]> Git Repo - linux.git/blob - include/linux/xarray.h
0a758fa3ed2c783ebe86cd7a8bc58af49feafde2
[linux.git] / include / linux / xarray.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+ */
2 #ifndef _LINUX_XARRAY_H
3 #define _LINUX_XARRAY_H
4 /*
5  * eXtensible Arrays
6  * Copyright (c) 2017 Microsoft Corporation
7  * Author: Matthew Wilcox <[email protected]>
8  *
9  * See Documentation/core-api/xarray.rst for how to use the XArray.
10  */
11
12 #include <linux/bug.h>
13 #include <linux/compiler.h>
14 #include <linux/gfp.h>
15 #include <linux/kconfig.h>
16 #include <linux/kernel.h>
17 #include <linux/rcupdate.h>
18 #include <linux/spinlock.h>
19 #include <linux/types.h>
20
21 /*
22  * The bottom two bits of the entry determine how the XArray interprets
23  * the contents:
24  *
25  * 00: Pointer entry
26  * 10: Internal entry
27  * x1: Value entry or tagged pointer
28  *
29  * Attempting to store internal entries in the XArray is a bug.
30  *
31  * Most internal entries are pointers to the next node in the tree.
32  * The following internal entries have a special meaning:
33  *
34  * 0-62: Sibling entries
35  * 256: Retry entry
36  *
37  * Errors are also represented as internal entries, but use the negative
38  * space (-4094 to -2).  They're never stored in the slots array; only
39  * returned by the normal API.
40  */
41
42 #define BITS_PER_XA_VALUE       (BITS_PER_LONG - 1)
43
44 /**
45  * xa_mk_value() - Create an XArray entry from an integer.
46  * @v: Value to store in XArray.
47  *
48  * Context: Any context.
49  * Return: An entry suitable for storing in the XArray.
50  */
51 static inline void *xa_mk_value(unsigned long v)
52 {
53         WARN_ON((long)v < 0);
54         return (void *)((v << 1) | 1);
55 }
56
57 /**
58  * xa_to_value() - Get value stored in an XArray entry.
59  * @entry: XArray entry.
60  *
61  * Context: Any context.
62  * Return: The value stored in the XArray entry.
63  */
64 static inline unsigned long xa_to_value(const void *entry)
65 {
66         return (unsigned long)entry >> 1;
67 }
68
69 /**
70  * xa_is_value() - Determine if an entry is a value.
71  * @entry: XArray entry.
72  *
73  * Context: Any context.
74  * Return: True if the entry is a value, false if it is a pointer.
75  */
76 static inline bool xa_is_value(const void *entry)
77 {
78         return (unsigned long)entry & 1;
79 }
80
81 /**
82  * xa_tag_pointer() - Create an XArray entry for a tagged pointer.
83  * @p: Plain pointer.
84  * @tag: Tag value (0, 1 or 3).
85  *
86  * If the user of the XArray prefers, they can tag their pointers instead
87  * of storing value entries.  Three tags are available (0, 1 and 3).
88  * These are distinct from the xa_mark_t as they are not replicated up
89  * through the array and cannot be searched for.
90  *
91  * Context: Any context.
92  * Return: An XArray entry.
93  */
94 static inline void *xa_tag_pointer(void *p, unsigned long tag)
95 {
96         return (void *)((unsigned long)p | tag);
97 }
98
99 /**
100  * xa_untag_pointer() - Turn an XArray entry into a plain pointer.
101  * @entry: XArray entry.
102  *
103  * If you have stored a tagged pointer in the XArray, call this function
104  * to get the untagged version of the pointer.
105  *
106  * Context: Any context.
107  * Return: A pointer.
108  */
109 static inline void *xa_untag_pointer(void *entry)
110 {
111         return (void *)((unsigned long)entry & ~3UL);
112 }
113
114 /**
115  * xa_pointer_tag() - Get the tag stored in an XArray entry.
116  * @entry: XArray entry.
117  *
118  * If you have stored a tagged pointer in the XArray, call this function
119  * to get the tag of that pointer.
120  *
121  * Context: Any context.
122  * Return: A tag.
123  */
124 static inline unsigned int xa_pointer_tag(void *entry)
125 {
126         return (unsigned long)entry & 3UL;
127 }
128
129 /*
130  * xa_mk_internal() - Create an internal entry.
131  * @v: Value to turn into an internal entry.
132  *
133  * Context: Any context.
134  * Return: An XArray internal entry corresponding to this value.
135  */
136 static inline void *xa_mk_internal(unsigned long v)
137 {
138         return (void *)((v << 2) | 2);
139 }
140
141 /*
142  * xa_to_internal() - Extract the value from an internal entry.
143  * @entry: XArray entry.
144  *
145  * Context: Any context.
146  * Return: The value which was stored in the internal entry.
147  */
148 static inline unsigned long xa_to_internal(const void *entry)
149 {
150         return (unsigned long)entry >> 2;
151 }
152
153 /*
154  * xa_is_internal() - Is the entry an internal entry?
155  * @entry: XArray entry.
156  *
157  * Context: Any context.
158  * Return: %true if the entry is an internal entry.
