_walk(struct ma_state *mas)
2896 {
2897         unsigned long *pivots;
2898         unsigned char offset;
2899         struct maple_node *node;
2900         struct maple_enode *next, *last;
2901         enum maple_type type;
2902         void __rcu **slots;
2903         unsigned char end;
2904         unsigned long max, min;
2905         unsigned long prev_max, prev_min;
2906
2907         next = mas->node;
2908         min = mas->min;
2909         max = mas->max;
2910         do {
2911                 offset = 0;
2912                 last = next;
2913                 node = mte_to_node(next);
2914                 type = mte_node_type(next);
2915                 pivots = ma_pivots(node, type);
2916                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
2917                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2918                         goto dead_node;
2919
2920                 if (pivots[offset] >= mas->index) {
2921                         prev_max = max;
2922                         prev_min = min;
2923                         max = pivots[offset];
2924                         goto next;
2925                 }
2926
2927                 do {
2928                         offset++;
2929                 } while ((offset < end) && (pivots[offset] < mas->index));
2930
2931                 prev_min = min;
2932                 min = pivots[offset - 1] + 1;
2933                 prev_max = max;
2934                 if (likely(offset < end && pivots[offset]))
2935                         max = pivots[offset];
2936
2937 next:
2938                 slots = ma_slots(node, type);
2939                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
2940                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2941                         goto dead_node;
2942         } while (!ma_is_leaf(type));
2943
2944         mas->offset = offset;
2945         mas->index = min;
2946         mas->last = max;
2947         mas->min = prev_min;
2948         mas->max = prev_max;
2949         mas->node = last;
2950         return (void *) next;
2951
2952 dead_node:
2953         mas_reset(mas);
2954         return NULL;
2955 }
2956
2957 /*
2958  * mas_spanning_rebalance() - Rebalance across two nodes which may not be peers.
2959  * @mas: The starting maple state
2960  * @mast: The maple_subtree_state, keeps track of 4 maple states.
2961  * @count: The estimated count of iterations needed.
2962  *
2963  * Follow the tree upwards from @l_mas and @r_mas for @count, or until the root
2964  * is hit.  First @b_node is split into two entries which are inserted into the
2965  * next iteration of the loop.  @b_node is returned populated with the final
2966  * iteration. @mas is used to obtain allocations.  orig_l_mas keeps track of the
2967  * nodes that will remain active by using orig_l_mas->index and orig_l_mas->last
2968  * to account of what has been copied into the new sub-tree.  The update of
2969  * orig_l_mas->last is used in mas_consume to find the slots that will need to
2970  * be either freed or destroyed.  orig_l_mas->depth keeps track of the height of
2971  * the new sub-tree in case the sub-tree becomes the full tree.
2972  *
2973  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
2974  */
2975 static int mas_spanning_rebalance(struct ma_state *mas,
2976                 struct maple_subtree_state *mast, unsigned char count)
2977 {
2978         unsigned char split, mid_split;
2979         unsigned char slot = 0;
2980         struct maple_enode *left = NULL, *middle = NULL, *right = NULL;
2981
2982         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
2983         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
2984         MA_STATE(m_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
2985         MA_TOPIARY(free, mas->tree);
2986         MA_TOPIARY(destroy, mas->tree);
2987
2988         /*
2989          * The tree needs to be rebalanced and leaves need to be kept at the same level.
2990          * Rebalancing is done by use of the ``struct maple_topiary``.
2991          */
2992         mast->l = &l_mas;
2993         mast->m = &m_mas;
2994         mast->r = &r_mas;
2995         mast->free = &free;
2996         mast->destroy = &destroy;
2997         l_mas.node = r_mas.node = m_mas.node = MAS_NONE;
2998
2999         /* Check if this is not root and has sufficient data.  */
3000         if (((mast->orig_l->min != 0) || (mast->orig_r->max != ULONG_MAX)) &&
3001             unlikely(mast->bn->b_end <= mt_min_slots[mast->bn->type]))
3002                 mast_spanning_rebalance(mast);
3003
3004         mast->orig_l->depth = 0;
3005
3006         /*
3007          * Each level of the tree is examined and balanced, pushing data to the left or
3008          * right, or rebalancing against left or right nodes is employed to avoid
3009          * rippling up the tree to limit the amount of churn.  Once a new sub-section of
3010          * the tree is created, there may be a mix of new and old nodes.  The old nodes
3011          * will have the incorrect parent pointers and currently be in two trees: the
3012          * original tree and the partially new tree.  To remedy the parent pointers in
3013          * the old tree, the new data is swapped into the active tree and a walk down
3014          * the tree is performed and the parent pointers are updated.
3015          * See mas_descend_adopt() for more information..
3016          */
3017         while (count--) {
3018                 mast->bn->b_end--;
3019                 mast->bn->type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
3020                 split = mas_mab_to_node(mas, mast->bn, &left, &right, &middle,
3021                                         &mid_split, mast->orig_l->min);
3022                 mast_set_split_parents(mast, left, middle, right, split,
3023                                        mid_split);
3024                 mast_cp_to_nodes(mast, left, middle, right, split, mid_split);
3025
3026                 /*
3027                  * Copy data from next level in the tree to mast->bn from next
3028                  * iteration
3029                  */
3030                 memset(mast->bn, 0, sizeof(struct maple_big_node));
3031                 mast->bn->type = mte_node_type(left);
3032                 mast->orig_l->depth++;
3033
3034                 /* Root already stored in l->node. */
3035                 if (mas_is_root_limits(mast->l))
3036                         goto new_root;
3037
3038                 mast_ascend_free(mast);
3039                 mast_combine_cp_left(mast);
3040                 l_mas.offset = mast->bn->b_end;
3041                 mab_set_b_end(mast->bn, &l_mas, left);
3042                 mab_set_b_end(mast->bn, &m_mas, middle);
3043                 mab_set_b_end(mast->bn, &r_mas, right);
3044
3045                 /* Copy anything necessary out of the right node. */
3046                 mast_combine_cp_right(mast);
3047                 mast_topiary(mast);
3048                 mast->orig_l->last = mast->orig_l->max;
3049
3050                 if (mast_sufficient(mast))
3051                         continue;
3052
3053                 if (mast_overflow(mast))
3054                         continue;
3055
3056                 /* May be a new root stored in mast->bn */
3057                 if (mas_is_root_limits(mast->orig_l))
3058                         break;
3059
3060                 mast_spanning_rebalance(mast);
3061
3062                 /* rebalancing from other nodes may require another loop. */
3063                 if (!count)
3064                         count++;
3065         }
3066
3067         l_mas.node = mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)),
3068                                 mte_node_type(mast->orig_l->node));
3069         mast->orig_l->depth++;
3070         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, &l_mas, true);
3071         mte_set_parent(left, l_mas.node, slot);
3072         if (middle)
3073                 mte_set_parent(middle, l_mas.node, ++slot);
3074
3075         if (right)
3076                 mte_set_parent(right, l_mas.node, ++slot);
3077
3078         if (mas_is_root_limits(mast->l)) {
3079 new_root:
3080                 mast_new_root(mast, mas);
3081         } else {
3082                 mas_mn(&l_mas)->parent = mas_mn(mast->orig_l)->parent;
3083         }
3084
3085         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node))
3086                 mat_add(&free, mast->orig_l->node);
3087
3088         mas->depth = mast->orig_l->depth;
3089         *mast->orig_l = l_mas;
3090         mte_set_node_dead(mas->node);
3091
3092         /* Set up mas for insertion. */
3093         mast->orig_l->depth = mas->depth;
3094         mast->orig_l->alloc = mas->alloc;
3095         *mas = *mast->orig_l;
3096         mas_wmb_replace(mas, &free, &destroy);
3097         mtree_range_walk(mas);
3098         return mast->bn->b_end;
3099 }
3100
3101 /*
3102  * mas_rebalance() - Rebalance a given node.
3103  * @mas: The maple state
3104  * @b_node: The big maple node.
3105  *
3106  * Rebalance two nodes into a single node or two new nodes that are sufficient.
3107  * Continue upwards until tree is sufficient.
3108  *
3109  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3110  */
3111 static inline int mas_rebalance(struct ma_state *mas,
3112                                 struct maple_big_node *b_node)
3113 {
3114         char empty_count = mas_mt_height(mas);
3115         struct maple_subtree_state mast;
3116         unsigned char shift, b_end = ++b_node->b_end;
3117
3118         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3119         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3120
3121         trace_ma_op(__func__, mas);
3122
3123         /*
3124          * Rebalancing occurs if a node is insufficient.  Data is rebalanced
3125          * against the node to the right if it exists, otherwise the node to the
3126          * left of this node is rebalanced against this node.  If rebalancing
3127          * causes just one node to be produced instead of two, then the parent
3128          * is also examined and rebalanced if it is insufficient.  Every level
3129          * tries to combine the data in the same way.  If one node contains the
3130          * entire range of the tree, then that node is used as a new root node.
3131          */
3132         mas_node_count(mas, 1 + empty_count * 3);
3133         if (mas_is_err(mas))
3134                 return 0;
3135
3136         mast.orig_l = &l_mas;
3137         mast.orig_r = &r_mas;
3138         mast.bn = b_node;
3139         mast.bn->type = mte_node_type(mas->node);
3140
3141         l_mas = r_mas = *mas;
3142
3143         if (mas_next_sibling(&r_mas)) {
3144                 mas_mab_cp(&r_mas, 0, mt_slot_count(r_mas.node), b_node, b_end);
3145                 r_mas.last = r_mas.index = r_mas.max;
3146         } else {
3147                 mas_prev_sibling(&l_mas);
3148                 shift = mas_data_end(&l_mas) + 1;
3149                 mab_shift_right(b_node, shift);
3150                 mas->offset += shift;
3151                 mas_mab_cp(&l_mas, 0, shift - 1, b_node, 0);
3152                 b_node->b_end = shift + b_end;
3153                 l_mas.index = l_mas.last = l_mas.min;
3154         }
3155
3156         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, empty_count);
3157 }
3158
3159 /*
3160  * mas_destroy_rebalance() - Rebalance left-most node while destroying the maple
3161  * state.
3162  * @mas: The maple state
3163  * @end: The end of the left-most node.
3164  *
3165  * During a mass-insert event (such as forking), it may be necessary to
3166  * rebalance the left-most node when it is not sufficient.
3167  */
3168 static inline void mas_destroy_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end)
3169 {
3170         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
3171         struct maple_node reuse, *newnode, *parent, *new_left, *left, *node;
3172         struct maple_enode *eparent;
3173         unsigned char offset, tmp, split = mt_slots[mt] / 2;
3174         void __rcu **l_slots, **slots;
3175         unsigned long *l_pivs, *pivs, gap;
3176         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
3177
3178         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3179
3180         l_mas = *mas;
3181         mas_prev_sibling(&l_mas);
3182
3183         /* set up node. */
3184         if (in_rcu) {
3185                 /* Allocate for both left and right as well as parent. */
3186                 mas_node_count(mas, 3);
3187                 if (mas_is_err(mas))
3188                         return;
3189
3190                 newnode = mas_pop_node(mas);
3191         } else {
3192                 newnode = &reuse;
3193         }
3194
3195         node = mas_mn(mas);
3196         newnode->parent = node->parent;
3197         slots = ma_slots(newnode, mt);
3198         pivs = ma_pivots(newnode, mt);
3199         left = mas_mn(&l_mas);
3200         l_slots = ma_slots(left, mt);
3201         l_pivs = ma_pivots(left, mt);
3202         if (!l_slots[split])
3203                 split++;
3204         tmp = mas_data_end(&l_mas) - split;
3205
3206         memcpy(slots, l_slots + split + 1, sizeof(void *) * tmp);
3207         memcpy(pivs, l_pivs + split + 1, sizeof(unsigned long) * tmp);
3208         pivs[tmp] = l_mas.max;
3209         memcpy(slots + tmp, ma_slots(node, mt), sizeof(void *) * end);
3210         memcpy(pivs + tmp, ma_pivots(node, mt), sizeof(unsigned long) * end);
3211
3212         l_mas.max = l_pivs[split];
3213         mas->min = l_mas.max + 1;
3214         eparent = mt_mk_node(mte_parent(l_mas.node),
3215                              mas_parent_enum(&l_mas, l_mas.node));
3216         tmp += end;
3217         if (!in_rcu) {
3218                 unsigned char max_p = mt_pivots[mt];
3219                 unsigned char max_s = mt_slots[mt];
3220
3221                 if (tmp < max_p)
3222                         memset(pivs + tmp, 0,
3223                                sizeof(unsigned long *) * (max_p - tmp));
3224
3225                 if (tmp < mt_slots[mt])
3226                         memset(slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3227
3228                 memcpy(node, newnode, sizeof(struct maple_node));
3229                 ma_set_meta(node, mt, 0, tmp - 1);
3230                 mte_set_pivot(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node),
3231                               l_pivs[split]);
3232
3233                 /* Remove data from l_pivs. */
3234                 tmp = split + 1;
3235                 memset(l_pivs + tmp, 0, sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3236                 memset(l_slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3237                 ma_set_meta(left, mt, 0, split);
3238
3239                 goto done;
3240         }
3241
3242         /* RCU requires replacing both l_mas, mas, and parent. */
3243         mas->node = mt_mk_node(newnode, mt);
3244         ma_set_meta(newnode, mt, 0, tmp);
3245
3246         new_left = mas_pop_node(mas);
3247         new_left->parent = left->parent;
3248         mt = mte_node_type(l_mas.node);
3249         slots = ma_slots(new_left, mt);
3250         pivs = ma_pivots(new_left, mt);
3251         memcpy(slots, l_slots, sizeof(void *) * split);
3252         memcpy(pivs, l_pivs, sizeof(unsigned long) * split);
3253         ma_set_meta(new_left, mt, 0, split);
3254         l_mas.node = mt_mk_node(new_left, mt);
3255
3256         /* replace parent. */
3257         offset = mte_parent_slot(mas->node);
3258         mt = mas_parent_enum(&l_mas, l_mas.node);
3259         parent = mas_pop_node(mas);
3260         slots = ma_slots(parent, mt);
3261         pivs = ma_pivots(parent, mt);
3262         memcpy(parent, mte_to_node(eparent), sizeof(struct maple_node));
3263         rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
3264         rcu_assign_pointer(slots[offset - 1], l_mas.node);
3265         pivs[offset - 1] = l_mas.max;
3266         eparent = mt_mk_node(parent, mt);
3267 done:
3268         gap = mas_leaf_max_gap(mas);
3269         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(mas->node), gap);
3270         gap = mas_leaf_max_gap(&l_mas);
3271         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node), gap);
3272         mas_ascend(mas);
3273
3274         if (in_rcu)
3275                 mas_replace(mas, false);
3276
3277         mas_update_gap(mas);
3278 }
3279
3280 /*
3281  * mas_split_final_node() - Split the final node in a subtree operation.
3282  * @mast: the maple subtree state
3283  * @mas: The maple state
3284  * @height: The height of the tree in case it's a new root.
3285  */
3286 static inline bool mas_split_final_node(struct maple_subtree_state *mast,
3287                                         struct ma_state *mas, int height)
3288 {
3289         struct maple_enode *ancestor;
3290
3291         if (mte_is_root(mas->node)) {
3292                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
3293                         mast->bn->type = maple_arange_64;
3294                 else
3295                         mast->bn->type = maple_range_64;
3296                 mas->depth = height;
3297         }
3298         /*
3299          * Only a single node is used here, could be root.
3300          * The Big_node data should just fit in a single node.
3301          */
3302         ancestor = mas_new_ma_node(mas, mast->bn);
3303         mte_set_parent(mast->l->node, ancestor, mast->l->offset);
3304         mte_set_parent(mast->r->node, ancestor, mast->r->offset);
3305         mte_to_node(ancestor)->parent = mas_mn(mas)->parent;
3306
3307         mast->l->node = ancestor;
3308         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, mast->l, true);
3309         mas->offset = mast->bn->b_end - 1;
3310         return true;
3311 }
3312
3313 /*
3314  * mast_fill_bnode() - Copy data into the big node in the subtree state
3315  * @mast: The maple subtree state
3316  * @mas: the maple state
3317  * @skip: The number of entries to skip for new nodes insertion.