159  */
160 static inline bool xa_is_internal(const void *entry)
161 {
162         return ((unsigned long)entry & 3) == 2;
163 }
164
165 /**
166  * xa_is_err() - Report whether an XArray operation returned an error
167  * @entry: Result from calling an XArray function
168  *
169  * If an XArray operation cannot complete an operation, it will return
170  * a special value indicating an error.  This function tells you
171  * whether an error occurred; xa_err() tells you which error occurred.
172  *
173  * Context: Any context.
174  * Return: %true if the entry indicates an error.
175  */
176 static inline bool xa_is_err(const void *entry)
177 {
178         return unlikely(xa_is_internal(entry));
179 }
180
181 /**
182  * xa_err() - Turn an XArray result into an errno.
183  * @entry: Result from calling an XArray function.
184  *
185  * If an XArray operation cannot complete an operation, it will return
186  * a special pointer value which encodes an errno.  This function extracts
187  * the errno from the pointer value, or returns 0 if the pointer does not
188  * represent an errno.
189  *
190  * Context: Any context.
191  * Return: A negative errno or 0.
192  */
193 static inline int xa_err(void *entry)
194 {
195         /* xa_to_internal() would not do sign extension. */
196         if (xa_is_err(entry))
197                 return (long)entry >> 2;
198         return 0;
199 }
200
201 typedef unsigned __bitwise xa_mark_t;
202 #define XA_MARK_0               ((__force xa_mark_t)0U)
203 #define XA_MARK_1               ((__force xa_mark_t)1U)
204 #define XA_MARK_2               ((__force xa_mark_t)2U)
205 #define XA_PRESENT              ((__force xa_mark_t)8U)
206 #define XA_MARK_MAX             XA_MARK_2
207
208 enum xa_lock_type {
209         XA_LOCK_IRQ = 1,
210         XA_LOCK_BH = 2,
211 };
212
213 /*
214  * Values for xa_flags.  The radix tree stores its GFP flags in the xa_flags,
215  * and we remain compatible with that.
216  */
217 #define XA_FLAGS_LOCK_IRQ       ((__force gfp_t)XA_LOCK_IRQ)
218 #define XA_FLAGS_LOCK_BH        ((__force gfp_t)XA_LOCK_BH)
219 #define XA_FLAGS_MARK(mark)     ((__force gfp_t)((1U << __GFP_BITS_SHIFT) << \
220                                                 (__force unsigned)(mark)))
221
222 /**
223  * struct xarray - The anchor of the XArray.
224  * @xa_lock: Lock that protects the contents of the XArray.
225  *
226  * To use the xarray, define it statically or embed it in your data structure.
227  * It is a very small data structure, so it does not usually make sense to
228  * allocate it separately and keep a pointer to it in your data structure.
229  *
230  * You may use the xa_lock to protect your own data structures as well.
231  */
232 /*
233  * If all of the entries in the array are NULL, @xa_head is a NULL pointer.
234  * If the only non-NULL entry in the array is at index 0, @xa_head is that
235  * entry.  If any other entry in the array is non-NULL, @xa_head points
236  * to an @xa_node.
237  */
238 struct xarray {
239         spinlock_t      xa_lock;
240 /* private: The rest of the data structure is not to be used directly. */
241         gfp_t           xa_flags;
242         void __rcu *    xa_head;
243 };
244
245 #define XARRAY_INIT(name, flags) {                              \
246         .xa_lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(name.xa_lock),          \
247         .xa_flags = flags,                                      \
248         .xa_head = NULL,                                        \
249 }
250
251 /**
252  * DEFINE_XARRAY_FLAGS() - Define an XArray with custom flags.
253  * @name: A string that names your XArray.
254  * @flags: XA_FLAG values.
255  *
256  * This is intended for file scope definitions of XArrays.  It declares
257  * and initialises an empty XArray with the chosen name and flags.  It is
258  * equivalent to calling xa_init_flags() on the array, but it does the
259  * initialisation at compiletime instead of runtime.
260  */
261 #define DEFINE_XARRAY_FLAGS(name, flags)                                \
262         struct xarray name = XARRAY_INIT(name, flags)
263
264 /**
265  * DEFINE_XARRAY() - Define an XArray.
266  * @name: A string that names your XArray.
267  *
268  * This is intended for file scope definitions of XArrays.  It declares
269  * and initialises an empty XArray with the chosen name.  It is equivalent
270  * to calling xa_init() on the array, but it does the initialisation at
271  * compiletime instead of runtime.
272  */
273 #define DEFINE_XARRAY(name) DEFINE_XARRAY_FLAGS(name, 0)
274
275 void xa_init_flags(struct xarray *, gfp_t flags);
276 void *xa_load(struct xarray *, unsigned long index);
277 void *xa_store(struct xarray *, unsigned long index, void *entry, gfp_t);
278 void *xa_cmpxchg(struct xarray *, unsigned long index,
279                         void *old, void *entry, gfp_t);
280 bool xa_get_mark(struct xarray *, unsigned long index, xa_mark_t);
281 void xa_set_mark(struct xarray *, unsigned long index, xa_mark_t);
282 void xa_clear_mark(struct xarray *, unsigned long index, xa_mark_t);
283 void *xa_find(struct xarray *xa, unsigned long *index,
284                 unsigned long max, xa_mark_t) __attribute__((nonnull(2)));
285 void *xa_find_after(struct xarray *xa, unsigned long *index,
286                 unsigned long max, xa_mark_t) __attribute__((nonnull(2)));
287 unsigned int xa_extract(struct xarray *, void **dst, unsigned long start,
288                 unsigned long max, unsigned int n, xa_mark_t);
289 void xa_destroy(struct xarray *);
290
291 /**
292  * xa_init() - Initialise an empty XArray.