3318  */
3319 static inline void mast_fill_bnode(struct maple_subtree_state *mast,
3320                                          struct ma_state *mas,
3321                                          unsigned char skip)
3322 {
3323         bool cp = true;
3324         struct maple_enode *old = mas->node;
3325         unsigned char split;
3326
3327         memset(mast->bn->gap, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->gap));
3328         memset(mast->bn->slot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->slot));
3329         memset(mast->bn->pivot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->pivot));
3330         mast->bn->b_end = 0;
3331
3332         if (mte_is_root(mas->node)) {
3333                 cp = false;
3334         } else {
3335                 mas_ascend(mas);
3336                 mat_add(mast->free, old);
3337                 mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3338         }
3339
3340         if (cp && mast->l->offset)
3341                 mas_mab_cp(mas, 0, mast->l->offset - 1, mast->bn, 0);
3342
3343         split = mast->bn->b_end;
3344         mab_set_b_end(mast->bn, mast->l, mast->l->node);
3345         mast->r->offset = mast->bn->b_end;
3346         mab_set_b_end(mast->bn, mast->r, mast->r->node);
3347         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] == mas->max)
3348                 cp = false;
3349
3350         if (cp)
3351                 mas_mab_cp(mas, split + skip, mt_slot_count(mas->node) - 1,
3352                            mast->bn, mast->bn->b_end);
3353
3354         mast->bn->b_end--;
3355         mast->bn->type = mte_node_type(mas->node);
3356 }
3357
3358 /*
3359  * mast_split_data() - Split the data in the subtree state big node into regular
3360  * nodes.
3361  * @mast: The maple subtree state
3362  * @mas: The maple state
3363  * @split: The location to split the big node
3364  */
3365 static inline void mast_split_data(struct maple_subtree_state *mast,
3366            struct ma_state *mas, unsigned char split)
3367 {
3368         unsigned char p_slot;
3369
3370         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, true);
3371         mte_set_pivot(mast->r->node, 0, mast->r->max);
3372         mab_mas_cp(mast->bn, split + 1, mast->bn->b_end, mast->r, false);
3373         mast->l->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3374         mast->l->max = mast->bn->pivot[split];
3375         mast->r->min = mast->l->max + 1;
3376         if (mte_is_leaf(mas->node))
3377                 return;
3378
3379         p_slot = mast->orig_l->offset;
3380         mas_set_split_parent(mast->orig_l, mast->l->node, mast->r->node,
3381                              &p_slot, split);
3382         mas_set_split_parent(mast->orig_r, mast->l->node, mast->r->node,
3383                              &p_slot, split);
3384 }
3385
3386 /*
3387  * mas_push_data() - Instead of splitting a node, it is beneficial to push the
3388  * data to the right or left node if there is room.
3389  * @mas: The maple state
3390  * @height: The current height of the maple state
3391  * @mast: The maple subtree state
3392  * @left: Push left or not.
3393  *
3394  * Keeping the height of the tree low means faster lookups.
3395  *
3396  * Return: True if pushed, false otherwise.
3397  */
3398 static inline bool mas_push_data(struct ma_state *mas, int height,
3399                                  struct maple_subtree_state *mast, bool left)
3400 {
3401         unsigned char slot_total = mast->bn->b_end;
3402         unsigned char end, space, split;
3403
3404         MA_STATE(tmp_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3405         tmp_mas = *mas;
3406         tmp_mas.depth = mast->l->depth;
3407
3408         if (left && !mas_prev_sibling(&tmp_mas))
3409                 return false;
3410         else if (!left && !mas_next_sibling(&tmp_mas))
3411                 return false;
3412
3413         end = mas_data_end(&tmp_mas);
3414         slot_total += end;
3415         space = 2 * mt_slot_count(mas->node) - 2;
3416         /* -2 instead of -1 to ensure there isn't a triple split */
3417         if (ma_is_leaf(mast->bn->type))
3418                 space--;
3419
3420         if (mas->max == ULONG_MAX)
3421                 space--;
3422
3423         if (slot_total >= space)
3424                 return false;
3425
3426         /* Get the data; Fill mast->bn */
3427         mast->bn->b_end++;
3428         if (left) {
3429                 mab_shift_right(mast->bn, end + 1);
3430                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, 0);
3431                 mast->bn->b_end = slot_total + 1;
3432         } else {
3433                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, mast->bn->b_end);
3434         }
3435
3436         /* Configure mast for splitting of mast->bn */
3437         split = mt_slots[mast->bn->type] - 2;
3438         if (left) {
3439                 /*  Switch mas to prev node  */
3440                 mat_add(mast->free, mas->node);
3441                 *mas = tmp_mas;
3442                 /* Start using mast->l for the left side. */
3443                 tmp_mas.node = mast->l->node;
3444                 *mast->l = tmp_mas;
3445         } else {
3446                 mat_add(mast->free, tmp_mas.node);
3447                 tmp_mas.node = mast->r->node;
3448                 *mast->r = tmp_mas;
3449                 split = slot_total - split;
3450         }
3451         split = mab_no_null_split(mast->bn, split, mt_slots[mast->bn->type]);
3452         /* Update parent slot for split calculation. */
3453         if (left)
3454                 mast->orig_l->offset += end + 1;
3455
3456         mast_split_data(mast, mas, split);
3457         mast_fill_bnode(mast, mas, 2);
3458         mas_split_final_node(mast, mas, height + 1);
3459         return true;
3460 }
3461
3462 /*
3463  * mas_split() - Split data that is too big for one node into two.
3464  * @mas: The maple state
3465  * @b_node: The maple big node
3466  * Return: 1 on success, 0 on failure.
3467  */
3468 static int mas_split(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
3469 {
3470
3471         struct maple_subtree_state mast;
3472         int height = 0;
3473         unsigned char mid_split, split = 0;
3474
3475         /*
3476          * Splitting is handled differently from any other B-tree; the Maple
3477          * Tree splits upwards.  Splitting up means that the split operation
3478          * occurs when the walk of the tree hits the leaves and not on the way
3479          * down.  The reason for splitting up is that it is impossible to know
3480          * how much space will be needed until the leaf is (or leaves are)
3481          * reached.  Since overwriting data is allowed and a range could
3482          * overwrite more than one range or result in changing one entry into 3
3483          * entries, it is impossible to know if a split is required until the
3484          * data is examined.
3485          *
3486          * Splitting is a balancing act between keeping allocations to a minimum
3487          * and avoiding a 'jitter' event where a tree is expanded to make room
3488          * for an entry followed by a contraction when the entry is removed.  To
3489          * accomplish the balance, there are empty slots remaining in both left
3490          * and right nodes after a split.
3491          */
3492         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3493         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3494         MA_STATE(prev_l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3495         MA_STATE(prev_r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3496         MA_TOPIARY(mat, mas->tree);
3497
3498         trace_ma_op(__func__, mas);
3499         mas->depth = mas_mt_height(mas);
3500         /* Allocation failures will happen early. */
3501         mas_node_count(mas, 1 + mas->depth * 2);
3502         if (mas_is_err(mas))
3503                 return 0;
3504
3505         mast.l = &l_mas;
3506         mast.r = &r_mas;
3507         mast.orig_l = &prev_l_mas;
3508         mast.orig_r = &prev_r_mas;
3509         mast.free = &mat;
3510         mast.bn = b_node;
3511
3512         while (height++ <= mas->depth) {
3513                 if (mt_slots[b_node->type] > b_node->b_end) {
3514                         mas_split_final_node(&mast, mas, height);
3515                         break;
3516                 }
3517
3518                 l_mas = r_mas = *mas;
3519                 l_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3520                 r_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3521                 /*
3522                  * Another way that 'jitter' is avoided is to terminate a split up early if the
3523                  * left or right node has space to spare.  This is referred to as "pushing left"
3524                  * or "pushing right" and is similar to the B* tree, except the nodes left or
3525                  * right can rarely be reused due to RCU, but the ripple upwards is halted which
3526                  * is a significant savings.
3527                  */
3528                 /* Try to push left. */
3529                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, true))
3530                         break;
3531
3532                 /* Try to push right. */
3533                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, false))
3534                         break;
3535
3536                 split = mab_calc_split(mas, b_node, &mid_split, prev_l_mas.min);
3537                 mast_split_data(&mast, mas, split);
3538                 /*
3539                  * Usually correct, mab_mas_cp in the above call overwrites
3540                  * r->max.
3541                  */
3542                 mast.r->max = mas->max;
3543                 mast_fill_bnode(&mast, mas, 1);
3544                 prev_l_mas = *mast.l;
3545                 prev_r_mas = *mast.r;
3546         }
3547
3548         /* Set the original node as dead */
3549         mat_add(mast.free, mas->node);
3550         mas->node = l_mas.node;
3551         mas_wmb_replace(mas, mast.free, NULL);
3552         mtree_range_walk(mas);
3553         return 1;
3554 }
3555
3556 /*
3557  * mas_reuse_node() - Reuse the node to store the data.
3558  * @wr_mas: The maple write state
3559  * @bn: The maple big node
3560  * @end: The end of the data.
3561  *
3562  * Will always return false in RCU mode.
3563  *
3564  * Return: True if node was reused, false otherwise.
3565  */
3566 static inline bool mas_reuse_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3567                           struct maple_big_node *bn, unsigned char end)
3568 {
3569         /* Need to be rcu safe. */
3570         if (mt_in_rcu(wr_mas->mas->tree))
3571                 return false;
3572
3573         if (end > bn->b_end) {
3574                 int clear = mt_slots[wr_mas->type] - bn->b_end;
3575
3576                 memset(wr_mas->slots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear--);
3577                 memset(wr_mas->pivots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear);
3578         }
3579         mab_mas_cp(bn, 0, bn->b_end, wr_mas->mas, false);
3580         return true;
3581 }
3582
3583 /*
3584  * mas_commit_b_node() - Commit the big node into the tree.
3585  * @wr_mas: The maple write state
3586  * @b_node: The maple big node
3587  * @end: The end of the data.
3588  */
3589 static inline int mas_commit_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3590                             struct maple_big_node *b_node, unsigned char end)
3591 {
3592         struct maple_node *node;
3593         unsigned char b_end = b_node->b_end;
3594         enum maple_type b_type = b_node->type;
3595
3596         if ((b_end < mt_min_slots[b_type]) &&
3597             (!mte_is_root(wr_mas->mas->node)) &&
3598             (mas_mt_height(wr_mas->mas) > 1))
3599                 return mas_rebalance(wr_mas->mas, b_node);
3600
3601         if (b_end >= mt_slots[b_type])
3602                 return mas_split(wr_mas->mas, b_node);
3603
3604         if (mas_reuse_node(wr_mas, b_node, end))
3605                 goto reuse_node;
3606
3607         mas_node_count(wr_mas->mas, 1);
3608         if (mas_is_err(wr_mas->mas))
3609                 return 0;
3610
3611         node = mas_pop_node(wr_mas->mas);
3612         node->parent = mas_mn(wr_mas->mas)->parent;
3613         wr_mas->mas->node = mt_mk_node(node, b_type);
3614         mab_mas_cp(b_node, 0, b_end, wr_mas->mas, false);
3615         mas_replace(wr_mas->mas, false);
3616 reuse_node:
3617         mas_update_gap(wr_mas->mas);
3618         return 1;
3619 }
3620
3621 /*
3622  * mas_root_expand() - Expand a root to a node
3623  * @mas: The maple state
3624  * @entry: The entry to store into the tree
3625  */
3626 static inline int mas_root_expand(struct ma_state *mas, void *entry)
3627 {
3628         void *contents = mas_root_locked(mas);
3629         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3630         struct maple_node *node;
3631         void __rcu **slots;
3632         unsigned long *pivots;
3633         int slot = 0;
3634
3635         mas_node_count(mas, 1);
3636         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
3637                 return 0;
3638
3639         node = mas_pop_node(mas);
3640         pivots = ma_pivots(node, type);
3641         slots = ma_slots(node, type);
3642         node->parent = ma_parent_ptr(
3643                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3644         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3645
3646         if (mas->index) {
3647                 if (contents) {
3648                         rcu_assign_pointer(slots[slot], contents);
3649                         if (likely(mas->index > 1))
3650                                 slot++;
3651                 }
3652                 pivots[slot++] = mas->index - 1;
3653         }
3654
3655         rcu_assign_pointer(slots[slot], entry);
3656         mas->offset = slot;
3657         pivots[slot] = mas->last;
3658         if (mas->last != ULONG_MAX)
3659                 slot++;
3660         mas->depth = 1;
3661         mas_set_height(mas);
3662
3663         /* swap the new root into the tree */
3664         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3665         ma_set_meta(node, maple_leaf_64, 0, slot);
3666         return slot;
3667 }
3668
3669 static inline void mas_store_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3670 {
3671         if (likely((mas->last != 0) || (mas->index != 0)))
3672                 mas_root_expand(mas, entry);
3673         else if (((unsigned long) (entry) & 3) == 2)
3674                 mas_root_expand(mas, entry);
3675         else {
3676                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3677                 mas->node = MAS_START;
3678         }
3679 }
3680
3681 /*
3682  * mas_is_span_wr() - Check if the write needs to be treated as a write that
3683  * spans the node.
3684  * @mas: The maple state
3685  * @piv: The pivot value being written
3686  * @type: The maple node type
3687  * @entry: The data to write
3688  *
3689  * Spanning writes are writes that start in one node and end in another OR if
3690  * the write of a %NULL will cause the node to end with a %NULL.
3691  *
3692  * Return: True if this is a spanning write, false otherwise.
3693  */
3694 static bool mas_is_span_wr(struct ma_wr_state *wr_mas)
3695 {
3696         unsigned long max;
3697         unsigned long last = wr_mas->mas->last;
3698         unsigned long piv = wr_mas->r_max;
3699         enum maple_type type = wr_mas->type;
3700         void *entry = wr_mas->entry;
3701
3702         /* Contained in this pivot */
3703         if (piv > last)
3704                 return false;
3705
3706         max = wr_mas->mas->max;
3707         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
3708                 /* Fits in the node, but may span slots. */
3709                 if (last < max)
3710                         return false;
3711
3712                 /* Writes to the end of the node but not null. */
3713                 if ((last == max) && entry)
3714                         return false;
3715
3716                 /*
3717                  * Writing ULONG_MAX is not a spanning write regardless of the
3718                  * value being written as long as the range fits in the node.
3719                  */
3720                 if ((last == ULONG_MAX) && (last == max))
3721                         return false;
3722         } else if (piv == last) {
3723                 if (entry)
3724                         return false;
3725
3726                 /* Detect spanning store wr walk */
3727                 if (last == ULONG_MAX)
3728                         return false;
3729         }
3730
3731         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, piv, entry);
3732
3733         return true;
3734 }
3735
3736 static inline void mas_wr_walk_descend(struct ma_wr_state *wr_mas)
3737 {
3738         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
3739         mas_wr_node_walk(wr_mas);
3740         wr_mas->slots = ma_slots(wr_mas->node, wr_mas->type);
3741 }
3742
3743 static inline void mas_wr_walk_traverse(struct ma_wr_state *wr_mas)
3744 {
3745         wr_mas->mas->max = wr_mas->r_max;
3746         wr_mas->mas->min = wr_mas->r_min;
3747         wr_mas->mas->node = wr_mas->content;
3748         wr_mas->mas->offset = 0;
3749         wr_mas->mas->depth++;
3750 }
3751 /*
3752  * mas_wr_walk() - Walk the tree for a write.
3753  * @wr_mas: The maple write state
3754  *
3755  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
3756  *
3757  * Return: True if it's contained in a node, false on spanning write.
3758  */
3759 static bool mas_wr_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
3760 {
3761         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3762
3763         while (true) {
3764                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3765                 if (unlikely(mas_is_span_wr(wr_mas)))
3766                         return false;
3767
3768                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3769                                                   mas->offset);
3770                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3771                         return true;
3772
3773                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3774         }
3775
3776         return true;
3777 }
3778
3779 static bool mas_wr_walk_index(struct ma_wr_state *wr_mas)
3780 {
3781         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3782
3783         while (true) {
3784                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3785                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3786                                                   mas->offset);
3787                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3788                         return true;
3789                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3790
3791         }
3792         return true;
3793 }
3794 /*
3795  * mas_extend_spanning_null() - Extend a store of a %NULL to include surrounding %NULLs.
3796  * @l_wr_mas: The left maple write state
3797  * @r_wr_mas: The right maple write state
3798  */
3799 static inline void mas_extend_spanning_null(struct ma_wr_state *l_wr_mas,
3800                                             struct ma_wr_state *r_wr_mas)
3801 {
3802         struct ma_state *r_mas = r_wr_mas->mas;
3803         struct ma_state *l_mas = l_wr_mas->mas;
3804         unsigned char l_slot;
3805
3806         l_slot = l_mas->offset;
3807         if (!l_wr_mas->content)
3808                 l_mas->index = l_wr_mas->r_min;
3809
3810         if ((l_mas->index == l_wr_mas->r_min) &&
3811                  (l_slot &&
3812                   !mas_slot_locked(l_mas, l_wr_mas->slots, l_slot - 1))) {
3813                 if (l_slot > 1)
3814                         l_mas->index = l_wr_mas->pivots[l_slot - 2] + 1;
3815                 else
3816                         l_mas->index = l_mas->min;
3817
3818                 l_mas->offset = l_slot - 1;
3819         }
3820
3821         if (!r_wr_mas->content) {
3822                 if (r_mas->last < r_wr_mas->r_max)
3823                         r_mas->last = r_wr_mas->r_max;
3824                 r_mas->offset++;
3825         } else if ((r_mas->last == r_wr_mas->r_max) &&
3826             (r_mas->last < r_mas->max) &&
3827             !mas_slot_locked(r_mas, r_wr_mas->slots, r_mas->offset + 1)) {
3828                 r_mas->last = mas_safe_pivot(r_mas, r_wr_mas->pivots,
3829                                              r_wr_mas->type, r_mas->offset + 1);
3830                 r_mas->offset++;
3831         }
3832 }
3833
3834 static inline void *mas_state_walk(struct ma_state *mas)
3835 {
3836         void *entry;
3837
3838         entry = mas_start(mas);
3839         if (mas_is_none(mas))
3840                 return NULL;
3841
3842         if (mas_is_ptr(mas))
3843                 return entry;
3844
3845         return mtree_range_walk(mas);
3846 }
3847
3848 /*
3849  * mtree_lookup_walk() - Internal quick lookup that does not keep maple state up
3850  * to date.
3851  *
3852  * @mas: The maple state.
3853  *
3854  * Note: Leaves mas in undesirable state.
3855  * Return: The entry for @mas->index or %NULL on dead node.
3856  */
3857 static inline void *mtree_lookup_walk(struct ma_state *mas)
3858 {
3859         unsigned long *pivots;
3860         unsigned char offset;
3861         struct maple_node *node;
3862         struct maple_enode *next;
3863         enum maple_type type;
3864         void __rcu **slots;
3865         unsigned char end;
3866         unsigned long max;
3867
3868         next = mas->node;
3869         max = ULONG_MAX;
3870         do {
3871                 offset = 0;
3872                 node = mte_to_node(next);
3873                 type = mte_node_type(next);
3874                 pivots = ma_pivots(node, type);
3875                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
3876                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3877                         goto dead_node;
3878
3879                 if (pivots[offset] >= mas->index)
3880                         goto next;
3881
3882                 do {
3883                         offset++;
3884                 } while ((offset < end) && (pivots[offset] < mas->index));
3885
3886                 if (likely(offset > end))
3887                         max = pivots[offset];
3888
3889 next:
3890                 slots = ma_slots(node, type);
3891                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
3892                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3893                         goto dead_node;
3894         } while (!ma_is_leaf(type));
3895
3896         return (void *) next;
3897
3898 dead_node:
3899         mas_reset(mas);
3900         return NULL;
3901 }
3902
3903 /*
3904  * mas_new_root() - Create a new root node that only contains the entry passed
3905  * in.
3906  * @mas: The maple state
3907  * @entry: The entry to store.
3908  *
3909  * Only valid when the index == 0 and the last == ULONG_MAX
3910  *
3911  * Return 0 on error, 1 on success.
3912  */
3913 static inline int mas_new_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3914 {
3915         struct maple_enode *root = mas_root_locked(mas);
3916         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3917         struct maple_node *node;
3918         void __rcu **slots;
3919         unsigned long *pivots;
3920
3921         if (!entry && !mas->index && mas->last == ULONG_MAX) {
3922                 mas->depth = 0;
3923                 mas_set_height(mas);
3924                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3925                 mas->node = MAS_START;
3926                 goto done;
3927         }
3928
3929         mas_node_count(mas, 1);
3930         if (mas_is_err(mas))
3931                 return 0;
3932
3933         node = mas_pop_node(mas);
3934         pivots = ma_pivots(node, type);
3935         slots = ma_slots(node, type);
3936         node->parent = ma_parent_ptr(
3937                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3938         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3939         rcu_assign_pointer(slots[0], entry);
3940         pivots[0] = mas->last;
3941         mas->depth = 1;
3942         mas_set_height(mas);
3943         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3944
3945 done:
3946         if (xa_is_node(root))
3947                 mte_destroy_walk(root, mas->tree);
3948
3949         return 1;
3950 }
3951 /*
3952  * mas_wr_spanning_store() - Create a subtree with the store operation completed
3953  * and new nodes where necessary, then place the sub-tree in the actual tree.
3954  * Note that mas is expected to point to the node which caused the store to
3955  * span.
3956  * @wr_mas: The maple write state
3957  *
3958  * Return: 0 on error, positive on success.
3959  */
3960 static inline int mas_wr_spanning_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
3961 {
3962         struct maple_subtree_state mast;
3963         struct maple_big_node b_node;
3964         struct ma_state *mas;
3965         unsigned char height;
3966
3967         /* Left and Right side of spanning store */
3968         MA_STATE(l_mas, NULL, 0, 0);
3969         MA_STATE(r_mas, NULL, 0, 0);
3970
3971         MA_WR_STATE(r_wr_mas, &r_mas, wr_mas->entry);
3972         MA_WR_STATE(l_wr_mas, &l_mas, wr_mas->entry);
3973
3974         /*
3975          * A store operation that spans multiple nodes is called a spanning
3976          * store and is handled early in the store call stack by the function
3977          * mas_is_span_wr().  When a spanning store is identified, the maple
3978          * state is duplicated.  The first maple state walks the left tree path
3979          * to ``index``, the duplicate walks the right tree path to ``last``.
3980          * The data in the two nodes are combined into a single node, two nodes,
3981          * or possibly three nodes (see the 3-way split above).  A ``NULL``
3982          * written to the last entry of a node is considered a spanning store as
3983          * a rebalance is required for the operation to complete and an overflow
3984          * of data may happen.
3985          */
3986         mas = wr_mas->mas;
3987         trace_ma_op(__func__, mas);
3988
3989         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX))
3990                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
3991         /*
3992          * Node rebalancing may occur due to this store, so there may be three new
3993          * entries per level plus a new root.
3994          */
3995         height = mas_mt_height(mas);
3996         mas_node_count(mas, 1 + height * 3);
3997         if (mas_is_err(mas))
3998                 return 0;
3999
4000         /*
4001          * Set up right side.  Need to get to the next offset after the spanning
4002          * store to ensure it's not NULL and to combine both the next node and
4003          * the node with the start together.
4004          */
4005         r_mas = *mas;
4006         /* Avoid overflow, walk to next slot in the tree. */
4007         if (r_mas.last + 1)
4008                 r_mas.last++;
4009
4010         r_mas.index = r_mas.last;
4011         mas_wr_walk_index(&r_wr_mas);
4012         r_mas.last = r_mas.index = mas->last;
4013
4014         /* Set up left side. */
4015         l_mas = *mas;
4016         mas_wr_walk_index(&l_wr_mas);
4017
4018         if (!wr_mas->entry) {
4019                 mas_extend_spanning_null(&l_wr_mas, &r_wr_mas);
4020                 mas->offset = l_mas.offset;
4021                 mas->index = l_mas.index;
4022                 mas->last = l_mas.last = r_mas.last;
4023         }
4024
4025         /* expanding NULLs may make this cover the entire range */
4026         if (!l_mas.index && r_mas.last == ULONG_MAX) {
4027                 mas_set_range(mas, 0, ULONG_MAX);
4028                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4029         }
4030
4031         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4032         /* Copy l_mas and store the value in b_node. */
4033         mas_store_b_node(&l_wr_mas, &b_node, l_wr_mas.node_end);
4034         /* Copy r_mas into b_node. */
4035         if (r_mas.offset <= r_wr_mas.node_end)
4036                 mas_mab_cp(&r_mas, r_mas.offset, r_wr_mas.node_end,
4037                            &b_node, b_node.b_end + 1);
4038         else
4039                 b_node.b_end++;
4040
4041         /* Stop spanning searches by searching for just index. */
4042         l_mas.index = l_mas.last = mas->index;
4043
4044         mast.bn = &b_node;
4045         mast.orig_l = &l_mas;
4046         mast.orig_r = &r_mas;
4047         /* Combine l_mas and r_mas and split them up evenly again. */
4048         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, height + 1);
4049 }
4050
4051 /*
4052  * mas_wr_node_store() - Attempt to store the value in a node
4053  * @wr_mas: The maple write state
4054  *
4055  * Attempts to reuse the node, but may allocate.
4056  *
4057  * Return: True if stored, false otherwise
4058  */
4059 static inline bool mas_wr_node_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4060 {
4061         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4062         void __rcu **dst_slots;
4063         unsigned long *dst_pivots;
4064         unsigned char dst_offset;
4065         unsigned char new_end = wr_mas->node_end;
4066         unsigned char offset;
4067         unsigned char node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4068         struct maple_node reuse, *newnode;
4069         unsigned char copy_size, max_piv = mt_pivots[wr_mas->type];
4070         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
4071
4072         offset = mas->offset;
4073         if (mas->last == wr_mas->r_max) {
4074                 /* runs right to the end of the node */
4075                 if (mas->last == mas->max)
4076                         new_end = offset;
4077                 /* don't copy this offset */
4078                 wr_mas->offset_end++;
4079         } else if (mas->last < wr_mas->r_max) {
4080                 /* new range ends in this range */
4081                 if (unlikely(wr_mas->r_max == ULONG_MAX))
4082                         mas_bulk_rebalance(mas, wr_mas->node_end, wr_mas->type);
4083
4084                 new_end++;
4085         } else {
4086                 if (wr_mas->end_piv == mas->last)
4087                         wr_mas->offset_end++;
4088
4089                 new_end -= wr_mas->offset_end - offset - 1;
4090         }
4091
4092         /* new range starts within a range */
4093         if (wr_mas->r_min < mas->index)
4094                 new_end++;
4095
4096         /* Not enough room */
4097         if (new_end >= node_slots)
4098                 return false;
4099
4100         /* Not enough data. */
4101         if (!mte_is_root(mas->node) && (new_end <= mt_min_slots[wr_mas->type]) &&
4102             !(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
4103                 return false;
4104
4105         /* set up node. */
4106         if (in_rcu) {
4107                 mas_node_count(mas, 1);
4108                 if (mas_is_err(mas))
4109                         return false;
4110
4111                 newnode = mas_pop_node(mas);
4112         } else {
4113                 memset(&reuse, 0, sizeof(struct maple_node));
4114                 newnode = &reuse;
4115         }
4116
4117         newnode->parent = mas_mn(mas)->parent;
4118         dst_pivots = ma_pivots(newnode, wr_mas->type);
4119         dst_slots = ma_slots(newnode, wr_mas->type);
4120         /* Copy from start to insert point */
4121         memcpy(dst_pivots, wr_mas->pivots, sizeof(unsigned long) * (offset + 1));
4122         memcpy(dst_slots, wr_mas->slots, sizeof(void *) * (offset + 1));
4123         dst_offset = offset;
4124
4125         /* Handle insert of new range starting after old range */
4126         if (wr_mas->r_min < mas->index) {
4127                 mas->offset++;
4128                 rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->content);
4129                 dst_pivots[dst_offset++] = mas->index - 1;
4130         }
4131
4132         /* Store the new entry and range end. */
4133         if (dst_offset < max_piv)
4134                 dst_pivots[dst_offset] = mas->last;
4135         mas->offset = dst_offset;
4136         rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->entry);
4137
4138         /*
4139          * this range wrote to the end of the node or it overwrote the rest of
4140          * the data
4141          */
4142         if (wr_mas->offset_end > wr_mas->node_end || mas->last >= mas->max) {
4143                 new_end = dst_offset;
4144                 goto done;
4145         }
4146
4147         dst_offset++;
4148         /* Copy to the end of node if necessary. */
4149         copy_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + 1;
4150         memcpy(dst_slots + dst_offset, wr_mas->slots + wr_mas->offset_end,
4151                sizeof(void *) * copy_size);
4152         if (dst_offset < max_piv) {
4153                 if (copy_size > max_piv - dst_offset)
4154                         copy_size = max_piv - dst_offset;
4155
4156                 memcpy(dst_pivots + dst_offset,
4157                        wr_mas->pivots + wr_mas->offset_end,
4158                        sizeof(unsigned long) * copy_size);
4159         }
4160
4161         if ((wr_mas->node_end == node_slots - 1) && (new_end < node_slots - 1))
4162                 dst_pivots[new_end] = mas->max;
4163
4164 done:
4165         mas_leaf_set_meta(mas, newnode, dst_pivots, maple_leaf_64, new_end);
4166         if (in_rcu) {
4167                 mas->node = mt_mk_node(newnode, wr_mas->type);
4168                 mas_replace(mas, false);
4169         } else {
4170                 memcpy(wr_mas->node, newnode, sizeof(struct maple_node));
4171         }
4172         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4173         mas_update_gap(mas);
4174         return true;
4175 }
4176
4177 /*
4178  * mas_wr_slot_store: Attempt to store a value in a slot.
4179  * @wr_mas: the maple write state
4180  *
4181  * Return: True if stored, false otherwise
4182  */
4183 static inline bool mas_wr_slot_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4184 {
4185         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4186         unsigned long lmax; /* Logical max. */
4187         unsigned char offset = mas->offset;
4188
4189         if ((wr_mas->r_max > mas->last) && ((wr_mas->r_min != mas->index) ||
4190                                   (offset != wr_mas->node_end)))
4191                 return false;
4192
4193         if (offset == wr_mas->node_end - 1)
4194                 lmax = mas->max;
4195         else
4196                 lmax = wr_mas->pivots[offset + 1];
4197
4198         /* going to overwrite too many slots. */
4199         if (lmax < mas->last)
4200                 return false;
4201
4202         if (wr_mas->r_min == mas->index) {
4203                 /* overwriting two or more ranges with one. */
4204                 if (lmax == mas->last)
4205                         return false;
4206
4207                 /* Overwriting all of offset and a portion of offset + 1. */
4208                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset], wr_mas->entry);
4209                 wr_mas->pivots[offset] = mas->last;
4210                 goto done;
4211         }
4212
4213         /* Doesn't end on the next range end. */
4214         if (lmax != mas->last)
4215                 return false;
4216
4217         /* Overwriting a portion of offset and all of offset + 1 */
4218         if ((offset + 1 < mt_pivots[wr_mas->type]) &&
4219             (wr_mas->entry || wr_mas->pivots[offset + 1]))
4220                 wr_mas->pivots[offset + 1] = mas->last;
4221
4222         rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset + 1], wr_mas->entry);
4223         wr_mas->pivots[offset] = mas->index - 1;
4224         mas->offset++; /* Keep mas accurate. */
4225
4226 done:
4227         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4228         mas_update_gap(mas);
4229         return true;
4230 }
4231
4232 static inline void mas_wr_end_piv(struct ma_wr_state *wr_mas)
4233 {
4234         while ((wr_mas->mas->last > wr_mas->end_piv) &&
4235                (wr_mas->offset_end < wr_mas->node_end))
4236                 wr_mas->end_piv = wr_mas->pivots[++wr_mas->offset_end];
4237
4238         if (wr_mas->mas->last > wr_mas->end_piv)
4239                 wr_mas->end_piv = wr_mas->mas->max;
4240 }
4241
4242 static inline void mas_wr_extend_null(struct ma_wr_state *wr_mas)
4243 {
4244         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4245
4246         if (mas->last < wr_mas->end_piv && !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end])
4247                 mas->last = wr_mas->end_piv;
4248
4249         /* Check next slot(s) if we are overwriting the end */
4250         if ((mas->last == wr_mas->end_piv) &&
4251             (wr_mas->node_end != wr_mas->offset_end) &&
4252             !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end + 1]) {
4253                 wr_mas->offset_end++;
4254                 if (wr_mas->offset_end == wr_mas->node_end)
4255                         mas->last = mas->max;
4256                 else
4257                         mas->last = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4258                 wr_mas->end_piv = mas->last;
4259         }
4260
4261         if (!wr_mas->content) {
4262                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4263                 mas->index = wr_mas->r_min;
4264         } else {
4265                 /* Check prev slot if we are overwriting the start */
4266                 if (mas->index == wr_mas->r_min && mas->offset &&
4267                     !wr_mas->slots[mas->offset - 1]) {
4268                         mas->offset--;
4269                         wr_mas->r_min = mas->index =
4270                                 mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, mas->offset);
4271                         wr_mas->r_max = wr_mas->pivots[mas->offset];
4272                 }
4273         }
4274 }
4275
4276 static inline bool mas_wr_append(struct ma_wr_state *wr_mas)
4277 {
4278         unsigned char end = wr_mas->node_end;
4279         unsigned char new_end = end + 1;
4280         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4281         unsigned char node_pivots = mt_pivots[wr_mas->type];
4282
4283         if ((mas->index != wr_mas->r_min) && (mas->last == wr_mas->r_max)) {
4284                 if (new_end < node_pivots)
4285                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4286
4287                 if (new_end < node_pivots)
4288                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4289
4290                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->entry);
4291                 mas->offset = new_end;
4292                 wr_mas->pivots[end] = mas->index - 1;
4293
4294                 return true;
4295         }
4296
4297         if ((mas->index == wr_mas->r_min) && (mas->last < wr_mas->r_max)) {
4298                 if (new_end < node_pivots)
4299                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4300
4301                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->content);
4302                 if (new_end < node_pivots)
4303                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4304
4305                 wr_mas->pivots[end] = mas->last;
4306                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[end], wr_mas->entry);
4307                 return true;
4308         }
4309
4310         return false;
4311 }
4312
4313 /*
4314  * mas_wr_bnode() - Slow path for a modification.