293  * @xa: XArray.
294  *
295  * An empty XArray is full of NULL entries.
296  *
297  * Context: Any context.
298  */
299 static inline void xa_init(struct xarray *xa)
300 {
301         xa_init_flags(xa, 0);
302 }
303
304 /**
305  * xa_empty() - Determine if an array has any present entries.
306  * @xa: XArray.
307  *
308  * Context: Any context.
309  * Return: %true if the array contains only NULL pointers.
310  */
311 static inline bool xa_empty(const struct xarray *xa)
312 {
313         return xa->xa_head == NULL;
314 }
315
316 /**
317  * xa_marked() - Inquire whether any entry in this array has a mark set
318  * @xa: Array
319  * @mark: Mark value
320  *
321  * Context: Any context.
322  * Return: %true if any entry has this mark set.
323  */
324 static inline bool xa_marked(const struct xarray *xa, xa_mark_t mark)
325 {
326         return xa->xa_flags & XA_FLAGS_MARK(mark);
327 }
328
329 /**
330  * xa_erase() - Erase this entry from the XArray.
331  * @xa: XArray.
332  * @index: Index of entry.
333  *
334  * This function is the equivalent of calling xa_store() with %NULL as
335  * the third argument.  The XArray does not need to allocate memory, so
336  * the user does not need to provide GFP flags.
337  *
338  * Context: Process context.  Takes and releases the xa_lock.
339  * Return: The entry which used to be at this index.
340  */
341 static inline void *xa_erase(struct xarray *xa, unsigned long index)
342 {
343         return xa_store(xa, index, NULL, 0);
344 }
345
346 /**
347  * xa_insert() - Store this entry in the XArray unless another entry is
348  *                      already present.
349  * @xa: XArray.
350  * @index: Index into array.
351  * @entry: New entry.
352  * @gfp: Memory allocation flags.
353  *
354  * If you would rather see the existing entry in the array, use xa_cmpxchg().
355  * This function is for users who don't care what the entry is, only that
356  * one is present.
357  *
358  * Context: Process context.  Takes and releases the xa_lock.
359  *          May sleep if the @gfp flags permit.
360  * Return: 0 if the store succeeded.  -EEXIST if another entry was present.
361  * -ENOMEM if memory could not be allocated.
362  */
363 static inline int xa_insert(struct xarray *xa, unsigned long index,
364                 void *entry, gfp_t gfp)
365 {
366         void *curr = xa_cmpxchg(xa, index, NULL, entry, gfp);
367         if (!curr)
368                 return 0;
369         if (xa_is_err(curr))
370                 return xa_err(curr);
371         return -EEXIST;
372 }
373
374 /**
375  * xa_for_each() - Iterate over a portion of an XArray.
376  * @xa: XArray.
377  * @entry: Entry retrieved from array.
378  * @index: Index of @entry.
379  * @max: Maximum index to retrieve from array.
380  * @filter: Selection criterion.
381  *
382  * Initialise @index to the lowest index you want to retrieve from the
383  * array.  During the iteration, @entry will have the value of the entry
384  * stored in @xa at @index.  The iteration will skip all entries in the
385  * array which do not match @filter.  You may modify @index during the
386  * iteration if you want to skip or reprocess indices.  It is safe to modify
387  * the array during the iteration.  At the end of the iteration, @entry will
388  * be set to NULL and @index will have a value less than or equal to max.
389  *
390  * xa_for_each() is O(n.log(n)) while xas_for_each() is O(n).  You have
391  * to handle your own locking with xas_for_each(), and if you have to unlock
392  * after each iteration, it will also end up being O(n.log(n)).  xa_for_each()
393  * will spin if it hits a retry entry; if you intend to see retry entries,
394  * you should use the xas_for_each() iterator instead.  The xas_for_each()
395  * iterator will expand into more inline code than xa_for_each().
396  *
397  * Context: Any context.  Takes and releases the RCU lock.
398  */
399 #define xa_for_each(xa, entry, index, max, filter) \
400         for (entry = xa_find(xa, &index, max, filter); entry; \
401              entry = xa_find_after(xa, &index, max, filter))
402
403 #define xa_trylock(xa)          spin_trylock(&(xa)->xa_lock)
404 #define xa_lock(xa)             spin_lock(&(xa)->xa_lock)
405 #define xa_unlock(xa)           spin_unlock(&(xa)->xa_lock)
406 #define xa_lock_bh(xa)          spin_lock_bh(&(xa)->xa_lock)
407 #define xa_unlock_bh(xa)        spin_unlock_bh(&(xa)->xa_lock)
408 #define xa_lock_irq(xa)         spin_lock_irq(&(xa)->xa_lock)
409 #define xa_unlock_irq(xa)       spin_unlock_irq(&(xa)->xa_lock)
410 #define xa_lock_irqsave(xa, flags) \
411                                 spin_lock_irqsave(&(xa)->xa_lock, flags)
412 #define xa_unlock_irqrestore(xa, flags) \
413                                 spin_unlock_irqrestore(&(xa)->xa_lock, flags)
414
415 /*
416  * Versions of the normal API which require the caller to hold the
417  * xa_lock.  If the GFP flags allow it, they will drop the lock to
418  * allocate memory, then reacquire it afterwards.  These functions
419  * may also re-enable interrupts if the XArray flags indicate the
420  * locking should be interrupt safe.