4315  * @wr_mas: The write maple state
4316  *
4317  * This is where split, rebalance end up.
4318  */
4319 static void mas_wr_bnode(struct ma_wr_state *wr_mas)
4320 {
4321         struct maple_big_node b_node;
4322
4323         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, 0, wr_mas->entry);
4324         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4325         mas_store_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->offset_end);
4326         mas_commit_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->node_end);
4327 }
4328
4329 static inline void mas_wr_modify(struct ma_wr_state *wr_mas)
4330 {
4331         unsigned char node_slots;
4332         unsigned char node_size;
4333         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4334
4335         /* Direct replacement */
4336         if (wr_mas->r_min == mas->index && wr_mas->r_max == mas->last) {
4337                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[mas->offset], wr_mas->entry);
4338                 if (!!wr_mas->entry ^ !!wr_mas->content)
4339                         mas_update_gap(mas);
4340                 return;
4341         }
4342
4343         /* Attempt to append */
4344         node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4345         node_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + mas->offset + 2;
4346         if (mas->max == ULONG_MAX)
4347                 node_size++;
4348
4349         /* slot and node store will not fit, go to the slow path */
4350         if (unlikely(node_size >= node_slots))
4351                 goto slow_path;
4352
4353         if (wr_mas->entry && (wr_mas->node_end < node_slots - 1) &&
4354             (mas->offset == wr_mas->node_end) && mas_wr_append(wr_mas)) {
4355                 if (!wr_mas->content || !wr_mas->entry)
4356                         mas_update_gap(mas);
4357                 return;
4358         }
4359
4360         if ((wr_mas->offset_end - mas->offset <= 1) && mas_wr_slot_store(wr_mas))
4361                 return;
4362         else if (mas_wr_node_store(wr_mas))
4363                 return;
4364
4365         if (mas_is_err(mas))
4366                 return;
4367
4368 slow_path:
4369         mas_wr_bnode(wr_mas);
4370 }
4371
4372 /*
4373  * mas_wr_store_entry() - Internal call to store a value
4374  * @mas: The maple state
4375  * @entry: The entry to store.
4376  *
4377  * Return: The contents that was stored at the index.
4378  */
4379 static inline void *mas_wr_store_entry(struct ma_wr_state *wr_mas)
4380 {
4381         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4382
4383         wr_mas->content = mas_start(mas);
4384         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4385                 mas_store_root(mas, wr_mas->entry);
4386                 return wr_mas->content;
4387         }
4388
4389         if (unlikely(!mas_wr_walk(wr_mas))) {
4390                 mas_wr_spanning_store(wr_mas);
4391                 return wr_mas->content;
4392         }
4393
4394         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4395         wr_mas->end_piv = wr_mas->r_max;
4396         mas_wr_end_piv(wr_mas);
4397
4398         if (!wr_mas->entry)
4399                 mas_wr_extend_null(wr_mas);
4400
4401         /* New root for a single pointer */
4402         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX)) {
4403                 mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4404                 return wr_mas->content;
4405         }
4406
4407         mas_wr_modify(wr_mas);
4408         return wr_mas->content;
4409 }
4410
4411 /**
4412  * mas_insert() - Internal call to insert a value
4413  * @mas: The maple state
4414  * @entry: The entry to store
4415  *
4416  * Return: %NULL or the contents that already exists at the requested index
4417  * otherwise.  The maple state needs to be checked for error conditions.
4418  */
4419 static inline void *mas_insert(struct ma_state *mas, void *entry)
4420 {
4421         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
4422
4423         /*
4424          * Inserting a new range inserts either 0, 1, or 2 pivots within the
4425          * tree.  If the insert fits exactly into an existing gap with a value
4426          * of NULL, then the slot only needs to be written with the new value.
4427          * If the range being inserted is adjacent to another range, then only a
4428          * single pivot needs to be inserted (as well as writing the entry).  If
4429          * the new range is within a gap but does not touch any other ranges,
4430          * then two pivots need to be inserted: the start - 1, and the end.  As
4431          * usual, the entry must be written.  Most operations require a new node
4432          * to be allocated and replace an existing node to ensure RCU safety,
4433          * when in RCU mode.  The exception to requiring a newly allocated node
4434          * is when inserting at the end of a node (appending).  When done
4435          * carefully, appending can reuse the node in place.
4436          */
4437         wr_mas.content = mas_start(mas);
4438         if (wr_mas.content)
4439                 goto exists;
4440
4441         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4442                 mas_store_root(mas, entry);
4443                 return NULL;
4444         }
4445
4446         /* spanning writes always overwrite something */
4447         if (!mas_wr_walk(&wr_mas))
4448                 goto exists;
4449
4450         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4451         wr_mas.offset_end = mas->offset;
4452         wr_mas.end_piv = wr_mas.r_max;
4453
4454         if (wr_mas.content || (mas->last > wr_mas.r_max))
4455                 goto exists;
4456
4457         if (!entry)
4458                 return NULL;
4459
4460         mas_wr_modify(&wr_mas);
4461         return wr_mas.content;
4462
4463 exists:
4464         mas_set_err(mas, -EEXIST);
4465         return wr_mas.content;
4466
4467 }
4468
4469 /*
4470  * mas_prev_node() - Find the prev non-null entry at the same level in the
4471  * tree.  The prev value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4472  * @mas: The maple state
4473  * @min: The lower limit to search
4474  *
4475  * The prev node value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4476  * Return: 1 if the node is dead, 0 otherwise.
4477  */
4478 static inline int mas_prev_node(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4479 {
4480         enum maple_type mt;
4481         int offset, level;
4482         void __rcu **slots;
4483         struct maple_node *node;
4484         struct maple_enode *enode;
4485         unsigned long *pivots;
4486
4487         if (mas_is_none(mas))
4488                 return 0;
4489
4490         level = 0;
4491         do {
4492                 node = mas_mn(mas);
4493                 if (ma_is_root(node))
4494                         goto no_entry;
4495
4496                 /* Walk up. */
4497                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4498                         return 1;
4499                 offset = mas->offset;
4500                 level++;
4501         } while (!offset);
4502
4503         offset--;
4504         mt = mte_node_type(mas->node);
4505         node = mas_mn(mas);
4506         slots = ma_slots(node, mt);
4507         pivots = ma_pivots(node, mt);
4508         mas->max = pivots[offset];
4509         if (offset)
4510                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4511         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4512                 return 1;
4513
4514         if (mas->max < min)
4515                 goto no_entry_min;
4516
4517         while (level > 1) {
4518                 level--;
4519                 enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4520                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4521                         return 1;
4522
4523                 mas->node = enode;
4524                 mt = mte_node_type(mas->node);
4525                 node = mas_mn(mas);
4526                 slots = ma_slots(node, mt);
4527                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4528                 offset = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4529                 if (offset)
4530                         mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4531
4532                 if (offset < mt_pivots[mt])
4533                         mas->max = pivots[offset];
4534
4535                 if (mas->max < min)
4536                         goto no_entry;
4537         }
4538
4539         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4540         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4541                 return 1;
4542
4543         mas->offset = mas_data_end(mas);
4544         if (unlikely(mte_dead_node(mas->node)))
4545                 return 1;
4546
4547         return 0;
4548
4549 no_entry_min:
4550         mas->offset = offset;
4551         if (offset)
4552                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4553 no_entry:
4554         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4555                 return 1;
4556
4557         mas->node = MAS_NONE;
4558         return 0;
4559 }
4560
4561 /*
4562  * mas_next_node() - Get the next node at the same level in the tree.
4563  * @mas: The maple state
4564  * @max: The maximum pivot value to check.
4565  *
4566  * The next value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4567  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise.
4568  */
4569 static inline int mas_next_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *node,
4570                                 unsigned long max)
4571 {
4572         unsigned long min, pivot;
4573         unsigned long *pivots;
4574         struct maple_enode *enode;
4575         int level = 0;
4576         unsigned char offset;
4577         enum maple_type mt;
4578         void __rcu **slots;
4579
4580         if (mas->max >= max)
4581                 goto no_entry;
4582
4583         level = 0;
4584         do {
4585                 if (ma_is_root(node))
4586                         goto no_entry;
4587
4588                 min = mas->max + 1;
4589                 if (min > max)
4590                         goto no_entry;
4591
4592                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4593                         return 1;
4594
4595                 offset = mas->offset;
4596                 level++;
4597                 node = mas_mn(mas);
4598                 mt = mte_node_type(mas->node);
4599                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4600         } while (unlikely(offset == ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max)));
4601
4602         slots = ma_slots(node, mt);
4603         pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, ++offset, mt);
4604         while (unlikely(level > 1)) {
4605                 /* Descend, if necessary */
4606                 enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4607                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4608                         return 1;
4609
4610                 mas->node = enode;
4611                 level--;
4612                 node = mas_mn(mas);
4613                 mt = mte_node_type(mas->node);
4614                 slots = ma_slots(node, mt);
4615                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4616                 offset = 0;
4617                 pivot = pivots[0];
4618         }
4619
4620         enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4621         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4622                 return 1;
4623
4624         mas->node = enode;
4625         mas->min = min;
4626         mas->max = pivot;
4627         return 0;
4628
4629 no_entry:
4630         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4631                 return 1;
4632
4633         mas->node = MAS_NONE;
4634         return 0;
4635 }
4636
4637 /*
4638  * mas_next_nentry() - Get the next node entry
4639  * @mas: The maple state
4640  * @max: The maximum value to check
4641  * @*range_start: Pointer to store the start of the range.
4642  *
4643  * Sets @mas->offset to the offset of the next node entry, @mas->last to the
4644  * pivot of the entry.
4645  *
4646  * Return: The next entry, %NULL otherwise
4647  */
4648 static inline void *mas_next_nentry(struct ma_state *mas,
4649             struct maple_node *node, unsigned long max, enum maple_type type)
4650 {
4651         unsigned char count;
4652         unsigned long pivot;
4653         unsigned long *pivots;
4654         void __rcu **slots;
4655         void *entry;
4656
4657         if (mas->last == mas->max) {
4658                 mas->index = mas->max;
4659                 return NULL;
4660         }
4661
4662         pivots = ma_pivots(node, type);
4663         slots = ma_slots(node, type);
4664         mas->index = mas_safe_min(mas, pivots, mas->offset);
4665         if (ma_dead_node(node))
4666                 return NULL;
4667
4668         if (mas->index > max)
4669                 return NULL;
4670
4671         count = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
4672         if (mas->offset > count)
4673                 return NULL;
4674
4675         while (mas->offset < count) {
4676                 pivot = pivots[mas->offset];
4677                 entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4678                 if (ma_dead_node(node))
4679                         return NULL;
4680
4681                 if (entry)
4682                         goto found;
4683
4684                 if (pivot >= max)
4685                         return NULL;
4686
4687                 mas->index = pivot + 1;
4688                 mas->offset++;
4689         }
4690
4691         if (mas->index > mas->max) {
4692                 mas->index = mas->last;
4693                 return NULL;
4694         }
4695
4696         pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
4697         entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4698         if (ma_dead_node(node))
4699                 return NULL;
4700
4701         if (!pivot)
4702                 return NULL;
4703
4704         if (!entry)
4705                 return NULL;
4706
4707 found:
4708         mas->last = pivot;
4709         return entry;
4710 }
4711
4712 static inline void mas_rewalk(struct ma_state *mas, unsigned long index)
4713 {
4714
4715 retry:
4716         mas_set(mas, index);
4717         mas_state_walk(mas);
4718         if (mas_is_start(mas))
4719                 goto retry;
4720
4721         return;
4722
4723 }
4724
4725 /*
4726  * mas_next_entry() - Internal function to get the next entry.
4727  * @mas: The maple state
4728  * @limit: The maximum range start.
4729  *
4730  * Set the @mas->node to the next entry and the range_start to
4731  * the beginning value for the entry.  Does not check beyond @limit.
4732  * Sets @mas->index and @mas->last to the limit if it is hit.
4733  * Restarts on dead nodes.
4734  *
4735  * Return: the next entry or %NULL.
4736  */
4737 static inline void *mas_next_entry(struct ma_state *mas, unsigned long limit)
4738 {
4739         void *entry = NULL;
4740         struct maple_enode *prev_node;
4741         struct maple_node *node;
4742         unsigned char offset;
4743         unsigned long last;
4744         enum maple_type mt;
4745
4746         last = mas->last;
4747 retry:
4748         offset = mas->offset;
4749         prev_node = mas->node;
4750         node = mas_mn(mas);
4751         mt = mte_node_type(mas->node);
4752         mas->offset++;
4753         if (unlikely(mas->offset >= mt_slots[mt])) {
4754                 mas->offset = mt_slots[mt] - 1;
4755                 goto next_node;
4756         }
4757
4758         while (!mas_is_none(mas)) {
4759                 entry = mas_next_nentry(mas, node, limit, mt);
4760                 if (unlikely(ma_dead_node(node))) {
4761                         mas_rewalk(mas, last);
4762                         goto retry;
4763                 }
4764
4765                 if (likely(entry))
4766                         return entry;
4767
4768                 if (unlikely((mas->index > limit)))
4769                         break;
4770
4771 next_node:
4772                 prev_node = mas->node;
4773                 offset = mas->offset;
4774                 if (unlikely(mas_next_node(mas, node, limit))) {
4775                         mas_rewalk(mas, last);
4776                         goto retry;
4777                 }
4778                 mas->offset = 0;
4779                 node = mas_mn(mas);
4780                 mt = mte_node_type(mas->node);
4781         }
4782
4783         mas->index = mas->last = limit;
4784         mas->offset = offset;
4785         mas->node = prev_node;
4786         return NULL;
4787 }
4788
4789 /*
4790  * mas_prev_nentry() - Get the previous node entry.
4791  * @mas: The maple state.
4792  * @limit: The lower limit to check for a value.
4793  *
4794  * Return: the entry, %NULL otherwise.
4795  */
4796 static inline void *mas_prev_nentry(struct ma_state *mas, unsigned long limit,
4797                                     unsigned long index)
4798 {
4799         unsigned long pivot, min;
4800         unsigned char offset;
4801         struct maple_node *mn;
4802         enum maple_type mt;
4803         unsigned long *pivots;
4804         void __rcu **slots;
4805         void *entry;
4806
4807 retry:
4808         if (!mas->offset)
4809                 return NULL;
4810
4811         mn = mas_mn(mas);
4812         mt = mte_node_type(mas->node);
4813         offset = mas->offset - 1;
4814         if (offset >= mt_slots[mt])
4815                 offset = mt_slots[mt] - 1;
4816
4817         slots = ma_slots(mn, mt);
4818         pivots = ma_pivots(mn, mt);
4819         if (offset == mt_pivots[mt])
4820                 pivot = mas->max;
4821         else
4822                 pivot = pivots[offset];
4823
4824         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4825                 mas_rewalk(mas, index);
4826                 goto retry;
4827         }
4828
4829         while (offset && ((!mas_slot(mas, slots, offset) && pivot >= limit) ||
4830                !pivot))
4831                 pivot = pivots[--offset];
4832
4833         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4834         entry = mas_slot(mas, slots, offset);
4835         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4836                 mas_rewalk(mas, index);
4837                 goto retry;
4838         }
4839
4840         if (likely(entry)) {
4841                 mas->offset = offset;
4842                 mas->last = pivot;
4843                 mas->index = min;
4844         }
4845         return entry;
4846 }
4847
4848 static inline void *mas_prev_entry(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4849 {
4850         void *entry;
4851
4852 retry:
4853         while (likely(!mas_is_none(mas))) {
4854                 entry = mas_prev_nentry(mas, min, mas->index);
4855                 if (unlikely(mas->last < min))
4856                         goto not_found;
4857
4858                 if (likely(entry))
4859                         return entry;
4860
4861                 if (unlikely(mas_prev_node(mas, min))) {
4862                         mas_rewalk(mas, mas->index);
4863                         goto retry;
4864                 }
4865
4866                 mas->offset++;
4867         }
4868
4869         mas->offset--;
4870 not_found:
4871         mas->index = mas->last = min;
4872         return NULL;
4873 }
4874
4875 /*
4876  * mas_rev_awalk() - Internal function.  Reverse allocation walk.  Find the
4877  * highest gap address of a given size in a given node and descend.
4878  * @mas: The maple state
4879  * @size: The needed size.
4880  *
4881  * Return: True if found in a leaf, false otherwise.
4882  *
4883  */
4884 static bool mas_rev_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
4885 {
4886         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4887         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
4888         unsigned long *pivots, *gaps;
4889         void __rcu **slots;
4890         unsigned long gap = 0;
4891         unsigned long max, min;
4892         unsigned char offset;
4893
4894         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
4895                 return true;
4896
4897         if (ma_is_dense(type)) {
4898                 /* dense nodes. */
4899                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4900                 return true;
4901         }
4902
4903         pivots = ma_pivots(node, type);
4904         slots = ma_slots(node, type);
4905         gaps = ma_gaps(node, type);
4906         offset = mas->offset;
4907         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4908         /* Skip out of bounds. */
4909         while (mas->last < min)
4910                 min = mas_safe_min(mas, pivots, --offset);
4911
4912         max = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
4913         while (mas->index <= max) {
4914                 gap = 0;
4915                 if (gaps)
4916                         gap = gaps[offset];
4917                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
4918                         gap = max - min + 1;
4919
4920                 if (gap) {
4921                         if ((size <= gap) && (size <= mas->last - min + 1))
4922                                 break;
4923
4924                         if (!gaps) {
4925                                 /* Skip the next slot, it cannot be a gap. */
4926                                 if (offset < 2)
4927                                         goto ascend;
4928
4929                                 offset -= 2;
4930                                 max = pivots[offset];
4931                                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4932                                 continue;
4933                         }
4934                 }
4935
4936                 if (!offset)
4937                         goto ascend;
4938
4939                 offset--;
4940                 max = min - 1;
4941                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4942         }
4943
4944         if (unlikely((mas->index > max) || (size - 1 > max - mas->index)))
4945                 goto no_space;
4946
4947         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
4948                 mas->offset = offset;
4949                 mas->min = min;
4950                 mas->max = min + gap - 1;
4951                 return true;
4952         }
4953
4954         /* descend, only happens under lock. */
4955         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4956         mas->min = min;
4957         mas->max = max;
4958         mas->offset = mas_data_end(mas);
4959         return false;
4960
4961 ascend:
4962         if (!mte_is_root(mas->node))
4963                 return false;
4964
4965 no_space:
4966         mas_set_err(mas, -EBUSY);
4967         return false;
4968 }
4969
4970 static inline bool mas_anode_descend(struct ma_state *mas, unsigned long size)
4971 {
4972         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4973         unsigned long pivot, min, gap = 0;
4974         unsigned char offset;
4975         unsigned long *gaps;
4976         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
4977         void __rcu **slots = ma_slots(mas_mn(mas), type);
4978         bool found = false;
4979
4980         if (ma_is_dense(type)) {
4981                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4982                 return true;
4983         }
4984
4985         gaps = ma_gaps(mte_to_node(mas->node), type);
4986         offset = mas->offset;
4987         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4988         for (; offset < mt_slots[type]; offset++) {
4989                 pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
4990                 if (offset && !pivot)
4991                         break;
4992
4993                 /* Not within lower bounds */
4994                 if (mas->index > pivot)
4995                         goto next_slot;
4996
4997                 if (gaps)
4998                         gap = gaps[offset];
4999                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
5000                         gap = min(pivot, mas->last) - max(mas->index, min) + 1;
5001                 else
5002                         goto next_slot;
5003
5004                 if (gap >= size) {
5005                         if (ma_is_leaf(type)) {
5006                                 found = true;
5007                                 goto done;
5008                         }
5009                         if (mas->index <= pivot) {
5010                                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
5011                                 mas->min = min;
5012                                 mas->max = pivot;
5013                                 offset = 0;
5014                                 break;
5015                         }
5016                 }
5017 next_slot:
5018                 min = pivot + 1;
5019                 if (mas->last <= pivot) {
5020                         mas_set_err(mas, -EBUSY);
5021                         return true;
5022                 }
5023         }
5024
5025         if (mte_is_root(mas->node))
5026                 found = true;
5027 done:
5028         mas->offset = offset;
5029         return found;
5030 }
5031
5032 /**
5033  * mas_walk() - Search for @mas->index in the tree.
5034  * @mas: The maple state.
5035  *
5036  * mas->index and mas->last will be set to the range if there is a value.  If
5037  * mas->node is MAS_NONE, reset to MAS_START.
5038  *
5039  * Return: the entry at the location or %NULL.
5040  */
5041 void *mas_walk(struct ma_state *mas)
5042 {
5043         void *entry;
5044
5045 retry:
5046         entry = mas_state_walk(mas);
5047         if (mas_is_start(mas))
5048                 goto retry;
5049
5050         if (mas_is_ptr(mas)) {
5051                 if (!mas->index) {
5052                         mas->last = 0;
5053                 } else {
5054                         mas->index = 1;
5055                         mas->last = ULONG_MAX;
5056                 }
5057                 return entry;
5058         }
5059
5060         if (mas_is_none(mas)) {
5061                 mas->index = 0;
5062                 mas->last = ULONG_MAX;
5063         }
5064
5065         return entry;
5066 }
5067 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_walk);
5068
5069 static inline bool mas_rewind_node(struct ma_state *mas)
5070 {
5071         unsigned char slot;
5072
5073         do {
5074                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5075                         slot = mas->offset;
5076                         if (!slot)
5077                                 return false;
5078                 } else {
5079                         mas_ascend(mas);
5080                         slot = mas->offset;
5081                 }
5082         } while (!slot);
5083
5084         mas->offset = --slot;
5085         return true;
5086 }
5087
5088 /*
5089  * mas_skip_node() - Internal function.  Skip over a node.
5090  * @mas: The maple state.
5091  *
5092  * Return: true if there is another node, false otherwise.
5093  */
5094 static inline bool mas_skip_node(struct ma_state *mas)
5095 {
5096         unsigned char slot, slot_count;
5097         unsigned long *pivots;
5098         enum maple_type mt;
5099
5100         mt = mte_node_type(mas->node);
5101         slot_count = mt_slots[mt] - 1;
5102         do {
5103                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5104                         slot = mas->offset;
5105                         if (slot > slot_count) {
5106                                 mas_set_err(mas, -EBUSY);
5107                                 return false;
5108                         }
5109                 } else {
5110                         mas_ascend(mas);
5111                         slot = mas->offset;
5112                         mt = mte_node_type(mas->node);
5113                         slot_count = mt_slots[mt] - 1;
5114                 }
5115         } while (slot > slot_count);
5116
5117         mas->offset = ++slot;
5118         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), mt);
5119         if (slot > 0)
5120                 mas->min = pivots[slot - 1] + 1;
5121
5122         if (slot <= slot_count)
5123                 mas->max = pivots[slot];
5124
5125         return true;
5126 }
5127
5128 /*
5129  * mas_awalk() - Allocation walk.  Search from low address to high, for a gap of
5130  * @size
5131  * @mas: The maple state
5132  * @size: The size of the gap required
5133  *
5134  * Search between @mas->index and @mas->last for a gap of @size.
5135  */
5136 static inline void mas_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
5137 {
5138         struct maple_enode *last = NULL;
5139
5140         /*
5141          * There are 4 options:
5142          * go to child (descend)
5143          * go back to parent (ascend)
5144          * no gap found. (return, slot == MAPLE_NODE_SLOTS)
5145          * found the gap. (return, slot != MAPLE_NODE_SLOTS)
5146          */
5147         while (!mas_is_err(mas) && !mas_anode_descend(mas, size)) {
5148                 if (last == mas->node)
5149                         mas_skip_node(mas);
5150                 else
5151                         last = mas->node;
5152         }
5153 }
5154
5155 /*
5156  * mas_fill_gap() - Fill a located gap with @entry.
5157  * @mas: The maple state
5158  * @entry: The value to store
5159  * @slot: The offset into the node to store the @entry
5160  * @size: The size of the entry
5161  * @index: The start location
5162  */
5163 static inline void mas_fill_gap(struct ma_state *mas, void *entry,
5164                 unsigned char slot, unsigned long size, unsigned long *index)
5165 {
5166         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5167         unsigned char pslot = mte_parent_slot(mas->node);
5168         struct maple_enode *mn = mas->node;
5169         unsigned long *pivots;
5170         enum maple_type ptype;
5171         /*
5172          * mas->index is the start address for the search
5173          *  which may no longer be needed.
5174          * mas->last is the end address for the search
5175          */
5176
5177         *index = mas->index;
5178         mas->last = mas->index + size - 1;
5179
5180         /*
5181          * It is possible that using mas->max and mas->min to correctly
5182          * calculate the index and last will cause an issue in the gap
5183          * calculation, so fix the ma_state here
5184          */
5185         mas_ascend(mas);
5186         ptype = mte_node_type(mas->node);
5187         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), ptype);
5188         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, pslot, ptype);
5189         mas->min = mas_safe_min(mas, pivots, pslot);
5190         mas->node = mn;
5191         mas->offset = slot;
5192         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5193 }
5194
5195 /*
5196  * mas_sparse_area() - Internal function.  Return upper or lower limit when
5197  * searching for a gap in an empty tree.
5198  * @mas: The maple state
5199  * @min: the minimum range
5200  * @max: The maximum range
5201  * @size: The size of the gap
5202  * @fwd: Searching forward or back
5203  */
5204 static inline void mas_sparse_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5205                                 unsigned long max, unsigned long size, bool fwd)
5206 {
5207         unsigned long start = 0;
5208
5209         if (!unlikely(mas_is_none(mas)))
5210                 start++;
5211         /* mas_is_ptr */
5212
5213         if (start < min)
5214                 start = min;
5215
5216         if (fwd) {
5217                 mas->index = start;
5218                 mas->last = start + size - 1;
5219                 return;
5220         }
5221
5222         mas->index = max;
5223 }
5224
5225 /*
5226  * mas_empty_area() - Get the lowest address within the range that is
5227  * sufficient for the size requested.
5228  * @mas: The maple state
5229  * @min: The lowest value of the range
5230  * @max: The highest value of the range
5231  * @size: The size needed
5232  */
5233 int mas_empty_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5234                 unsigned long max, unsigned long size)
5235 {
5236         unsigned char offset;
5237         unsigned long *pivots;
5238         enum maple_type mt;
5239
5240         if (mas_is_start(mas))
5241                 mas_start(mas);
5242         else if (mas->offset >= 2)
5243                 mas->offset -= 2;
5244         else if (!mas_skip_node(mas))
5245                 return -EBUSY;
5246
5247         /* Empty set */
5248         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5249                 mas_sparse_area(mas, min, max, size, true);
5250                 return 0;
5251         }
5252
5253         /* The start of the window can only be within these values */
5254         mas->index = min;
5255         mas->last = max;
5256         mas_awalk(mas, size);
5257
5258         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5259                 return xa_err(mas->node);
5260
5261         offset = mas->offset;
5262         if (unlikely(offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5263                 return -EBUSY;
5264
5265         mt = mte_node_type(mas->node);
5266         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), mt);
5267         if (offset)
5268                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
5269
5270         if (offset < mt_pivots[mt])
5271                 mas->max = pivots[offset];
5272
5273         if (mas->index < mas->min)
5274                 mas->index = mas->min;
5275
5276         mas->last = mas->index + size - 1;
5277         return 0;
5278 }
5279 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area);
5280
5281 /*
5282  * mas_empty_area_rev() - Get the highest address within the range that is
5283  * sufficient for the size requested.
5284  * @mas: The maple state
5285  * @min: The lowest value of the range
5286  * @max: The highest value of the range
5287  * @size: The size needed
5288  */
5289 int mas_empty_area_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5290                 unsigned long max, unsigned long size)
5291 {
5292         struct maple_enode *last = mas->node;
5293
5294         if (mas_is_start(mas)) {
5295                 mas_start(mas);
5296                 mas->offset = mas_data_end(mas);
5297         } else if (mas->offset >= 2) {
5298                 mas->offset -= 2;
5299         } else if (!mas_rewind_node(mas)) {
5300                 return -EBUSY;
5301         }
5302
5303         /* Empty set. */
5304         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5305                 mas_sparse_area(mas, min, max, size, false);
5306                 return 0;
5307         }
5308
5309         /* The start of the window can only be within these values. */
5310         mas->index = min;
5311         mas->last = max;
5312
5313         while (!mas_rev_awalk(mas, size)) {
5314                 if (last == mas->node) {
5315                         if (!mas_rewind_node(mas))
5316                                 return -EBUSY;
5317                 } else {
5318                         last = mas->node;
5319                 }
5320         }
5321
5322         if (mas_is_err(mas))
5323                 return xa_err(mas->node);
5324
5325         if (unlikely(mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5326                 return -EBUSY;
5327
5328         /*
5329          * mas_rev_awalk() has set mas->min and mas->max to the gap values.  If
5330          * the maximum is outside the window we are searching, then use the last
5331          * location in the search.
5332          * mas->max and mas->min is the range of the gap.
5333          * mas->index and mas->last are currently set to the search range.
5334          */
5335
5336         /* Trim the upper limit to the max. */
5337         if (mas->max <= mas->last)
5338                 mas->last = mas->max;
5339
5340         mas->index = mas->last - size + 1;
5341         return 0;
5342 }
5343 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area_rev);
5344
5345 static inline int mas_alloc(struct ma_state *mas, void *entry,
5346                 unsigned long size, unsigned long *index)
5347 {
5348         unsigned long min;
5349
5350         mas_start(mas);
5351         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5352                 mas_root_expand(mas, entry);
5353                 if (mas_is_err(mas))
5354                         return xa_err(mas->node);
5355
5356                 if (!mas->index)
5357                         return mte_pivot(mas->node, 0);
5358                 return mte_pivot(mas->node, 1);
5359         }
5360
5361         /* Must be walking a tree. */
5362         mas_awalk(mas, size);
5363         if (mas_is_err(mas))
5364                 return xa_err(mas->node);
5365
5366         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5367                 goto no_gap;
5368
5369         /*
5370          * At this point, mas->node points to the right node and we have an
5371          * offset that has a sufficient gap.
5372          */
5373         min = mas->min;
5374         if (mas->offset)
5375                 min = mte_pivot(mas->node, mas->offset - 1) + 1;
5376
5377         if (mas->index < min)
5378                 mas->index = min;
5379
5380         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5381         return 0;
5382
5383 no_gap:
5384         return -EBUSY;
5385 }
5386
5387 static inline int mas_rev_alloc(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5388                                 unsigned long max, void *entry,
5389                                 unsigned long size, unsigned long *index)
5390 {
5391         int ret = 0;
5392
5393         ret = mas_empty_area_rev(mas, min, max, size);
5394         if (ret)
5395                 return ret;
5396
5397         if (mas_is_err(mas))
5398                 return xa_err(mas->node);
5399
5400         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5401                 goto no_gap;
5402
5403         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5404         return 0;
5405
5406 no_gap:
5407         return -EBUSY;
5408 }
5409
5410 /*
5411  * mas_dead_leaves() - Mark all leaves of a node as dead.
5412  * @mas: The maple state
5413  * @slots: Pointer to the slot array
5414  *
5415  * Must hold the write lock.
5416  *
5417  * Return: The number of leaves marked as dead.