421  */
422 void *__xa_erase(struct xarray *, unsigned long index);
423 void *__xa_store(struct xarray *, unsigned long index, void *entry, gfp_t);
424 void *__xa_cmpxchg(struct xarray *, unsigned long index, void *old,
425                 void *entry, gfp_t);
426 void __xa_set_mark(struct xarray *, unsigned long index, xa_mark_t);
427 void __xa_clear_mark(struct xarray *, unsigned long index, xa_mark_t);
428
429 /**
430  * __xa_insert() - Store this entry in the XArray unless another entry is
431  *                      already present.
432  * @xa: XArray.
433  * @index: Index into array.
434  * @entry: New entry.
435  * @gfp: Memory allocation flags.
436  *
437  * If you would rather see the existing entry in the array, use __xa_cmpxchg().
438  * This function is for users who don't care what the entry is, only that
439  * one is present.
440  *
441  * Context: Any context.  Expects xa_lock to be held on entry.  May
442  *          release and reacquire xa_lock if the @gfp flags permit.
443  * Return: 0 if the store succeeded.  -EEXIST if another entry was present.
444  * -ENOMEM if memory could not be allocated.
445  */
446 static inline int __xa_insert(struct xarray *xa, unsigned long index,
447                 void *entry, gfp_t gfp)
448 {
449         void *curr = __xa_cmpxchg(xa, index, NULL, entry, gfp);
450         if (!curr)
451                 return 0;
452         if (xa_is_err(curr))
453                 return xa_err(curr);
454         return -EEXIST;
455 }
456
457 /**
458  * xa_erase_bh() - Erase this entry from the XArray.
459  * @xa: XArray.
460  * @index: Index of entry.
461  *
462  * This function is the equivalent of calling xa_store() with %NULL as
463  * the third argument.  The XArray does not need to allocate memory, so
464  * the user does not need to provide GFP flags.
465  *
466  * Context: Process context.  Takes and releases the xa_lock while
467  * disabling softirqs.
468  * Return: The entry which used to be at this index.
469  */
470 static inline void *xa_erase_bh(struct xarray *xa, unsigned long index)
471 {
472         void *entry;
473
474         xa_lock_bh(xa);
475         entry = __xa_erase(xa, index);
476         xa_unlock_bh(xa);
477
478         return entry;
479 }
480
481 /**
482  * xa_erase_irq() - Erase this entry from the XArray.
483  * @xa: XArray.
484  * @index: Index of entry.
485  *
486  * This function is the equivalent of calling xa_store() with %NULL as
487  * the third argument.  The XArray does not need to allocate memory, so
488  * the user does not need to provide GFP flags.
489  *
490  * Context: Process context.  Takes and releases the xa_lock while
491  * disabling interrupts.
492  * Return: The entry which used to be at this index.
493  */
494 static inline void *xa_erase_irq(struct xarray *xa, unsigned long index)
495 {
496         void *entry;
497
498         xa_lock_irq(xa);
499         entry = __xa_erase(xa, index);
500         xa_unlock_irq(xa);
501
502         return entry;
503 }
504
505 /* Everything below here is the Advanced API.  Proceed with caution. */
506
507 /*
508  * The xarray is constructed out of a set of 'chunks' of pointers.  Choosing
509  * the best chunk size requires some tradeoffs.  A power of two recommends
510  * itself so that we can walk the tree based purely on shifts and masks.
511  * Generally, the larger the better; as the number of slots per level of the
512  * tree increases, the less tall the tree needs to be.  But that needs to be
513  * balanced against the memory consumption of each node.  On a 64-bit system,
514  * xa_node is currently 576 bytes, and we get 7 of them per 4kB page.  If we
515  * doubled the number of slots per node, we'd get only 3 nodes per 4kB page.
516  */
517 #ifndef XA_CHUNK_SHIFT
518 #define XA_CHUNK_SHIFT          (CONFIG_BASE_SMALL ? 4 : 6)
519 #endif
520 #define XA_CHUNK_SIZE           (1UL << XA_CHUNK_SHIFT)
521 #define XA_CHUNK_MASK           (XA_CHUNK_SIZE - 1)
522 #define XA_MAX_MARKS            3
523 #define XA_MARK_LONGS           DIV_ROUND_UP(XA_CHUNK_SIZE, BITS_PER_LONG)
524
525 /*
526  * @count is the count of every non-NULL element in the ->slots array
527  * whether that is a value entry, a retry entry, a user pointer,
528  * a sibling entry or a pointer to the next level of the tree.
529  * @nr_values is the count of every element in ->slots which is
530  * either a value entry or a sibling of a value entry.
531  */
532 struct xa_node {
533         unsigned char   shift;          /* Bits remaining in each slot */
534         unsigned char   offset;         /* Slot offset in parent */
535         unsigned char   count;          /* Total entry count */
536         unsigned char   nr_values;      /* Value entry count */
537         struct xa_node __rcu *parent;   /* NULL at top of tree */
538         struct xarray   *array;         /* The array we belong to */
539         union {
540                 struct list_head private_list;  /* For tree user */
541                 struct rcu_head rcu_head;       /* Used when freeing node */
542         };
543         void __rcu      *slots[XA_CHUNK_SIZE];
544         union {
545                 unsigned long   tags[XA_MAX_MARKS][XA_MARK_LONGS];
546                 unsigned long   marks[XA_MAX_MARKS][XA_MARK_LONGS];
547         };
548 };
549
550 void xa_dump(const struct xarray *);
551 void xa_dump_node(const struct xa_node *);
552
553 #ifdef XA_DEBUG
554 #define XA_BUG_ON(xa, x) do {                                   \
555                 if (x) {                                        \
556                         xa_dump(xa);                            \
557                         BUG();                                  \
558                 }                                               \
559         } while (0)
560 #define XA_NODE_BUG_ON(node, x) do {                            \
561                 if (x) {                                        \
562                         if (node) xa_dump_node(node);           \
563                         BUG();                                  \
564                 }                                               \
565         } while (0)
566 #else
567 #define XA_BUG_ON(xa, x)        do { } while (0)
568 #define XA_NODE_BUG_ON(node, x) do { } while (0)
569 #endif
570
571 /* Private */
572 static inline void *xa_head(const struct xarray *xa)
573 {
574         return rcu_dereference_check(xa->xa_head,
575                                                 lockdep_is_held(&xa->xa_lock));
576 }
577
578 /* Private */
579 static inline void *xa_head_locked(const struct xarray *xa)
580 {
581         return rcu_dereference_protected(xa->xa_head,
582                                                 lockdep_is_held(&xa->xa_lock));
583 }
584
585 /* Private */
586 static inline void *xa_entry(const struct xarray *xa,
587                                 const struct xa_node *node, unsigned int offset)
588 {
589         XA_NODE_BUG_ON(node, offset >= XA_CHUNK_SIZE);
590         return rcu_dereference_check(node->slots[offset],
591                                                 lockdep_is_held(&xa->xa_lock));
592 }
593
594 /* Private */
595 static inline void *xa_entry_locked(const struct xarray *xa,
596                                 const struct xa_node *node, unsigned int offset)
597 {
598         XA_NODE_BUG_ON(node, offset >= XA_CHUNK_SIZE);
599         return rcu_dereference_protected(node->slots[offset],
600                                                 lockdep_is_held(&xa->xa_lock));
601 }
602
603 /* Private */
604 static inline struct xa_node *xa_parent(const struct xarray *xa,
605                                         const struct xa_node *node)
606 {
607         return rcu_dereference_check(node->parent,
608                                                 lockdep_is_held(&xa->xa_lock));
609 }
610
611 /* Private */
612 static inline struct xa_node *xa_parent_locked(const struct xarray *xa,
613                                         const struct xa_node *node)
614 {
615         return rcu_dereference_protected(node->parent,
616                                                 lockdep_is_held(&xa->xa_lock));
617 }
618
619 /* Private */
620 static inline void *xa_mk_node(const struct xa_node *node)
621 {
622         return (void *)((unsigned long)node | 2);
623 }
624
625 /* Private */
626 static inline struct xa_node *xa_to_node(const void *entry)
627 {
628         return (struct xa_node *)((unsigned long)entry - 2);
629 }
630
631 /* Private */
632 static inline bool xa_is_node(const void *entry)
633 {
634         return xa_is_internal(entry) && (unsigned long)entry > 4096;
635 }
636
637 /* Private */
638 static inline void *xa_mk_sibling(unsigned int offset)
639 {
640         return xa_mk_internal(offset);
641 }
642
643 /* Private */
644 static inline unsigned long xa_to_sibling(const void *entry)
645 {
646         return xa_to_internal(entry);
647 }
648
649 /**
650  * xa_is_sibling() - Is the entry a sibling entry?
651  * @entry: Entry retrieved from the XArray
652  *
653  * Return: %true if the entry is a sibling entry.
654  */
655 static inline bool xa_is_sibling(const void *entry)
656 {
657         return IS_ENABLED(CONFIG_XARRAY_MULTI) && xa_is_internal(entry) &&
658                 (entry < xa_mk_sibling(XA_CHUNK_SIZE - 1));
659 }
660
661 #define XA_RETRY_ENTRY          xa_mk_internal(256)
662
663 /**
664  * xa_is_retry() - Is the entry a retry entry?
665  * @entry: Entry retrieved from the XArray
666  *
667  * Return: %true if the entry is a retry entry.
668  */
669 static inline bool xa_is_retry(const void *entry)
670 {
671         return unlikely(entry == XA_RETRY_ENTRY);
672 }
673
674 /**
675  * typedef xa_update_node_t - A callback function from the XArray.
676  * @node: The node which is being processed
677  *
678  * This function is called every time the XArray updates the count of
679  * present and value entries in a node.  It allows advanced users to
680  * maintain the private_list in the node.
681  *
682  * Context: The xa_lock is held and interrupts may be disabled.
683  *          Implementations should not drop the xa_lock, nor re-enable
684  *          interrupts.
685  */
686 typedef void (*xa_update_node_t)(struct xa_node *node);
687
688 /*
689  * The xa_state is opaque to its users.  It contains various different pieces
690  * of state involved in the current operation on the XArray.  It should be
691  * declared on the stack and passed between the various internal routines.
692  * The various elements in it should not be accessed directly, but only
693  * through the provided accessor functions.  The below documentation is for
694  * the benefit of those working on the code, not for users of the XArray.
695  *
696  * @xa_node usually points to the xa_node containing the slot we're operating
697  * on (and @xa_offset is the offset in the slots array).  If there is a
698  * single entry in the array at index 0, there are no allocated xa_nodes to
699  * point to, and so we store %NULL in @xa_node.  @xa_node is set to
700  * the value %XAS_RESTART if the xa_state is not walked to the correct
701  * position in the tree of nodes for this operation.  If an error occurs
702  * during an operation, it is set to an %XAS_ERROR value.  If we run off the
703  * end of the allocated nodes, it is set to %XAS_BOUNDS.
704  */
705 struct xa_state {
706         struct xarray *xa;
707         unsigned long xa_index;
708         unsigned char xa_shift;
709         unsigned char xa_sibs;
710         unsigned char xa_offset;
711         unsigned char xa_pad;           /* Helps gcc generate better code */
712         struct xa_node *xa_node;
713         struct xa_node *xa_alloc;
714         xa_update_node_t xa_update;
715 };
716
717 /*
718  * We encode errnos in the xas->xa_node.  If an error has happened, we need to
719  * drop the lock to fix it, and once we've done so the xa_state is invalid.
720  */
721 #define XA_ERROR(errno) ((struct xa_node *)(((unsigned long)errno << 2) | 2UL))
722 #define XAS_BOUNDS      ((struct xa_node *)1UL)
723 #define XAS_RESTART     ((struct xa_node *)3UL)
724
725 #define __XA_STATE(array, index, shift, sibs)  {        \
726         .xa = array,                                    \
727         .xa_index = index,                              \
728         .xa_shift = shift,                              \
729         .xa_sibs = sibs,                                \
730         .xa_offset = 0,                                 \
731         .xa_pad = 0,                                    \
732         .xa_node = XAS_RESTART,                         \
733         .xa_alloc = NULL,                               \
734         .xa_update = NULL                               \
735 }
736
737 /**
738  * XA_STATE() - Declare an XArray operation state.
739  * @name: Name of this operation state (usually xas).
740  * @array: Array to operate on.
741  * @index: Initial index of interest.
742  *
743  * Declare and initialise an xa_state on the stack.
744  */
745 #define XA_STATE(name, array, index)                            \
746         struct xa_state name = __XA_STATE(array, index, 0, 0)
747
748 /**
749  * XA_STATE_ORDER() - Declare an XArray operation state.
750  * @name: Name of this operation state (usually xas).
751  * @array: Array to operate on.
752  * @index: Initial index of interest.
753  * @order: Order of entry.
754  *
755  * Declare and initialise an xa_state on the stack.  This variant of
756  * XA_STATE() allows you to specify the 'order' of the element you
757  * want to operate on.`
758  */
759 #define XA_STATE_ORDER(name, array, index, order)               \
760         struct xa_state name = __XA_STATE(array,                \
761                         (index >> order) << order,              \
762                         order - (order % XA_CHUNK_SHIFT),       \
763                         (1U << (order % XA_CHUNK_SHIFT)) - 1)
764
765 #define xas_marked(xas, mark)   xa_marked((xas)->xa, (mark))
766 #define xas_trylock(xas)        xa_trylock((xas)->xa)
767 #define xas_lock(xas)           xa_lock((xas)->xa)
768 #define xas_unlock(xas)         xa_unlock((xas)->xa)
769 #define xas_lock_bh(xas)        xa_lock_bh((xas)->xa)
770 #define xas_unlock_bh(xas)      xa_unlock_bh((xas)->xa)
771 #define xas_lock_irq(xas)       xa_lock_irq((xas)->xa)
772 #define xas_unlock_irq(xas)     xa_unlock_irq((xas)->xa)
773 #define xas_lock_irqsave(xas, flags) \
774                                 xa_lock_irqsave((xas)->xa, flags)
775 #define xas_unlock_irqrestore(xas, flags) \
776                                 xa_unlock_irqrestore((xas)->xa, flags)
777
778 /**
779  * xas_error() - Return an errno stored in the xa_state.
780  * @xas: XArray operation state.
781  *
782  * Return: 0 if no error has been noted.  A negative errno if one has.
783  */
784 static inline int xas_error(const struct xa_state *xas)
785 {
786         return xa_err(xas->xa_node);
787 }
788
789 /**
790  * xas_set_err() - Note an error in the xa_state.
791  * @xas: XArray operation state.
792  * @err: Negative error number.
793  *
794  * Only call this function with a negative @err; zero or positive errors
795  * will probably not behave the way you think they should.  If you want
796  * to clear the error from an xa_state, use xas_reset().
797  */
798 static inline void xas_set_err(struct xa_state *xas, long err)
799 {
800         xas->xa_node = XA_ERROR(err);
801 }
802
803 /**
804  * xas_invalid() - Is the xas in a retry or error state?
805  * @xas: XArray operation state.
806  *
807  * Return: %true if the xas cannot be used for operations.
808  */
809 static inline bool xas_invalid(const struct xa_state *xas)
810 {
811         return (unsigned long)xas->xa_node & 3;
812 }
813
814 /**
815  * xas_valid() - Is the xas a valid cursor into the array?
816  * @xas: XArray operation state.
817  *
818  * Return: %true if the xas can be used for operations.
819  */
820 static inline bool xas_valid(const struct xa_state *xas)
821 {
822         return !xas_invalid(xas);
823 }
824
825 /* True if the pointer is something other than a node */
826 static inline bool xas_not_node(struct xa_node *node)
827 {
828         return ((unsigned long)node & 3) || !node;
829 }
830
831 /* True if the node represents head-of-tree, RESTART or BOUNDS */
832 static inline bool xas_top(struct xa_node *node)
833 {
834         return node <= XAS_RESTART;
835 }
836
837 /**
838  * xas_reset() - Reset an XArray operation state.
839  * @xas: XArray operation state.
840  *
841  * Resets the error or walk state of the @xas so future walks of the
842  * array will start from the root.  Use this if you have dropped the
843  * xarray lock and want to reuse the xa_state.
844  *
845  * Context: Any context.
846  */
847 static inline void xas_reset(struct xa_state *xas)
848 {
849         xas->xa_node = XAS_RESTART;
850 }
851
852 /**
853  * xas_retry() - Retry the operation if appropriate.
854  * @xas: XArray operation state.
855  * @entry: Entry from xarray.
856  *
857  * The advanced functions may sometimes return an internal entry, such as
858  * a retry entry or a zero entry.  This function sets up the @xas to restart
859  * the walk from the head of the array if needed.
860  *
861  * Context: Any context.
862  * Return: true if the operation needs to be retried.
863  */
864 static inline bool xas_retry(struct xa_state *xas, const void *entry)
865 {
866         if (!xa_is_retry(entry))
867                 return false;
868         xas_reset(xas);
869         return true;
870 }
871
872 void *xas_load(struct xa_state *);
873 void *xas_store(struct xa_state *, void *entry);
874 void *xas_find(struct xa_state *, unsigned long max);
875
876 bool xas_get_mark(const struct xa_state *, xa_mark_t);
877 void xas_set_mark(const struct xa_state *, xa_mark_t);
878 void xas_clear_mark(const struct xa_state *, xa_mark_t);
879 void *xas_find_marked(struct xa_state *, unsigned long max, xa_mark_t);
880 void xas_init_marks(const struct xa_state *);
881
882 bool xas_nomem(struct xa_state *, gfp_t);
883 void xas_pause(struct xa_state *);
884
885 /**
886  * xas_reload() - Refetch an entry from the xarray.
887  * @xas: XArray operation state.
888  *
889  * Use this function to check that a previously loaded entry still has
890  * the same value.  This is useful for the lockless pagecache lookup where
891  * we walk the array with only the RCU lock to protect us, lock the page,
892  * then check that the page hasn't moved since we looked it up.
893  *
894  * The caller guarantees that @xas is still valid.  If it may be in an
895  * error or restart state, call xas_load() instead.
896  *
897  * Return: The entry at this location in the xarray.
898  */
899 static inline void *xas_reload(struct xa_state *xas)
900 {
901         struct xa_node *node = xas->xa_node;
902
903         if (node)
904                 return xa_entry(xas->xa, node, xas->xa_offset);
905         return xa_head(xas->xa);
906 }
907
908 /**
909  * xas_set() - Set up XArray operation state for a different index.
910  * @xas: XArray operation state.
911  * @index: New index into the XArray.
912  *
913  * Move the operation state to refer to a different index.  This will
914  * have the effect of starting a walk from the top; see xas_next()
915  * to move to an adjacent index.
916  */
917 static inline void xas_set(struct xa_state *xas, unsigned long index)
918 {
919         xas->xa_index = index;
920         xas->xa_node = XAS_RESTART;
921 }
922
923 /**
924  * xas_set_order() - Set up XArray operation state for a multislot entry.
925  * @xas: XArray operation state.
926  * @index: Target of the operation.
927  * @order: Entry occupies 2^@order indices.
928  */
929 static inline void xas_set_order(struct xa_state *xas, unsigned long index,
930                                         unsigned int order)
931 {
932 #ifdef CONFIG_XARRAY_MULTI
933         xas->xa_index = order < BITS_PER_LONG ? (index >> order) << order : 0;
934         xas->xa_shift = order - (order % XA_CHUNK_SHIFT);
935         xas->xa_sibs = (1 << (order % XA_CHUNK_SHIFT)) - 1;
936         xas->xa_node = XAS_RESTART;
937 #else
938         BUG_ON(order > 0);
939         xas_set(xas, index);
940 #endif
941 }
942
943 /**
944  * xas_set_update() - Set up XArray operation state for a callback.
945  * @xas: XArray operation state.
946  * @update: Function to call when updating a node.
947  *
948  * The XArray can notify a caller after it has updated an xa_node.
949  * This is advanced functionality and is only needed by the page cache.
950  */
951 static inline void xas_set_update(struct xa_state *xas, xa_update_node_t update)
952 {
953         xas->xa_update = update;
954 }
955
956 /**
957  * xas_next_entry() - Advance iterator to next present entry.
958  * @xas: XArray operation state.
959  * @max: Highest index to return.
960  *
961  * xas_next_entry() is an inline function to optimise xarray traversal for
962  * speed.  It is equivalent to calling xas_find(), and will call xas_find()
963  * for all the hard cases.
964  *
965  * Return: The next present entry after the one currently referred to by @xas.
966  */
967 static inline void *xas_next_entry(struct xa_state *xas, unsigned long max)
968 {
969         struct xa_node *node = xas->xa_node;
970         void *entry;
971
972         if (unlikely(xas_not_node(node) || node->shift ||
973                         xas->xa_offset != (xas->xa_index & XA_CHUNK_MASK)))
974                 return xas_find(xas, max);
975
976         do {
977                 if (unlikely(xas->xa_index >= max))
978                         return xas_find(xas, max);
979                 if (unlikely(xas->xa_offset == XA_CHUNK_MASK))
980                         return xas_find(xas, max);
981                 entry = xa_entry(xas->xa, node, xas->xa_offset + 1);
982                 if (unlikely(xa_is_internal(entry)))
983                         return xas_find(xas, max);
984                 xas->xa_offset++;
985                 xas->xa_index++;
986         } while (!entry);
987
988         return entry;
989 }
990
991 /* Private */
992 static inline unsigned int xas_find_chunk(struct xa_state *xas, bool advance,
993                 xa_mark_t mark)
994 {
995         unsigned long *addr = xas->xa_node->marks[(__force unsigned)mark];
996         unsigned int offset = xas->xa_offset;
997
998         if (advance)
999                 offset++;
1000         if (XA_CHUNK_SIZE == BITS_PER_LONG) {
1001                 if (offset < XA_CHUNK_SIZE) {
1002                         unsigned long data = *addr & (~0UL << offset);
1003                         if (data)
1004                                 return __ffs(data);
1005                 }
1006                 return XA_CHUNK_SIZE;
1007         }
1008
1009         return find_next_bit(addr, XA_CHUNK_SIZE, offset);
1010 }
1011
1012 /**
1013  * xas_next_marked() - Advance iterator to next marked entry.
1014  * @xas: XArray operation state.
1015  * @max: Highest index to return.
1016  * @mark: Mark to search for.
1017  *
1018  * xas_next_marked() is an inline function to optimise xarray traversal for
1019  * speed.  It is equivalent to calling xas_find_marked(), and will call
1020  * xas_find_marked() for all the hard cases.
1021  *
1022  * Return: The next marked entry after the one currently referred to by @xas.
1023  */
1024 static inline void *xas_next_marked(struct xa_state *xas, unsigned long max,
1025                                                                 xa_mark_t mark)
1026 {
1027         struct xa_node *node = xas->xa_node;
1028         unsigned int offset;
1029
1030         if (unlikely(xas_not_node(node) || node->shift))
1031                 return xas_find_marked(xas, max, mark);
1032         offset = xas_find_chunk(xas, true, mark);
1033         xas->xa_offset = offset;
1034         xas->xa_index = (xas->xa_index & ~XA_CHUNK_MASK) + offset;
1035         if (xas->xa_index > max)
1036                 return NULL;
1037         if (offset == XA_CHUNK_SIZE)
1038                 return xas_find_marked(xas, max, mark);
1039         return xa_entry(xas->xa, node, offset);
1040 }
1041
1042 /*
1043  * If iterating while holding a lock, drop the lock and reschedule
1044  * every %XA_CHECK_SCHED loops.
1045  */
1046 enum {
1047         XA_CHECK_SCHED = 4096,
1048 };
1049
1050 /**
1051  * xas_for_each() - Iterate over a range of an XArray.
1052  * @xas: XArray operation state.
1053  * @entry: Entry retrieved from the array.
1054  * @max: Maximum index to retrieve from array.
1055  *
1056  * The loop body will be executed for each entry present in the xarray
1057  * between the current xas position and @max.  @entry will be set to
1058  * the entry retrieved from the xarray.  It is safe to delete entries
1059  * from the array in the loop body.  You should hold either the RCU lock
1060  * or the xa_lock while iterating.  If you need to drop the lock, call
1061  * xas_pause() first.
1062  */
1063 #define xas_for_each(xas, entry, max) \
1064         for (entry = xas_find(xas, max); entry; \
1065              entry = xas_next_entry(xas, max))
1066
1067 /**
1068  * xas_for_each_marked() - Iterate over a range of an XArray.
1069  * @xas: XArray operation state.
1070  * @entry: Entry retrieved from the array.
1071  * @max: Maximum index to retrieve from array.
1072  * @mark: Mark to search for.
1073  *
1074  * The loop body will be executed for each marked entry in the xarray
1075  * between the current xas position and @max.  @entry will be set to
1076  * the entry retrieved from the xarray.  It is safe to delete entries
1077  * from the array in the loop body.  You should hold either the RCU lock
1078  * or the xa_lock while iterating.  If you need to drop the lock, call
1079  * xas_pause() first.
1080  */
1081 #define xas_for_each_marked(xas, entry, max, mark) \
1082         for (entry = xas_find_marked(xas, max, mark); entry; \
1083              entry = xas_next_marked(xas, max, mark))
1084
1085 #endif /* _LINUX_XARRAY_H */
This page took 0.076916 seconds and 2 git commands to generate.