5418  */
5419 static inline
5420 unsigned char mas_dead_leaves(struct ma_state *mas, void __rcu **slots)
5421 {
5422         struct maple_node *node;
5423         enum maple_type type;
5424         void *entry;
5425         int offset;
5426
5427         for (offset = 0; offset < mt_slot_count(mas->node); offset++) {
5428                 entry = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
5429                 type = mte_node_type(entry);
5430                 node = mte_to_node(entry);
5431                 /* Use both node and type to catch LE & BE metadata */
5432                 if (!node || !type)
5433                         break;
5434
5435                 mte_set_node_dead(entry);
5436                 smp_wmb(); /* Needed for RCU */
5437                 node->type = type;
5438                 rcu_assign_pointer(slots[offset], node);
5439         }
5440
5441         return offset;
5442 }
5443
5444 static void __rcu **mas_dead_walk(struct ma_state *mas, unsigned char offset)
5445 {
5446         struct maple_node *node, *next;
5447         void __rcu **slots = NULL;
5448
5449         next = mas_mn(mas);
5450         do {
5451                 mas->node = ma_enode_ptr(next);
5452                 node = mas_mn(mas);
5453                 slots = ma_slots(node, node->type);
5454                 next = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
5455                 offset = 0;
5456         } while (!ma_is_leaf(next->type));
5457
5458         return slots;
5459 }
5460
5461 static void mt_free_walk(struct rcu_head *head)
5462 {
5463         void __rcu **slots;
5464         struct maple_node *node, *start;
5465         struct maple_tree mt;
5466         unsigned char offset;
5467         enum maple_type type;
5468         MA_STATE(mas, &mt, 0, 0);
5469
5470         node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
5471
5472         if (ma_is_leaf(node->type))
5473                 goto free_leaf;
5474
5475         mt_init_flags(&mt, node->ma_flags);
5476         mas_lock(&mas);
5477         start = node;
5478         mas.node = mt_mk_node(node, node->type);
5479         slots = mas_dead_walk(&mas, 0);
5480         node = mas_mn(&mas);
5481         do {
5482                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5483                 offset = node->parent_slot + 1;
5484                 mas.node = node->piv_parent;
5485                 if (mas_mn(&mas) == node)
5486                         goto start_slots_free;
5487
5488                 type = mte_node_type(mas.node);
5489                 slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), type);
5490                 if ((offset < mt_slots[type]) && (slots[offset]))
5491                         slots = mas_dead_walk(&mas, offset);
5492
5493                 node = mas_mn(&mas);
5494         } while ((node != start) || (node->slot_len < offset));
5495
5496         slots = ma_slots(node, node->type);
5497         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5498
5499 start_slots_free:
5500         mas_unlock(&mas);
5501 free_leaf:
5502         mt_free_rcu(&node->rcu);
5503 }
5504
5505 static inline void __rcu **mas_destroy_descend(struct ma_state *mas,
5506                         struct maple_enode *prev, unsigned char offset)
5507 {
5508         struct maple_node *node;
5509         struct maple_enode *next = mas->node;
5510         void __rcu **slots = NULL;
5511
5512         do {
5513                 mas->node = next;
5514                 node = mas_mn(mas);
5515                 slots = ma_slots(node, mte_node_type(mas->node));
5516                 next = mas_slot_locked(mas, slots, 0);
5517                 if ((mte_dead_node(next)))
5518                         next = mas_slot_locked(mas, slots, 1);
5519
5520                 mte_set_node_dead(mas->node);
5521                 node->type = mte_node_type(mas->node);
5522                 node->piv_parent = prev;
5523                 node->parent_slot = offset;
5524                 offset = 0;
5525                 prev = mas->node;
5526         } while (!mte_is_leaf(next));
5527
5528         return slots;
5529 }
5530
5531 static void mt_destroy_walk(struct maple_enode *enode, unsigned char ma_flags,
5532                             bool free)
5533 {
5534         void __rcu **slots;
5535         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5536         struct maple_enode *start;
5537         struct maple_tree mt;
5538
5539         MA_STATE(mas, &mt, 0, 0);
5540
5541         if (mte_is_leaf(enode))
5542                 goto free_leaf;
5543
5544         mt_init_flags(&mt, ma_flags);
5545         mas_lock(&mas);
5546
5547         mas.node = start = enode;
5548         slots = mas_destroy_descend(&mas, start, 0);
5549         node = mas_mn(&mas);
5550         do {
5551                 enum maple_type type;
5552                 unsigned char offset;
5553                 struct maple_enode *parent, *tmp;
5554
5555                 node->slot_len = mas_dead_leaves(&mas, slots);
5556                 if (free)
5557                         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5558                 offset = node->parent_slot + 1;
5559                 mas.node = node->piv_parent;
5560                 if (mas_mn(&mas) == node)
5561                         goto start_slots_free;
5562
5563                 type = mte_node_type(mas.node);
5564                 slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), type);
5565                 if (offset >= mt_slots[type])
5566                         goto next;
5567
5568                 tmp = mas_slot_locked(&mas, slots, offset);
5569                 if (mte_node_type(tmp) && mte_to_node(tmp)) {
5570                         parent = mas.node;
5571                         mas.node = tmp;
5572                         slots = mas_destroy_descend(&mas, parent, offset);
5573                 }
5574 next:
5575                 node = mas_mn(&mas);
5576         } while (start != mas.node);
5577
5578         node = mas_mn(&mas);
5579         node->slot_len = mas_dead_leaves(&mas, slots);
5580         if (free)
5581                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5582
5583 start_slots_free:
5584         mas_unlock(&mas);
5585
5586 free_leaf:
5587         if (free)
5588                 mt_free_rcu(&node->rcu);
5589 }
5590
5591 /*
5592  * mte_destroy_walk() - Free a tree or sub-tree.
5593  * @enode - the encoded maple node (maple_enode) to start
5594  * @mn - the tree to free - needed for node types.
5595  *
5596  * Must hold the write lock.
5597  */
5598 static inline void mte_destroy_walk(struct maple_enode *enode,
5599                                     struct maple_tree *mt)
5600 {
5601         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5602
5603         if (mt_in_rcu(mt)) {
5604                 mt_destroy_walk(enode, mt->ma_flags, false);
5605                 call_rcu(&node->rcu, mt_free_walk);
5606         } else {
5607                 mt_destroy_walk(enode, mt->ma_flags, true);
5608         }
5609 }
5610
5611 static void mas_wr_store_setup(struct ma_wr_state *wr_mas)
5612 {
5613         if (!mas_is_start(wr_mas->mas)) {
5614                 if (mas_is_none(wr_mas->mas)) {
5615                         mas_reset(wr_mas->mas);
5616                 } else {
5617                         wr_mas->r_max = wr_mas->mas->max;
5618                         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
5619                         if (mas_is_span_wr(wr_mas))
5620                                 mas_reset(wr_mas->mas);
5621                 }
5622         }
5623
5624 }
5625
5626 /* Interface */
5627
5628 /**
5629  * mas_store() - Store an @entry.
5630  * @mas: The maple state.
5631  * @entry: The entry to store.
5632  *
5633  * The @mas->index and @mas->last is used to set the range for the @entry.
5634  * Note: The @mas should have pre-allocated entries to ensure there is memory to
5635  * store the entry.  Please see mas_expected_entries()/mas_destroy() for more details.
5636  *
5637  * Return: the first entry between mas->index and mas->last or %NULL.
5638  */
5639 void *mas_store(struct ma_state *mas, void *entry)
5640 {
5641         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5642
5643         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5644 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
5645         if (mas->index > mas->last)
5646                 pr_err("Error %lu > %lu %p\n", mas->index, mas->last, entry);
5647         MT_BUG_ON(mas->tree, mas->index > mas->last);
5648         if (mas->index > mas->last) {
5649                 mas_set_err(mas, -EINVAL);
5650                 return NULL;
5651         }
5652
5653 #endif
5654
5655         /*
5656          * Storing is the same operation as insert with the added caveat that it
5657          * can overwrite entries.  Although this seems simple enough, one may
5658          * want to examine what happens if a single store operation was to
5659          * overwrite multiple entries within a self-balancing B-Tree.
5660          */
5661         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5662         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5663         return wr_mas.content;
5664 }
5665 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store);
5666
5667 /**
5668  * mas_store_gfp() - Store a value into the tree.
5669  * @mas: The maple state
5670  * @entry: The entry to store
5671  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations if necessary.
5672  *
5673  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
5674  * be allocated.
5675  */
5676 int mas_store_gfp(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5677 {
5678         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5679
5680         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5681         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5682 retry:
5683         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5684         if (unlikely(mas_nomem(mas, gfp)))
5685                 goto retry;
5686
5687         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5688                 return xa_err(mas->node);
5689
5690         return 0;
5691 }
5692 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_gfp);
5693
5694 /**
5695  * mas_store_prealloc() - Store a value into the tree using memory
5696  * preallocated in the maple state.
5697  * @mas: The maple state
5698  * @entry: The entry to store.
5699  */
5700 void mas_store_prealloc(struct ma_state *mas, void *entry)
5701 {
5702         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5703
5704         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5705         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5706         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5707         BUG_ON(mas_is_err(mas));
5708         mas_destroy(mas);
5709 }
5710 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_prealloc);
5711
5712 /**
5713  * mas_preallocate() - Preallocate enough nodes for a store operation
5714  * @mas: The maple state
5715  * @entry: The entry that will be stored
5716  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
5717  *
5718  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5719  */
5720 int mas_preallocate(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5721 {
5722         int ret;
5723
5724         mas_node_count_gfp(mas, 1 + mas_mt_height(mas) * 3, gfp);
5725         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5726         if (likely(!mas_is_err(mas)))
5727                 return 0;
5728
5729         mas_set_alloc_req(mas, 0);
5730         ret = xa_err(mas->node);
5731         mas_reset(mas);
5732         mas_destroy(mas);
5733         mas_reset(mas);
5734         return ret;
5735 }
5736
5737 /*
5738  * mas_destroy() - destroy a maple state.
5739  * @mas: The maple state
5740  *
5741  * Upon completion, check the left-most node and rebalance against the node to
5742  * the right if necessary.  Frees any allocated nodes associated with this maple
5743  * state.
5744  */
5745 void mas_destroy(struct ma_state *mas)
5746 {
5747         struct maple_alloc *node;
5748
5749         /*
5750          * When using mas_for_each() to insert an expected number of elements,
5751          * it is possible that the number inserted is less than the expected
5752          * number.  To fix an invalid final node, a check is performed here to
5753          * rebalance the previous node with the final node.
5754          */
5755         if (mas->mas_flags & MA_STATE_REBALANCE) {
5756                 unsigned char end;
5757
5758                 if (mas_is_start(mas))
5759                         mas_start(mas);
5760
5761                 mtree_range_walk(mas);
5762                 end = mas_data_end(mas) + 1;
5763                 if (end < mt_min_slot_count(mas->node) - 1)
5764                         mas_destroy_rebalance(mas, end);
5765
5766                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
5767         }
5768         mas->mas_flags &= ~(MA_STATE_BULK|MA_STATE_PREALLOC);
5769
5770         while (mas->alloc && !((unsigned long)mas->alloc & 0x1)) {
5771                 node = mas->alloc;
5772                 mas->alloc = node->slot[0];
5773                 if (node->node_count > 0)
5774                         mt_free_bulk(node->node_count,
5775                                      (void __rcu **)&node->slot[1]);
5776                 kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
5777         }
5778         mas->alloc = NULL;
5779 }
5780 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_destroy);
5781
5782 /*
5783  * mas_expected_entries() - Set the expected number of entries that will be inserted.
5784  * @mas: The maple state
5785  * @nr_entries: The number of expected entries.
5786  *
5787  * This will attempt to pre-allocate enough nodes to store the expected number
5788  * of entries.  The allocations will occur using the bulk allocator interface
5789  * for speed.  Please call mas_destroy() on the @mas after inserting the entries
5790  * to ensure any unused nodes are freed.
5791  *
5792  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5793  */
5794 int mas_expected_entries(struct ma_state *mas, unsigned long nr_entries)
5795 {
5796         int nonleaf_cap = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 2;
5797         struct maple_enode *enode = mas->node;
5798         int nr_nodes;
5799         int ret;
5800
5801         /*
5802          * Sometimes it is necessary to duplicate a tree to a new tree, such as
5803          * forking a process and duplicating the VMAs from one tree to a new
5804          * tree.  When such a situation arises, it is known that the new tree is
5805          * not going to be used until the entire tree is populated.  For
5806          * performance reasons, it is best to use a bulk load with RCU disabled.
5807          * This allows for optimistic splitting that favours the left and reuse
5808          * of nodes during the operation.
5809          */
5810
5811         /* Optimize splitting for bulk insert in-order */
5812         mas->mas_flags |= MA_STATE_BULK;
5813
5814         /*
5815          * Avoid overflow, assume a gap between each entry and a trailing null.
5816          * If this is wrong, it just means allocation can happen during
5817          * insertion of entries.
5818          */
5819         nr_nodes = max(nr_entries, nr_entries * 2 + 1);
5820         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
5821                 nonleaf_cap = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2;
5822
5823         /* Leaves; reduce slots to keep space for expansion */
5824         nr_nodes = DIV_ROUND_UP(nr_nodes, MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2);
5825         /* Internal nodes */
5826         nr_nodes += DIV_ROUND_UP(nr_nodes, nonleaf_cap);
5827         /* Add working room for split (2 nodes) + new parents */
5828         mas_node_count(mas, nr_nodes + 3);
5829
5830         /* Detect if allocations run out */
5831         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5832
5833         if (!mas_is_err(mas))
5834                 return 0;
5835
5836         ret = xa_err(mas->node);
5837         mas->node = enode;
5838         mas_destroy(mas);
5839         return ret;
5840
5841 }
5842 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_expected_entries);
5843
5844 /**
5845  * mas_next() - Get the next entry.
5846  * @mas: The maple state
5847  * @max: The maximum index to check.
5848  *
5849  * Returns the next entry after @mas->index.
5850  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5851  * Can return the zero entry.
5852  *
5853  * Return: The next entry or %NULL
5854  */
5855 void *mas_next(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5856 {
5857         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5858                 mas->node = MAS_START;
5859
5860         if (mas_is_start(mas))
5861                 mas_walk(mas); /* Retries on dead nodes handled by mas_walk */
5862
5863         if (mas_is_ptr(mas)) {
5864                 if (!mas->index) {
5865                         mas->index = 1;
5866                         mas->last = ULONG_MAX;
5867                 }
5868                 return NULL;
5869         }
5870
5871         if (mas->last == ULONG_MAX)
5872                 return NULL;
5873
5874         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
5875         return mas_next_entry(mas, max);
5876 }
5877 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next);
5878
5879 /**
5880  * mt_next() - get the next value in the maple tree
5881  * @mt: The maple tree
5882  * @index: The start index
5883  * @max: The maximum index to check
5884  *
5885  * Return: The entry at @index or higher, or %NULL if nothing is found.
5886  */
5887 void *mt_next(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long max)
5888 {
5889         void *entry = NULL;
5890         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5891
5892         rcu_read_lock();
5893         entry = mas_next(&mas, max);
5894         rcu_read_unlock();
5895         return entry;
5896 }
5897 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_next);
5898
5899 /**
5900  * mas_prev() - Get the previous entry
5901  * @mas: The maple state
5902  * @min: The minimum value to check.
5903  *
5904  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5905  * Will reset mas to MAS_START if the node is MAS_NONE.  Will stop on not
5906  * searchable nodes.
5907  *
5908  * Return: the previous value or %NULL.
5909  */
5910 void *mas_prev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
5911 {
5912         if (!mas->index) {
5913                 /* Nothing comes before 0 */
5914                 mas->last = 0;
5915                 return NULL;
5916         }
5917
5918         if (unlikely(mas_is_ptr(mas)))
5919                 return NULL;
5920
5921         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5922                 mas->node = MAS_START;
5923
5924         if (mas_is_start(mas)) {
5925                 mas_walk(mas);
5926                 if (!mas->index)
5927                         return NULL;
5928         }
5929
5930         if (mas_is_ptr(mas)) {
5931                 if (!mas->index) {
5932                         mas->last = 0;
5933                         return NULL;
5934                 }
5935
5936                 mas->index = mas->last = 0;
5937                 return mas_root_locked(mas);
5938         }
5939         return mas_prev_entry(mas, min);
5940 }
5941 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev);
5942
5943 /**
5944  * mt_prev() - get the previous value in the maple tree
5945  * @mt: The maple tree
5946  * @index: The start index
5947  * @min: The minimum index to check
5948  *
5949  * Return: The entry at @index or lower, or %NULL if nothing is found.
5950  */
5951 void *mt_prev(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long min)
5952 {
5953         void *entry = NULL;
5954         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5955
5956         rcu_read_lock();
5957         entry = mas_prev(&mas, min);
5958         rcu_read_unlock();
5959         return entry;
5960 }
5961 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_prev);
5962
5963 /**
5964  * mas_pause() - Pause a mas_find/mas_for_each to drop the lock.
5965  * @mas: The maple state to pause
5966  *
5967  * Some users need to pause a walk and drop the lock they're holding in
5968  * order to yield to a higher priority thread or carry out an operation
5969  * on an entry.  Those users should call this function before they drop
5970  * the lock.  It resets the @mas to be suitable for the next iteration
5971  * of the loop after the user has reacquired the lock.  If most entries
5972  * found during a walk require you to call mas_pause(), the mt_for_each()
5973  * iterator may be more appropriate.
5974  *
5975  */
5976 void mas_pause(struct ma_state *mas)
5977 {
5978         mas->node = MAS_PAUSE;
5979 }
5980 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_pause);
5981
5982 /**
5983  * mas_find() - On the first call, find the entry at or after mas->index up to
5984  * %max.  Otherwise, find the entry after mas->index.
5985  * @mas: The maple state
5986  * @max: The maximum value to check.
5987  *
5988  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5989  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
5990  * May set @mas->node to MAS_NONE.
5991  *
5992  * Return: The entry or %NULL.
5993  */
5994 void *mas_find(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5995 {
5996         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
5997                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
5998                         mas->node = MAS_NONE;
5999                         return NULL;
6000                 }
6001                 mas->node = MAS_START;
6002                 mas->index = ++mas->last;
6003         }
6004
6005         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6006                 /* First run or continue */
6007                 void *entry;
6008
6009                 if (mas->index > max)
6010                         return NULL;
6011
6012                 entry = mas_walk(mas);
6013                 if (entry)
6014                         return entry;
6015         }
6016
6017         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6018                 return NULL;
6019
6020         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
6021         return mas_next_entry(mas, max);
6022 }
6023 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find);
6024
6025 /**
6026  * mas_find_rev: On the first call, find the first non-null entry at or below
6027  * mas->index down to %min.  Otherwise find the first non-null entry below
6028  * mas->index down to %min.
6029  * @mas: The maple state
6030  * @min: The minimum value to check.
6031  *
6032  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6033  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6034  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6035  *
6036  * Return: The entry or %NULL.
6037  */
6038 void *mas_find_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6039 {
6040         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
6041                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
6042                         mas->node = MAS_NONE;
6043                         return NULL;
6044                 }
6045                 mas->node = MAS_START;
6046                 mas->last = --mas->index;
6047         }
6048
6049         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6050                 /* First run or continue */
6051                 void *entry;
6052
6053                 if (mas->index < min)
6054                         return NULL;
6055
6056                 entry = mas_walk(mas);
6057                 if (entry)
6058                         return entry;
6059         }
6060
6061         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6062                 return NULL;
6063
6064         if (mas->index < min)
6065                 return NULL;
6066
6067         /* Retries on dead nodes handled by mas_prev_entry */
6068         return mas_prev_entry(mas, min);
6069 }
6070 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_rev);
6071
6072 /**
6073  * mas_erase() - Find the range in which index resides and erase the entire
6074  * range.
6075  * @mas: The maple state
6076  *
6077  * Must hold the write lock.
6078  * Searches for @mas->index, sets @mas->index and @mas->last to the range and
6079  * erases that range.
6080  *
6081  * Return: the entry that was erased or %NULL, @mas->index and @mas->last are updated.
6082  */
6083 void *mas_erase(struct ma_state *mas)
6084 {
6085         void *entry;
6086         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, NULL);
6087
6088         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
6089                 mas->node = MAS_START;
6090
6091         /* Retry unnecessary when holding the write lock. */
6092         entry = mas_state_walk(mas);
6093         if (!entry)
6094                 return NULL;
6095
6096 write_retry:
6097         /* Must reset to ensure spanning writes of last slot are detected */
6098         mas_reset(mas);
6099         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
6100         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6101         if (mas_nomem(mas, GFP_KERNEL))
6102                 goto write_retry;
6103
6104         return entry;
6105 }
6106 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_erase);
6107
6108 /**
6109  * mas_nomem() - Check if there was an error allocating and do the allocation
6110  * if necessary If there are allocations, then free them.
6111  * @mas: The maple state
6112  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6113  * Return: true on allocation, false otherwise.
6114  */
6115 bool mas_nomem(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
6116         __must_hold(mas->tree->lock)
6117 {
6118         if (likely(mas->node != MA_ERROR(-ENOMEM))) {
6119                 mas_destroy(mas);
6120                 return false;
6121         }
6122
6123         if (gfpflags_allow_blocking(gfp) && !mt_external_lock(mas->tree)) {
6124                 mtree_unlock(mas->tree);
6125                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6126                 mtree_lock(mas->tree);
6127         } else {
6128                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6129         }
6130
6131         if (!mas_allocated(mas))
6132                 return false;
6133
6134         mas->node = MAS_START;
6135         return true;
6136 }
6137
6138 void __init maple_tree_init(void)
6139 {
6140         maple_node_cache = kmem_cache_create("maple_node",
6141                         sizeof(struct maple_node), sizeof(struct maple_node),
6142                         SLAB_PANIC, NULL);
6143 }
6144
6145 /**
6146  * mtree_load() - Load a value stored in a maple tree
6147  * @mt: The maple tree
6148  * @index: The index to load
6149  *
6150  * Return: the entry or %NULL
6151  */
6152 void *mtree_load(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6153 {
6154         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6155         void *entry;
6156
6157         trace_ma_read(__func__, &mas);
6158         rcu_read_lock();
6159 retry:
6160         entry = mas_start(&mas);
6161         if (unlikely(mas_is_none(&mas)))
6162                 goto unlock;
6163
6164         if (unlikely(mas_is_ptr(&mas))) {
6165                 if (index)
6166                         entry = NULL;
6167
6168                 goto unlock;
6169         }
6170
6171         entry = mtree_lookup_walk(&mas);
6172         if (!entry && unlikely(mas_is_start(&mas)))
6173                 goto retry;
6174 unlock:
6175         rcu_read_unlock();
6176         if (xa_is_zero(entry))
6177                 return NULL;
6178
6179         return entry;
6180 }
6181 EXPORT_SYMBOL(mtree_load);
6182
6183 /**
6184  * mtree_store_range() - Store an entry at a given range.
6185  * @mt: The maple tree
6186  * @index: The start of the range
6187  * @last: The end of the range
6188  * @entry: The entry to store
6189  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6190  *
6191  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6192  * be allocated.
6193  */
6194 int mtree_store_range(struct maple_tree *mt, unsigned long index,
6195                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6196 {
6197         MA_STATE(mas, mt, index, last);
6198         MA_WR_STATE(wr_mas, &mas, entry);
6199
6200         trace_ma_write(__func__, &mas, 0, entry);
6201         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6202                 return -EINVAL;
6203
6204         if (index > last)
6205                 return -EINVAL;
6206
6207         mtree_lock(mt);
6208 retry:
6209         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6210         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6211                 goto retry;
6212
6213         mtree_unlock(mt);
6214         if (mas_is_err(&mas))
6215                 return xa_err(mas.node);
6216
6217         return 0;
6218 }
6219 EXPORT_SYMBOL(mtree_store_range);
6220
6221 /**
6222  * mtree_store() - Store an entry at a given index.
6223  * @mt: The maple tree
6224  * @index: The index to store the value
6225  * @entry: The entry to store
6226  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6227  *
6228  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6229  * be allocated.
6230  */
6231 int mtree_store(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6232                  gfp_t gfp)
6233 {
6234         return mtree_store_range(mt, index, index, entry, gfp);
6235 }
6236 EXPORT_SYMBOL(mtree_store);
6237
6238 /**
6239  * mtree_insert_range() - Insert an entry at a give range if there is no value.
6240  * @mt: The maple tree
6241  * @first: The start of the range
6242  * @last: The end of the range
6243  * @entry: The entry to store
6244  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6245  *
6246  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6247  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6248  */
6249 int mtree_insert_range(struct maple_tree *mt, unsigned long first,
6250                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6251 {
6252         MA_STATE(ms, mt, first, last);
6253
6254         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6255                 return -EINVAL;
6256
6257         if (first > last)
6258                 return -EINVAL;
6259
6260         mtree_lock(mt);
6261 retry:
6262         mas_insert(&ms, entry);
6263         if (mas_nomem(&ms, gfp))
6264                 goto retry;
6265
6266         mtree_unlock(mt);
6267         if (mas_is_err(&ms))
6268                 return xa_err(ms.node);
6269
6270         return 0;
6271 }
6272 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert_range);
6273
6274 /**
6275  * mtree_insert() - Insert an entry at a give index if there is no value.
6276  * @mt: The maple tree
6277  * @index : The index to store the value
6278  * @entry: The entry to store
6279  * @gfp: The FGP_FLAGS to use for allocations.
6280  *
6281  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6282  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6283  */
6284 int mtree_insert(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6285                  gfp_t gfp)
6286 {
6287         return mtree_insert_range(mt, index, index, entry, gfp);
6288 }
6289 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert);
6290
6291 int mtree_alloc_range(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6292                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6293                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6294 {
6295         int ret = 0;
6296
6297         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6298         if (!mt_is_alloc(mt))
6299                 return -EINVAL;
6300
6301         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6302                 return -EINVAL;
6303
6304         if (min > max)
6305                 return -EINVAL;
6306
6307         if (max < size)
6308                 return -EINVAL;
6309
6310         if (!size)
6311                 return -EINVAL;
6312
6313         mtree_lock(mt);
6314 retry:
6315         mas.offset = 0;
6316         mas.index = min;
6317         mas.last = max - size;
6318         ret = mas_alloc(&mas, entry, size, startp);
6319         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6320                 goto retry;
6321
6322         mtree_unlock(mt);
6323         return ret;
6324 }
6325 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_range);
6326
6327 int mtree_alloc_rrange(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6328                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6329                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6330 {
6331         int ret = 0;
6332
6333         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6334         if (!mt_is_alloc(mt))
6335                 return -EINVAL;
6336
6337         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6338                 return -EINVAL;
6339
6340         if (min >= max)
6341                 return -EINVAL;
6342
6343         if (max < size - 1)
6344                 return -EINVAL;
6345
6346         if (!size)
6347                 return -EINVAL;
6348
6349         mtree_lock(mt);
6350 retry:
6351         ret = mas_rev_alloc(&mas, min, max, entry, size, startp);
6352         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6353                 goto retry;
6354
6355         mtree_unlock(mt);
6356         return ret;
6357 }
6358 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_rrange);
6359
6360 /**
6361  * mtree_erase() - Find an index and erase the entire range.
6362  * @mt: The maple tree
6363  * @index: The index to erase
6364  *
6365  * Erasing is the same as a walk to an entry then a store of a NULL to that
6366  * ENTIRE range.  In fact, it is implemented as such using the advanced API.
6367  *
6368  * Return: The entry stored at the @index or %NULL
6369  */
6370 void *mtree_erase(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6371 {
6372         void *entry = NULL;
6373
6374         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6375         trace_ma_op(__func__, &mas);
6376
6377         mtree_lock(mt);
6378         entry = mas_erase(&mas);
6379         mtree_unlock(mt);
6380
6381         return entry;
6382 }
6383 EXPORT_SYMBOL(mtree_erase);
6384
6385 /**
6386  * __mt_destroy() - Walk and free all nodes of a locked maple tree.
6387  * @mt: The maple tree
6388  *
6389  * Note: Does not handle locking.
6390  */
6391 void __mt_destroy(struct maple_tree *mt)
6392 {
6393         void *root = mt_root_locked(mt);
6394
6395         rcu_assign_pointer(mt->ma_root, NULL);
6396         if (xa_is_node(root))
6397                 mte_destroy_walk(root, mt);
6398
6399         mt->ma_flags = 0;
6400 }
6401 EXPORT_SYMBOL_GPL(__mt_destroy);
6402
6403 /**
6404  * mtree_destroy() - Destroy a maple tree
6405  * @mt: The maple tree
6406  *
6407  * Frees all resources used by the tree.  Handles locking.
6408  */
6409 void mtree_destroy(struct maple_tree *mt)
6410 {
6411         mtree_lock(mt);
6412         __mt_destroy(mt);
6413         mtree_unlock(mt);
6414 }
6415 EXPORT_SYMBOL(mtree_destroy);
6416
6417 /**
6418  * mt_find() - Search from the start up until an entry is found.
6419  * @mt: The maple tree
6420  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6421  * @max: The maximum value to check
6422  *
6423  * Handles locking.  @index will be incremented to one beyond the range.
6424  *
6425  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6426  */
6427 void *mt_find(struct maple_tree *mt, unsigned long *index, unsigned long max)
6428 {
6429         MA_STATE(mas, mt, *index, *index);
6430         void *entry;
6431 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6432         unsigned long copy = *index;
6433 #endif
6434
6435         trace_ma_read(__func__, &mas);
6436
6437         if ((*index) > max)
6438                 return NULL;
6439
6440         rcu_read_lock();
6441 retry:
6442         entry = mas_state_walk(&mas);
6443         if (mas_is_start(&mas))
6444                 goto retry;
6445
6446         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6447                 entry = NULL;
6448
6449         if (entry)
6450                 goto unlock;
6451
6452         while (mas_searchable(&mas) && (mas.index < max)) {
6453                 entry = mas_next_entry(&mas, max);
6454                 if (likely(entry && !xa_is_zero(entry)))
6455                         break;
6456         }
6457
6458         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6459                 entry = NULL;
6460 unlock:
6461         rcu_read_unlock();
6462         if (likely(entry)) {
6463                 *index = mas.last + 1;
6464 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6465                 if ((*index) && (*index) <= copy)
6466                         pr_err("index not increased! %lx <= %lx\n",
6467                                *index, copy);
6468                 MT_BUG_ON(mt, (*index) && ((*index) <= copy));
6469 #endif
6470         }
6471
6472         return entry;
6473 }
6474 EXPORT_SYMBOL(mt_find);
6475
6476 /**
6477  * mt_find_after() - Search from the start up until an entry is found.
6478  * @mt: The maple tree
6479  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6480  * @max: The maximum value to check
6481  *
6482  * Handles locking, detects wrapping on index == 0
6483  *
6484  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6485  */
6486 void *mt_find_after(struct maple_tree *mt, unsigned long *index,
6487                     unsigned long max)
6488 {
6489         if (!(*index))
6490                 return NULL;
6491
6492         return mt_find(mt, index, max);
6493 }
6494 EXPORT_SYMBOL(mt_find_after);
6495
6496 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6497 atomic_t maple_tree_tests_run;
6498 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_run);
6499 atomic_t maple_tree_tests_passed;
6500 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_passed);
6501
6502 #ifndef __KERNEL__
6503 extern void kmem_cache_set_non_kernel(struct kmem_cache *, unsigned int);
6504 void mt_set_non_kernel(unsigned int val)
6505 {
6506         kmem_cache_set_non_kernel(maple_node_cache, val);
6507 }
6508
6509 extern unsigned long kmem_cache_get_alloc(struct kmem_cache *);
6510 unsigned long mt_get_alloc_size(void)
6511 {
6512         return kmem_cache_get_alloc(maple_node_cache);
6513 }
6514
6515 extern void kmem_cache_zero_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6516 void mt_zero_nr_tallocated(void)
6517 {
6518         kmem_cache_zero_nr_tallocated(maple_node_cache);
6519 }
6520
6521 extern unsigned int kmem_cache_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6522 unsigned int mt_nr_tallocated(void)
6523 {
6524         return kmem_cache_nr_tallocated(maple_node_cache);
6525 }
6526
6527 extern unsigned int kmem_cache_nr_allocated(struct kmem_cache *);
6528 unsigned int mt_nr_allocated(void)
6529 {
6530         return kmem_cache_nr_allocated(maple_node_cache);
6531 }
6532
6533 /*
6534  * mas_dead_node() - Check if the maple state is pointing to a dead node.
6535  * @mas: The maple state
6536  * @index: The index to restore in @mas.
6537  *
6538  * Used in test code.
6539  * Return: 1 if @mas has been reset to MAS_START, 0 otherwise.
6540  */
6541 static inline int mas_dead_node(struct ma_state *mas, unsigned long index)
6542 {
6543         if (unlikely(!mas_searchable(mas) || mas_is_start(mas)))
6544                 return 0;
6545
6546         if (likely(!mte_dead_node(mas->node)))
6547                 return 0;
6548
6549         mas_rewalk(mas, index);
6550         return 1;
6551 }
6552
6553 void mt_cache_shrink(void)
6554 {
6555 }
6556 #else
6557 /*
6558  * mt_cache_shrink() - For testing, don't use this.
6559  *
6560  * Certain testcases can trigger an OOM when combined with other memory
6561  * debugging configuration options.  This function is used to reduce the
6562  * possibility of an out of memory even due to kmem_cache objects remaining
6563  * around for longer than usual.
6564  */
6565 void mt_cache_shrink(void)
6566 {
6567         kmem_cache_shrink(maple_node_cache);
6568
6569 }
6570 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_cache_shrink);
6571
6572 #endif /* not defined __KERNEL__ */
6573 /*
6574  * mas_get_slot() - Get the entry in the maple state node stored at @offset.
6575  * @mas: The maple state
6576  * @offset: The offset into the slot array to fetch.
6577  *
6578  * Return: The entry stored at @offset.
6579  */
6580 static inline struct maple_enode *mas_get_slot(struct ma_state *mas,
6581                 unsigned char offset)
6582 {
6583         return mas_slot(mas, ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node)),
6584                         offset);
6585 }
6586
6587
6588 /*
6589  * mas_first_entry() - Go the first leaf and find the first entry.
6590  * @mas: the maple state.
6591  * @limit: the maximum index to check.
6592  * @*r_start: Pointer to set to the range start.
6593  *
6594  * Sets mas->offset to the offset of the entry, r_start to the range minimum.
6595  *
6596  * Return: The first entry or MAS_NONE.
6597  */
6598 static inline void *mas_first_entry(struct ma_state *mas, struct maple_node *mn,
6599                 unsigned long limit, enum maple_type mt)
6600
6601 {
6602         unsigned long max;
6603         unsigned long *pivots;
6604         void __rcu **slots;
6605         void *entry = NULL;
6606
6607         mas->index = mas->min;
6608         if (mas->index > limit)
6609                 goto none;
6610
6611         max = mas->max;
6612         mas->offset = 0;
6613         while (likely(!ma_is_leaf(mt))) {
6614                 MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6615                 slots = ma_slots(mn, mt);
6616                 pivots = ma_pivots(mn, mt);
6617                 max = pivots[0];
6618                 entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6619                 if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6620                         return NULL;
6621                 mas->node = entry;
6622                 mn = mas_mn(mas);
6623                 mt = mte_node_type(mas->node);
6624         }
6625         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6626
6627         mas->max = max;
6628         slots = ma_slots(mn, mt);
6629         entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6630         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6631                 return NULL;
6632
6633         /* Slot 0 or 1 must be set */
6634         if (mas->index > limit)
6635                 goto none;
6636
6637         if (likely(entry))
6638                 return entry;
6639
6640         pivots = ma_pivots(mn, mt);
6641         mas->index = pivots[0] + 1;
6642         mas->offset = 1;
6643         entry = mas_slot(mas, slots, 1);
6644         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6645                 return NULL;
6646
6647         if (mas->index > limit)
6648                 goto none;
6649
6650         if (likely(entry))
6651                 return entry;
6652
6653 none:
6654         if (likely(!ma_dead_node(mn)))
6655                 mas->node = MAS_NONE;
6656         return NULL;
6657 }
6658
6659 /* Depth first search, post-order */
6660 static void mas_dfs_postorder(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6661 {
6662
6663         struct maple_enode *p = MAS_NONE, *mn = mas->node;
6664         unsigned long p_min, p_max;
6665
6666         mas_next_node(mas, mas_mn(mas), max);
6667         if (!mas_is_none(mas))
6668                 return;
6669
6670         if (mte_is_root(mn))
6671                 return;
6672
6673         mas->node = mn;
6674         mas_ascend(mas);
6675         while (mas->node != MAS_NONE) {
6676                 p = mas->node;
6677                 p_min = mas->min;
6678                 p_max = mas->max;
6679                 mas_prev_node(mas, 0);
6680         }
6681
6682         if (p == MAS_NONE)
6683                 return;
6684
6685         mas->node = p;
6686         mas->max = p_max;
6687         mas->min = p_min;
6688 }
6689
6690 /* Tree validations */
6691 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6692                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth);
6693 static void mt_dump_range(unsigned long min, unsigned long max,
6694                           unsigned int depth)
6695 {
6696         static const char spaces[] = "                                ";
6697
6698         if (min == max)
6699                 pr_info("%.*s%lu: ", depth * 2, spaces, min);
6700         else
6701                 pr_info("%.*s%lu-%lu: ", depth * 2, spaces, min, max);
6702 }
6703
6704 static void mt_dump_entry(void *entry, unsigned long min, unsigned long max,
6705                           unsigned int depth)
6706 {
6707         mt_dump_range(min, max, depth);
6708
6709         if (xa_is_value(entry))
6710                 pr_cont("value %ld (0x%lx) [%p]\n", xa_to_value(entry),
6711                                 xa_to_value(entry), entry);
6712         else if (xa_is_zero(entry))
6713                 pr_cont("zero (%ld)\n", xa_to_internal(entry));
6714         else if (mt_is_reserved(entry))
6715                 pr_cont("UNKNOWN ENTRY (%p)\n", entry);
6716         else
6717                 pr_cont("%p\n", entry);
6718 }
6719
6720 static void mt_dump_range64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6721                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6722 {
6723         struct maple_range_64 *node = &mte_to_node(entry)->mr64;
6724         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6725         unsigned long first = min;
6726         int i;
6727
6728         pr_cont(" contents: ");
6729         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1; i++)
6730                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6731         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6732         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS; i++) {
6733                 unsigned long last = max;
6734
6735                 if (i < (MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1))
6736                         last = node->pivot[i];
6737                 else if (!node->slot[i] && max != mt_max[mte_node_type(entry)])
6738                         break;
6739                 if (last == 0 && i > 0)
6740                         break;
6741                 if (leaf)
6742                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6743                                         first, last, depth + 1);
6744                 else if (node->slot[i])
6745                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6746                                         first, last, depth + 1);
6747
6748                 if (last == max)
6749                         break;
6750                 if (last > max) {
6751                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6752                                         node, last, max, i);
6753                         break;
6754                 }
6755                 first = last + 1;
6756         }
6757 }
6758
6759 static void mt_dump_arange64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6760                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6761 {
6762         struct maple_arange_64 *node = &mte_to_node(entry)->ma64;
6763         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6764         unsigned long first = min;
6765         int i;
6766
6767         pr_cont(" contents: ");
6768         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++)
6769                 pr_cont("%lu ", node->gap[i]);
6770         pr_cont("| %02X %02X| ", node->meta.end, node->meta.gap);
6771         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1; i++)
6772                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6773         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6774         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++) {
6775                 unsigned long last = max;
6776
6777                 if (i < (MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1))
6778                         last = node->pivot[i];
6779                 else if (!node->slot[i])
6780                         break;
6781                 if (last == 0 && i > 0)
6782                         break;
6783                 if (leaf)
6784                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6785                                         first, last, depth + 1);
6786                 else if (node->slot[i])
6787                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6788                                         first, last, depth + 1);
6789
6790                 if (last == max)
6791                         break;
6792                 if (last > max) {
6793                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6794                                         node, last, max, i);
6795                         break;
6796                 }
6797                 first = last + 1;
6798         }
6799 }
6800
6801 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6802                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6803 {
6804         struct maple_node *node = mte_to_node(entry);
6805         unsigned int type = mte_node_type(entry);
6806         unsigned int i;
6807
6808         mt_dump_range(min, max, depth);
6809
6810         pr_cont("node %p depth %d type %d parent %p", node, depth, type,
6811                         node ? node->parent : NULL);
6812         switch (type) {
6813         case maple_dense:
6814                 pr_cont("\n");
6815                 for (i = 0; i < MAPLE_NODE_SLOTS; i++) {
6816                         if (min + i > max)
6817                                 pr_cont("OUT OF RANGE: ");
6818                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6819                                         min + i, min + i, depth);
6820                 }
6821                 break;
6822         case maple_leaf_64:
6823         case maple_range_64:
6824                 mt_dump_range64(mt, entry, min, max, depth);
6825                 break;
6826         case maple_arange_64:
6827                 mt_dump_arange64(mt, entry, min, max, depth);
6828                 break;
6829
6830         default:
6831                 pr_cont(" UNKNOWN TYPE\n");
6832         }
6833 }
6834
6835 void mt_dump(const struct maple_tree *mt)
6836 {
6837         void *entry = rcu_dereference_check(mt->ma_root, mt_locked(mt));
6838
6839         pr_info("maple_tree(%p) flags %X, height %u root %p\n",
6840                  mt, mt->ma_flags, mt_height(mt), entry);
6841         if (!xa_is_node(entry))
6842                 mt_dump_entry(entry, 0, 0, 0);
6843         else if (entry)
6844                 mt_dump_node(mt, entry, 0, mt_max[mte_node_type(entry)], 0);
6845 }
6846 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_dump);
6847
6848 /*
6849  * Calculate the maximum gap in a node and check if that's what is reported in
6850  * the parent (unless root).
6851  */
6852 static void mas_validate_gaps(struct ma_state *mas)
6853 {
6854         struct maple_enode *mte = mas->node;
6855         struct maple_node *p_mn;
6856         unsigned long gap = 0, max_gap = 0;
6857         unsigned long p_end, p_start = mas->min;
6858         unsigned char p_slot;
6859         unsigned long *gaps = NULL;
6860         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6861         int i;
6862
6863         if (ma_is_dense(mte_node_type(mte))) {
6864                 for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6865                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6866                                 if (gap > max_gap)
6867                                         max_gap = gap;
6868                                 gap = 0;
6869                                 continue;
6870                         }
6871                         gap++;
6872                 }
6873                 goto counted;
6874         }
6875
6876         gaps = ma_gaps(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6877         for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6878                 p_end = mas_logical_pivot(mas, pivots, i, mte_node_type(mte));
6879
6880                 if (!gaps) {
6881                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6882                                 gap = 0;
6883                                 goto not_empty;
6884                         }
6885
6886                         gap += p_end - p_start + 1;
6887                 } else {
6888                         void *entry = mas_get_slot(mas, i);
6889
6890                         gap = gaps[i];
6891                         if (!entry) {
6892                                 if (gap != p_end - p_start + 1) {
6893                                         pr_err("%p[%u] -> %p %lu != %lu - %lu + 1\n",
6894                                                 mas_mn(mas), i,
6895                                                 mas_get_slot(mas, i), gap,
6896                                                 p_end, p_start);
6897                                         mt_dump(mas->tree);
6898
6899                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
6900                                                 gap != p_end - p_start + 1);
6901                                 }
6902                         } else {
6903                                 if (gap > p_end - p_start + 1) {
6904                                         pr_err("%p[%u] %lu >= %lu - %lu + 1 (%lu)\n",
6905                                         mas_mn(mas), i, gap, p_end, p_start,
6906                                         p_end - p_start + 1);
6907                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
6908                                                 gap > p_end - p_start + 1);
6909                                 }
6910                         }
6911                 }
6912
6913                 if (gap > max_gap)
6914                         max_gap = gap;
6915 not_empty:
6916                 p_start = p_end + 1;
6917                 if (p_end >= mas->max)
6918                         break;
6919         }
6920
6921 counted:
6922         if (mte_is_root(mte))
6923                 return;
6924
6925         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
6926         p_mn = mte_parent(mte);
6927         MT_BUG_ON(mas->tree, max_gap > mas->max);
6928         if (ma_gaps(p_mn, mas_parent_enum(mas, mte))[p_slot] != max_gap) {
6929                 pr_err("gap %p[%u] != %lu\n", p_mn, p_slot, max_gap);
6930                 mt_dump(mas->tree);
6931         }
6932
6933         MT_BUG_ON(mas->tree,
6934                   ma_gaps(p_mn, mas_parent_enum(mas, mte))[p_slot] != max_gap);
6935 }
6936
6937 static void mas_validate_parent_slot(struct ma_state *mas)
6938 {
6939         struct maple_node *parent;
6940         struct maple_enode *node;
6941         enum maple_type p_type = mas_parent_enum(mas, mas->node);
6942         unsigned char p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
6943         void __rcu **slots;
6944         int i;
6945
6946         if (mte_is_root(mas->node))
6947                 return;
6948
6949         parent = mte_parent(mas->node);
6950         slots = ma_slots(parent, p_type);
6951         MT_BUG_ON(mas->tree, mas_mn(mas) == parent);
6952
6953         /* Check prev/next parent slot for duplicate node entry */
6954
6955         for (i = 0; i < mt_slots[p_type]; i++) {
6956                 node = mas_slot(mas, slots, i);
6957                 if (i == p_slot) {
6958                         if (node != mas->node)
6959                                 pr_err("parent %p[%u] does not have %p\n",
6960                                         parent, i, mas_mn(mas));
6961                         MT_BUG_ON(mas->tree, node != mas->node);
6962                 } else if (node == mas->node) {
6963                         pr_err("Invalid child %p at parent %p[%u] p_slot %u\n",
6964                                mas_mn(mas), parent, i, p_slot);
6965                         MT_BUG_ON(mas->tree, node == mas->node);
6966                 }
6967         }
6968 }
6969
6970 static void mas_validate_child_slot(struct ma_state *mas)
6971 {
6972         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
6973         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
6974         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mas->node), type);
6975         struct maple_enode *child;
6976         unsigned char i;
6977
6978         if (mte_is_leaf(mas->node))
6979                 return;
6980
6981         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
6982                 child = mas_slot(mas, slots, i);
6983                 if (!pivots[i] || pivots[i] == mas->max)
6984                         break;
6985
6986                 if (!child)
6987                         break;
6988
6989                 if (mte_parent_slot(child) != i) {
6990                         pr_err("Slot error at %p[%u]: child %p has pslot %u\n",
6991                                mas_mn(mas), i, mte_to_node(child),
6992                                mte_parent_slot(child));
6993                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
6994                 }
6995
6996                 if (mte_parent(child) != mte_to_node(mas->node)) {
6997                         pr_err("child %p has parent %p not %p\n",
6998                                mte_to_node(child), mte_parent(child),
6999                                mte_to_node(mas->node));
7000                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7001                 }
7002         }
7003 }
7004
7005 /*
7006  * Validate all pivots are within mas->min and mas->max.
7007  */
7008 static void mas_validate_limits(struct ma_state *mas)
7009 {
7010         int i;
7011         unsigned long prev_piv = 0;
7012         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7013         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7014         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
7015
7016         /* all limits are fine here. */
7017         if (mte_is_root(mas->node))
7018                 return;
7019
7020         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7021                 unsigned long piv;
7022
7023                 piv = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, type);
7024
7025                 if (!piv && (i != 0))
7026                         break;
7027
7028                 if (!mte_is_leaf(mas->node)) {
7029                         void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7030
7031                         if (!entry)
7032                                 pr_err("%p[%u] cannot be null\n",
7033                                        mas_mn(mas), i);
7034
7035                         MT_BUG_ON(mas->tree, !entry);
7036                 }
7037
7038                 if (prev_piv > piv) {
7039                         pr_err("%p[%u] piv %lu < prev_piv %lu\n",
7040                                 mas_mn(mas), i, piv, prev_piv);
7041                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < prev_piv);
7042                 }
7043
7044                 if (piv < mas->min) {
7045                         pr_err("%p[%u] %lu < %lu\n", mas_mn(mas), i,
7046                                 piv, mas->min);
7047                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < mas->min);
7048                 }
7049                 if (piv > mas->max) {
7050                         pr_err("%p[%u] %lu > %lu\n", mas_mn(mas), i,
7051                                 piv, mas->max);
7052                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv > mas->max);
7053                 }
7054                 prev_piv = piv;
7055                 if (piv == mas->max)
7056                         break;
7057         }
7058         for (i += 1; i < mt_slots[type]; i++) {
7059                 void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7060
7061                 if (entry && (i != mt_slots[type] - 1)) {
7062                         pr_err("%p[%u] should not have entry %p\n", mas_mn(mas),
7063                                i, entry);
7064                         MT_BUG_ON(mas->tree, entry != NULL);
7065                 }
7066
7067                 if (i < mt_pivots[type]) {
7068                         unsigned long piv = pivots[i];
7069
7070                         if (!piv)
7071                                 continue;
7072
7073                         pr_err("%p[%u] should not have piv %lu\n",
7074                                mas_mn(mas), i, piv);
7075                         MT_BUG_ON(mas->tree, i < mt_pivots[type] - 1);
7076                 }
7077         }
7078 }
7079
7080 static void mt_validate_nulls(struct maple_tree *mt)
7081 {
7082         void *entry, *last = (void *)1;
7083         unsigned char offset = 0;
7084         void __rcu **slots;
7085         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7086
7087         mas_start(&mas);
7088         if (mas_is_none(&mas) || (mas.node == MAS_ROOT))
7089                 return;
7090
7091         while (!mte_is_leaf(mas.node))
7092                 mas_descend(&mas);
7093
7094         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), mte_node_type(mas.node));
7095         do {
7096                 entry = mas_slot(&mas, slots, offset);
7097                 if (!last && !entry) {
7098                         pr_err("Sequential nulls end at %p[%u]\n",
7099                                 mas_mn(&mas), offset);
7100                 }
7101                 MT_BUG_ON(mt, !last && !entry);
7102                 last = entry;
7103                 if (offset == mas_data_end(&mas)) {
7104                         mas_next_node(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX);
7105                         if (mas_is_none(&mas))
7106                                 return;
7107                         offset = 0;
7108                         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node),
7109                                          mte_node_type(mas.node));
7110                 } else {
7111                         offset++;
7112                 }
7113
7114         } while (!mas_is_none(&mas));
7115 }
7116
7117 /*
7118  * validate a maple tree by checking:
7119  * 1. The limits (pivots are within mas->min to mas->max)
7120  * 2. The gap is correctly set in the parents
7121  */
7122 void mt_validate(struct maple_tree *mt)
7123 {
7124         unsigned char end;
7125
7126         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7127         rcu_read_lock();
7128         mas_start(&mas);
7129         if (!mas_searchable(&mas))
7130                 goto done;
7131
7132         mas_first_entry(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX, mte_node_type(mas.node));
7133         while (!mas_is_none(&mas)) {
7134                 MT_BUG_ON(mas.tree, mte_dead_node(mas.node));
7135                 if (!mte_is_root(mas.node)) {
7136                         end = mas_data_end(&mas);
7137                         if ((end < mt_min_slot_count(mas.node)) &&
7138                             (mas.max != ULONG_MAX)) {
7139                                 pr_err("Invalid size %u of %p\n", end,
7140                                 mas_mn(&mas));
7141                                 MT_BUG_ON(mas.tree, 1);
7142                         }
7143
7144                 }
7145                 mas_validate_parent_slot(&mas);
7146                 mas_validate_child_slot(&mas);
7147                 mas_validate_limits(&mas);
7148                 if (mt_is_alloc(mt))
7149                         mas_validate_gaps(&mas);
7150                 mas_dfs_postorder(&mas, ULONG_MAX);
7151         }
7152         mt_validate_nulls(mt);
7153 done:
7154         rcu_read_unlock();
7155
7156 }
7157 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_validate);
7158
7159 #endif /* CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE */