]> Git Repo - linux.git/blob - lib/maple_tree.c
mm/page_alloc: explicitly record high-order atomic allocations in alloc_flags
[linux.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 <[email protected]>
6  *          Matthew Wilcox <[email protected]>
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);
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, size, nodes);
158 }
159
160 static inline void mt_free_bulk(size_t size, void __rcu **nodes)
161 {
162         kmem_cache_free_bulk(maple_node_cache, size, (void **)nodes);
163 }
164
165 static void mt_free_rcu(struct rcu_head *head)
166 {
167         struct maple_node *node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
168
169         kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
170 }
171
172 /*
173  * ma_free_rcu() - Use rcu callback to free a maple node
174  * @node: The node to free
175  *
176  * The maple tree uses the parent pointer to indicate this node is no longer in
177  * use and will be freed.
178  */
179 static void ma_free_rcu(struct maple_node *node)
180 {
181         node->parent = ma_parent_ptr(node);
182         call_rcu(&node->rcu, mt_free_rcu);
183 }
184
185 static void mas_set_height(struct ma_state *mas)
186 {
187         unsigned int new_flags = mas->tree->ma_flags;
188
189         new_flags &= ~MT_FLAGS_HEIGHT_MASK;
190         BUG_ON(mas->depth > MAPLE_HEIGHT_MAX);
191         new_flags |= mas->depth << MT_FLAGS_HEIGHT_OFFSET;
192         mas->tree->ma_flags = new_flags;
193 }
194
195 static unsigned int mas_mt_height(struct ma_state *mas)
196 {
197         return mt_height(mas->tree);
198 }
199
200 static inline enum maple_type mte_node_type(const struct maple_enode *entry)
201 {
202         return ((unsigned long)entry >> MAPLE_NODE_TYPE_SHIFT) &
203                 MAPLE_NODE_TYPE_MASK;
204 }
205
206 static inline bool ma_is_dense(const enum maple_type type)
207 {
208         return type < maple_leaf_64;
209 }
210
211 static inline bool ma_is_leaf(const enum maple_type type)
212 {
213         return type < maple_range_64;
214 }
215
216 static inline bool mte_is_leaf(const struct maple_enode *entry)
217 {
218         return ma_is_leaf(mte_node_type(entry));
219 }
220
221 /*
222  * We also reserve values with the bottom two bits set to '10' which are
223  * below 4096
224  */
225 static inline bool mt_is_reserved(const void *entry)
226 {
227         return ((unsigned long)entry < MAPLE_RESERVED_RANGE) &&
228                 xa_is_internal(entry);
229 }
230
231 static inline void mas_set_err(struct ma_state *mas, long err)
232 {
233         mas->node = MA_ERROR(err);
234 }
235
236 static inline bool mas_is_ptr(struct ma_state *mas)
237 {
238         return mas->node == MAS_ROOT;
239 }
240
241 static inline bool mas_is_start(struct ma_state *mas)
242 {
243         return mas->node == MAS_START;
244 }
245
246 bool mas_is_err(struct ma_state *mas)
247 {
248         return xa_is_err(mas->node);
249 }
250
251 static inline bool mas_searchable(struct ma_state *mas)
252 {
253         if (mas_is_none(mas))
254                 return false;
255
256         if (mas_is_ptr(mas))
257                 return false;
258
259         return true;
260 }
261
262 static inline struct maple_node *mte_to_node(const struct maple_enode *entry)
263 {
264         return (struct maple_node *)((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
265 }
266
267 /*
268  * mte_to_mat() - Convert a maple encoded node to a maple topiary node.
269  * @entry: The maple encoded node
270  *
271  * Return: a maple topiary pointer
272  */
273 static inline struct maple_topiary *mte_to_mat(const struct maple_enode *entry)
274 {
275         return (struct maple_topiary *)
276                 ((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
277 }
278
279 /*
280  * mas_mn() - Get the maple state node.
281  * @mas: The maple state
282  *
283  * Return: the maple node (not encoded - bare pointer).
284  */
285 static inline struct maple_node *mas_mn(const struct ma_state *mas)
286 {
287         return mte_to_node(mas->node);
288 }
289
290 /*
291  * mte_set_node_dead() - Set a maple encoded node as dead.
292  * @mn: The maple encoded node.
293  */
294 static inline void mte_set_node_dead(struct maple_enode *mn)
295 {
296         mte_to_node(mn)->parent = ma_parent_ptr(mte_to_node(mn));
297         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
298 }
299
300 /* Bit 1 indicates the root is a node */
301 #define MAPLE_ROOT_NODE                 0x02
302 /* maple_type stored bit 3-6 */
303 #define MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT          0x03
304 /* Bit 2 means a NULL somewhere below */
305 #define MAPLE_ENODE_NULL                0x04
306
307 static inline struct maple_enode *mt_mk_node(const struct maple_node *node,
308                                              enum maple_type type)
309 {
310         return (void *)((unsigned long)node |
311                         (type << MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT) | MAPLE_ENODE_NULL);
312 }
313
314 static inline void *mte_mk_root(const struct maple_enode *node)
315 {
316         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ROOT_NODE);
317 }
318
319 static inline void *mte_safe_root(const struct maple_enode *node)
320 {
321         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ROOT_NODE);
322 }
323
324 static inline void *mte_set_full(const struct maple_enode *node)
325 {
326         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ENODE_NULL);
327 }
328
329 static inline void *mte_clear_full(const struct maple_enode *node)
330 {
331         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ENODE_NULL);
332 }
333
334 static inline bool mte_has_null(const struct maple_enode *node)
335 {
336         return (unsigned long)node & MAPLE_ENODE_NULL;
337 }
338
339 static inline bool ma_is_root(struct maple_node *node)
340 {
341         return ((unsigned long)node->parent & MA_ROOT_PARENT);
342 }
343
344 static inline bool mte_is_root(const struct maple_enode *node)
345 {
346         return ma_is_root(mte_to_node(node));
347 }
348
349 static inline bool mas_is_root_limits(const struct ma_state *mas)
350 {
351         return !mas->min && mas->max == ULONG_MAX;
352 }
353
354 static inline bool mt_is_alloc(struct maple_tree *mt)
355 {
356         return (mt->ma_flags & MT_FLAGS_ALLOC_RANGE);
357 }
358
359 /*
360  * The Parent Pointer
361  * Excluding root, the parent pointer is 256B aligned like all other tree nodes.
362  * When storing a 32 or 64 bit values, the offset can fit into 5 bits.  The 16
363  * bit values need an extra bit to store the offset.  This extra bit comes from
364  * a reuse of the last bit in the node type.  This is possible by using bit 1 to
365  * indicate if bit 2 is part of the type or the slot.
366  *
367  * Note types:
368  *  0x??1 = Root
369  *  0x?00 = 16 bit nodes
370  *  0x010 = 32 bit nodes
371  *  0x110 = 64 bit nodes
372  *
373  * Slot size and alignment
374  *  0b??1 : Root
375  *  0b?00 : 16 bit values, type in 0-1, slot in 2-7
376  *  0b010 : 32 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
377  *  0b110 : 64 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
378  */
379
380 #define MAPLE_PARENT_ROOT               0x01
381
382 #define MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT         0x03
383 #define MAPLE_PARENT_SLOT_MASK          0xF8
384
385 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT     0x02
386 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK      0xFC
387
388 #define MAPLE_PARENT_RANGE64            0x06
389 #define MAPLE_PARENT_RANGE32            0x04
390 #define MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16        0x02
391
392 /*
393  * mte_parent_shift() - Get the parent shift for the slot storage.
394  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long
395  * Return: The shift into that pointer to the star to of the slot
396  */
397 static inline unsigned long mte_parent_shift(unsigned long parent)
398 {
399         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
400         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
401                 return MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
402
403         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT;
404 }
405
406 /*
407  * mte_parent_slot_mask() - Get the slot mask for the parent.
408  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long.
409  * Return: The slot mask for that parent.
410  */
411 static inline unsigned long mte_parent_slot_mask(unsigned long parent)
412 {
413         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
414         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
415                 return MAPLE_PARENT_SLOT_MASK;
416
417         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK;
418 }
419
420 /*
421  * mas_parent_enum() - Return the maple_type of the parent from the stored
422  * parent type.
423  * @mas: The maple state
424  * @node: The maple_enode to extract the parent's enum
425  * Return: The node->parent maple_type
426  */
427 static inline
428 enum maple_type mte_parent_enum(struct maple_enode *p_enode,
429                                 struct maple_tree *mt)
430 {
431         unsigned long p_type;
432
433         p_type = (unsigned long)p_enode;
434         if (p_type & MAPLE_PARENT_ROOT)
435                 return 0; /* Validated in the caller. */
436
437         p_type &= MAPLE_NODE_MASK;
438         p_type = p_type & ~(MAPLE_PARENT_ROOT | mte_parent_slot_mask(p_type));
439
440         switch (p_type) {
441         case MAPLE_PARENT_RANGE64: /* or MAPLE_PARENT_ARANGE64 */
442                 if (mt_is_alloc(mt))
443                         return maple_arange_64;
444                 return maple_range_64;
445         }
446
447         return 0;
448 }
449
450 static inline
451 enum maple_type mas_parent_enum(struct ma_state *mas, struct maple_enode *enode)
452 {
453         return mte_parent_enum(ma_enode_ptr(mte_to_node(enode)->parent), mas->tree);
454 }
455
456 /*
457  * mte_set_parent() - Set the parent node and encode the slot
458  * @enode: The encoded maple node.
459  * @parent: The encoded maple node that is the parent of @enode.
460  * @slot: The slot that @enode resides in @parent.
461  *
462  * Slot number is encoded in the enode->parent bit 3-6 or 2-6, depending on the
463  * parent type.
464  */
465 static inline
466 void mte_set_parent(struct maple_enode *enode, const struct maple_enode *parent,
467                     unsigned char slot)
468 {
469         unsigned long val = (unsigned long)parent;
470         unsigned long shift;
471         unsigned long type;
472         enum maple_type p_type = mte_node_type(parent);
473
474         BUG_ON(p_type == maple_dense);
475         BUG_ON(p_type == maple_leaf_64);
476
477         switch (p_type) {
478         case maple_range_64:
479         case maple_arange_64:
480                 shift = MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
481                 type = MAPLE_PARENT_RANGE64;
482                 break;
483         default:
484         case maple_dense:
485         case maple_leaf_64:
486                 shift = type = 0;
487                 break;
488         }
489
490         val &= ~MAPLE_NODE_MASK; /* Clear all node metadata in parent */
491         val |= (slot << shift) | type;
492         mte_to_node(enode)->parent = ma_parent_ptr(val);
493 }
494
495 /*
496  * mte_parent_slot() - get the parent slot of @enode.
497  * @enode: The encoded maple node.
498  *
499  * Return: The slot in the parent node where @enode resides.
500  */
501 static inline unsigned int mte_parent_slot(const struct maple_enode *enode)
502 {
503         unsigned long val = (unsigned long)mte_to_node(enode)->parent;
504
505         if (val & MA_ROOT_PARENT)
506                 return 0;
507
508         /*
509          * Okay to use MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK as the last bit will be lost
510          * by shift if the parent shift is MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT
511          */
512         return (val & MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK) >> mte_parent_shift(val);
513 }
514
515 /*
516  * mte_parent() - Get the parent of @node.
517  * @node: The encoded maple node.
518  *
519  * Return: The parent maple node.
520  */
521 static inline struct maple_node *mte_parent(const struct maple_enode *enode)
522 {
523         return (void *)((unsigned long)
524                         (mte_to_node(enode)->parent) & ~MAPLE_NODE_MASK);
525 }
526
527 /*
528  * ma_dead_node() - check if the @enode is dead.
529  * @enode: The encoded maple node
530  *
531  * Return: true if dead, false otherwise.
532  */
533 static inline bool ma_dead_node(const struct maple_node *node)
534 {
535         struct maple_node *parent = (void *)((unsigned long)
536                                              node->parent & ~MAPLE_NODE_MASK);
537
538         return (parent == node);
539 }
540 /*
541  * mte_dead_node() - check if the @enode is dead.
542  * @enode: The encoded maple node
543  *
544  * Return: true if dead, false otherwise.
545  */
546 static inline bool mte_dead_node(const struct maple_enode *enode)
547 {
548         struct maple_node *parent, *node;
549
550         node = mte_to_node(enode);
551         parent = mte_parent(enode);
552         return (parent == node);
553 }
554
555 /*
556  * mas_allocated() - Get the number of nodes allocated in a maple state.
557  * @mas: The maple state
558  *
559  * The ma_state alloc member is overloaded to hold a pointer to the first
560  * allocated node or to the number of requested nodes to allocate.  If bit 0 is
561  * set, then the alloc contains the number of requested nodes.  If there is an
562  * allocated node, then the total allocated nodes is in that node.
563  *
564  * Return: The total number of nodes allocated
565  */
566 static inline unsigned long mas_allocated(const struct ma_state *mas)
567 {
568         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1))
569                 return 0;
570
571         return mas->alloc->total;
572 }
573
574 /*
575  * mas_set_alloc_req() - Set the requested number of allocations.
576  * @mas: the maple state
577  * @count: the number of allocations.
578  *
579  * The requested number of allocations is either in the first allocated node,
580  * located in @mas->alloc->request_count, or directly in @mas->alloc if there is
581  * no allocated node.  Set the request either in the node or do the necessary
582  * encoding to store in @mas->alloc directly.
583  */
584 static inline void mas_set_alloc_req(struct ma_state *mas, unsigned long count)
585 {
586         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)) {
587                 if (!count)
588                         mas->alloc = NULL;
589                 else
590                         mas->alloc = (struct maple_alloc *)(((count) << 1U) | 1U);
591                 return;
592         }
593
594         mas->alloc->request_count = count;
595 }
596
597 /*
598  * mas_alloc_req() - get the requested number of allocations.
599  * @mas: The maple state
600  *
601  * The alloc count is either stored directly in @mas, or in
602  * @mas->alloc->request_count if there is at least one node allocated.  Decode
603  * the request count if it's stored directly in @mas->alloc.
604  *
605  * Return: The allocation request count.
606  */
607 static inline unsigned int mas_alloc_req(const struct ma_state *mas)
608 {
609         if ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)
610                 return (unsigned long)(mas->alloc) >> 1;
611         else if (mas->alloc)
612                 return mas->alloc->request_count;
613         return 0;
614 }
615
616 /*
617  * ma_pivots() - Get a pointer to the maple node pivots.
618  * @node - the maple node
619  * @type - the node type
620  *
621  * Return: A pointer to the maple node pivots
622  */
623 static inline unsigned long *ma_pivots(struct maple_node *node,
624                                            enum maple_type type)
625 {
626         switch (type) {
627         case maple_arange_64:
628                 return node->ma64.pivot;
629         case maple_range_64:
630         case maple_leaf_64:
631                 return node->mr64.pivot;
632         case maple_dense:
633                 return NULL;
634         }
635         return NULL;
636 }
637
638 /*
639  * ma_gaps() - Get a pointer to the maple node gaps.
640  * @node - the maple node
641  * @type - the node type
642  *
643  * Return: A pointer to the maple node gaps
644  */
645 static inline unsigned long *ma_gaps(struct maple_node *node,
646                                      enum maple_type type)
647 {
648         switch (type) {
649         case maple_arange_64:
650                 return node->ma64.gap;
651         case maple_range_64:
652         case maple_leaf_64:
653         case maple_dense:
654                 return NULL;
655         }
656         return NULL;
657 }
658
659 /*
660  * mte_pivot() - Get the pivot at @piv of the maple encoded node.
661  * @mn: The maple encoded node.
662  * @piv: The pivot.
663  *
664  * Return: the pivot at @piv of @mn.
665  */
666 static inline unsigned long mte_pivot(const struct maple_enode *mn,
667                                  unsigned char piv)
668 {
669         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
670         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
671
672         if (piv >= mt_pivots[type]) {
673                 WARN_ON(1);
674                 return 0;
675         }
676         switch (type) {
677         case maple_arange_64:
678                 return node->ma64.pivot[piv];
679         case maple_range_64:
680         case maple_leaf_64:
681                 return node->mr64.pivot[piv];
682         case maple_dense:
683                 return 0;
684         }
685         return 0;
686 }
687
688 /*
689  * mas_safe_pivot() - get the pivot at @piv or mas->max.
690  * @mas: The maple state
691  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
692  * @piv: The pivot to fetch
693  * @type: The maple node type
694  *
695  * Return: The pivot at @piv within the limit of the @pivots array, @mas->max
696  * otherwise.
697  */
698 static inline unsigned long
699 mas_safe_pivot(const struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
700                unsigned char piv, enum maple_type type)
701 {
702         if (piv >= mt_pivots[type])
703                 return mas->max;
704
705         return pivots[piv];
706 }
707
708 /*
709  * mas_safe_min() - Return the minimum for a given offset.
710  * @mas: The maple state
711  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
712  * @offset: The offset into the pivot array
713  *
714  * Return: The minimum range value that is contained in @offset.
715  */
716 static inline unsigned long
717 mas_safe_min(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots, unsigned char offset)
718 {
719         if (likely(offset))
720                 return pivots[offset - 1] + 1;
721
722         return mas->min;
723 }
724
725 /*
726  * mas_logical_pivot() - Get the logical pivot of a given offset.
727  * @mas: The maple state
728  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
729  * @offset: The offset into the pivot array
730  * @type: The maple node type
731  *
732  * When there is no value at a pivot (beyond the end of the data), then the
733  * pivot is actually @mas->max.
734  *
735  * Return: the logical pivot of a given @offset.
736  */
737 static inline unsigned long
738 mas_logical_pivot(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
739                   unsigned char offset, enum maple_type type)
740 {
741         unsigned long lpiv = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
742
743         if (likely(lpiv))
744                 return lpiv;
745
746         if (likely(offset))
747                 return mas->max;
748
749         return lpiv;
750 }
751
752 /*
753  * mte_set_pivot() - Set a pivot to a value in an encoded maple node.
754  * @mn: The encoded maple node
755  * @piv: The pivot offset
756  * @val: The value of the pivot
757  */
758 static inline void mte_set_pivot(struct maple_enode *mn, unsigned char piv,
759                                 unsigned long val)
760 {
761         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
762         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
763
764         BUG_ON(piv >= mt_pivots[type]);
765         switch (type) {
766         default:
767         case maple_range_64:
768         case maple_leaf_64:
769                 node->mr64.pivot[piv] = val;
770                 break;
771         case maple_arange_64:
772                 node->ma64.pivot[piv] = val;
773                 break;
774         case maple_dense:
775                 break;
776         }
777
778 }
779
780 /*
781  * ma_slots() - Get a pointer to the maple node slots.
782  * @mn: The maple node
783  * @mt: The maple node type
784  *
785  * Return: A pointer to the maple node slots
786  */
787 static inline void __rcu **ma_slots(struct maple_node *mn, enum maple_type mt)
788 {
789         switch (mt) {
790         default:
791         case maple_arange_64:
792                 return mn->ma64.slot;
793         case maple_range_64:
794         case maple_leaf_64:
795                 return mn->mr64.slot;
796         case maple_dense:
797                 return mn->slot;
798         }
799 }
800
801 static inline bool mt_locked(const struct maple_tree *mt)
802 {
803         return mt_external_lock(mt) ? mt_lock_is_held(mt) :
804                 lockdep_is_held(&mt->ma_lock);
805 }
806
807 static inline void *mt_slot(const struct maple_tree *mt,
808                 void __rcu **slots, unsigned char offset)
809 {
810         return rcu_dereference_check(slots[offset], mt_locked(mt));
811 }
812
813 /*
814  * mas_slot_locked() - Get the slot value when holding the maple tree lock.
815  * @mas: The maple state
816  * @slots: The pointer to the slots
817  * @offset: The offset into the slots array to fetch
818  *
819  * Return: The entry stored in @slots at the @offset.
820  */
821 static inline void *mas_slot_locked(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
822                                        unsigned char offset)
823 {
824         return rcu_dereference_protected(slots[offset], mt_locked(mas->tree));
825 }
826
827 /*
828  * mas_slot() - Get the slot value when not holding the maple tree lock.
829  * @mas: The maple state
830  * @slots: The pointer to the slots
831  * @offset: The offset into the slots array to fetch
832  *
833  * Return: The entry stored in @slots at the @offset
834  */
835 static inline void *mas_slot(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
836                              unsigned char offset)
837 {
838         return mt_slot(mas->tree, slots, offset);
839 }
840
841 /*
842  * mas_root() - Get the maple tree root.
843  * @mas: The maple state.
844  *
845  * Return: The pointer to the root of the tree
846  */
847 static inline void *mas_root(struct ma_state *mas)
848 {
849         return rcu_dereference_check(mas->tree->ma_root, mt_locked(mas->tree));
850 }
851
852 static inline void *mt_root_locked(struct maple_tree *mt)
853 {
854         return rcu_dereference_protected(mt->ma_root, mt_locked(mt));
855 }
856
857 /*
858  * mas_root_locked() - Get the maple tree root when holding the maple tree lock.
859  * @mas: The maple state.
860  *
861  * Return: The pointer to the root of the tree
862  */
863 static inline void *mas_root_locked(struct ma_state *mas)
864 {
865         return mt_root_locked(mas->tree);
866 }
867
868 static inline struct maple_metadata *ma_meta(struct maple_node *mn,
869                                              enum maple_type mt)
870 {
871         switch (mt) {
872         case maple_arange_64:
873                 return &mn->ma64.meta;
874         default:
875                 return &mn->mr64.meta;
876         }
877 }
878
879 /*
880  * ma_set_meta() - Set the metadata information of a node.
881  * @mn: The maple node
882  * @mt: The maple node type
883  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
884  * @end: The end of the data in this node.
885  */
886 static inline void ma_set_meta(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
887                                unsigned char offset, unsigned char end)
888 {
889         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
890
891         meta->gap = offset;
892         meta->end = end;
893 }
894
895 /*
896  * ma_meta_end() - Get the data end of a node from the metadata
897  * @mn: The maple node
898  * @mt: The maple node type
899  */
900 static inline unsigned char ma_meta_end(struct maple_node *mn,
901                                         enum maple_type mt)
902 {
903         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
904
905         return meta->end;
906 }
907
908 /*
909  * ma_meta_gap() - Get the largest gap location of a node from the metadata
910  * @mn: The maple node
911  * @mt: The maple node type
912  */
913 static inline unsigned char ma_meta_gap(struct maple_node *mn,
914                                         enum maple_type mt)
915 {
916         BUG_ON(mt != maple_arange_64);
917
918         return mn->ma64.meta.gap;
919 }
920
921 /*
922  * ma_set_meta_gap() - Set the largest gap location in a nodes metadata
923  * @mn: The maple node
924  * @mn: The maple node type
925  * @offset: The location of the largest gap.
926  */
927 static inline void ma_set_meta_gap(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
928                                    unsigned char offset)
929 {
930
931         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
932
933         meta->gap = offset;
934 }
935
936 /*
937  * mat_add() - Add a @dead_enode to the ma_topiary of a list of dead nodes.
938  * @mat - the ma_topiary, a linked list of dead nodes.
939  * @dead_enode - the node to be marked as dead and added to the tail of the list
940  *
941  * Add the @dead_enode to the linked list in @mat.
942  */
943 static inline void mat_add(struct ma_topiary *mat,
944                            struct maple_enode *dead_enode)
945 {
946         mte_set_node_dead(dead_enode);
947         mte_to_mat(dead_enode)->next = NULL;
948         if (!mat->tail) {
949                 mat->tail = mat->head = dead_enode;
950                 return;
951         }
952
953         mte_to_mat(mat->tail)->next = dead_enode;
954         mat->tail = dead_enode;
955 }
956
957 static void mte_destroy_walk(struct maple_enode *, struct maple_tree *);
958 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used);
959
960 /*
961  * mas_mat_free() - Free all nodes in a dead list.
962  * @mas - the maple state
963  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
964  *
965  * Free walk a dead list.
966  */
967 static void mas_mat_free(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
968 {
969         struct maple_enode *next;
970
971         while (mat->head) {
972                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
973                 mas_free(mas, mat->head);
974                 mat->head = next;
975         }
976 }
977
978 /*
979  * mas_mat_destroy() - Free all nodes and subtrees in a dead list.
980  * @mas - the maple state
981  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
982  *
983  * Destroy walk a dead list.
984  */
985 static void mas_mat_destroy(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
986 {
987         struct maple_enode *next;
988
989         while (mat->head) {
990                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
991                 mte_destroy_walk(mat->head, mat->mtree);
992                 mat->head = next;
993         }
994 }
995 /*
996  * mas_descend() - Descend into the slot stored in the ma_state.
997  * @mas - the maple state.
998  *
999  * Note: Not RCU safe, only use in write side or debug code.
1000  */
1001 static inline void mas_descend(struct ma_state *mas)
1002 {
1003         enum maple_type type;
1004         unsigned long *pivots;
1005         struct maple_node *node;
1006         void __rcu **slots;
1007
1008         node = mas_mn(mas);
1009         type = mte_node_type(mas->node);
1010         pivots = ma_pivots(node, type);
1011         slots = ma_slots(node, type);
1012
1013         if (mas->offset)
1014                 mas->min = pivots[mas->offset - 1] + 1;
1015         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
1016         mas->node = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
1017 }
1018
1019 /*
1020  * mte_set_gap() - Set a maple node gap.
1021  * @mn: The encoded maple node
1022  * @gap: The offset of the gap to set
1023  * @val: The gap value
1024  */
1025 static inline void mte_set_gap(const struct maple_enode *mn,
1026                                  unsigned char gap, unsigned long val)
1027 {
1028         switch (mte_node_type(mn)) {
1029         default:
1030                 break;
1031         case maple_arange_64:
1032                 mte_to_node(mn)->ma64.gap[gap] = val;
1033                 break;
1034         }
1035 }
1036
1037 /*
1038  * mas_ascend() - Walk up a level of the tree.
1039  * @mas: The maple state
1040  *
1041  * Sets the @mas->max and @mas->min to the correct values when walking up.  This
1042  * may cause several levels of walking up to find the correct min and max.
1043  * May find a dead node which will cause a premature return.
1044  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise
1045  */
1046 static int mas_ascend(struct ma_state *mas)
1047 {
1048         struct maple_enode *p_enode; /* parent enode. */
1049         struct maple_enode *a_enode; /* ancestor enode. */
1050         struct maple_node *a_node; /* ancestor node. */
1051         struct maple_node *p_node; /* parent node. */
1052         unsigned char a_slot;
1053         enum maple_type a_type;
1054         unsigned long min, max;
1055         unsigned long *pivots;
1056         unsigned char offset;
1057         bool set_max = false, set_min = false;
1058
1059         a_node = mas_mn(mas);
1060         if (ma_is_root(a_node)) {
1061                 mas->offset = 0;
1062                 return 0;
1063         }
1064
1065         p_node = mte_parent(mas->node);
1066         if (unlikely(a_node == p_node))
1067                 return 1;
1068         a_type = mas_parent_enum(mas, mas->node);
1069         offset = mte_parent_slot(mas->node);
1070         a_enode = mt_mk_node(p_node, a_type);
1071
1072         /* Check to make sure all parent information is still accurate */
1073         if (p_node != mte_parent(mas->node))
1074                 return 1;
1075
1076         mas->node = a_enode;
1077         mas->offset = offset;
1078
1079         if (mte_is_root(a_enode)) {
1080                 mas->max = ULONG_MAX;
1081                 mas->min = 0;
1082                 return 0;
1083         }
1084
1085         min = 0;
1086         max = ULONG_MAX;
1087         do {
1088                 p_enode = a_enode;
1089                 a_type = mas_parent_enum(mas, p_enode);
1090                 a_node = mte_parent(p_enode);
1091                 a_slot = mte_parent_slot(p_enode);
1092                 pivots = ma_pivots(a_node, a_type);
1093                 a_enode = mt_mk_node(a_node, a_type);
1094
1095                 if (!set_min && a_slot) {
1096                         set_min = true;
1097                         min = pivots[a_slot - 1] + 1;
1098                 }
1099
1100                 if (!set_max && a_slot < mt_pivots[a_type]) {
1101                         set_max = true;
1102                         max = pivots[a_slot];
1103                 }
1104
1105                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1106                         return 1;
1107
1108                 if (unlikely(ma_is_root(a_node)))
1109                         break;
1110
1111         } while (!set_min || !set_max);
1112
1113         mas->max = max;
1114         mas->min = min;
1115         return 0;
1116 }
1117
1118 /*
1119  * mas_pop_node() - Get a previously allocated maple node from the maple state.
1120  * @mas: The maple state
1121  *
1122  * Return: A pointer to a maple node.
1123  */
1124 static inline struct maple_node *mas_pop_node(struct ma_state *mas)
1125 {
1126         struct maple_alloc *ret, *node = mas->alloc;
1127         unsigned long total = mas_allocated(mas);
1128         unsigned int req = mas_alloc_req(mas);
1129
1130         /* nothing or a request pending. */
1131         if (WARN_ON(!total))
1132                 return NULL;
1133
1134         if (total == 1) {
1135                 /* single allocation in this ma_state */
1136                 mas->alloc = NULL;
1137                 ret = node;
1138                 goto single_node;
1139         }
1140
1141         if (node->node_count == 1) {
1142                 /* Single allocation in this node. */
1143                 mas->alloc = node->slot[0];
1144                 mas->alloc->total = node->total - 1;
1145                 ret = node;
1146                 goto new_head;
1147         }
1148         node->total--;
1149         ret = node->slot[--node->node_count];
1150         node->slot[node->node_count] = NULL;
1151
1152 single_node:
1153 new_head:
1154         if (req) {
1155                 req++;
1156                 mas_set_alloc_req(mas, req);
1157         }
1158
1159         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
1160         return (struct maple_node *)ret;
1161 }
1162
1163 /*
1164  * mas_push_node() - Push a node back on the maple state allocation.
1165  * @mas: The maple state
1166  * @used: The used maple node
1167  *
1168  * Stores the maple node back into @mas->alloc for reuse.  Updates allocated and
1169  * requested node count as necessary.
1170  */
1171 static inline void mas_push_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *used)
1172 {
1173         struct maple_alloc *reuse = (struct maple_alloc *)used;
1174         struct maple_alloc *head = mas->alloc;
1175         unsigned long count;
1176         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1177
1178         count = mas_allocated(mas);
1179
1180         reuse->request_count = 0;
1181         reuse->node_count = 0;
1182         if (count && (head->node_count < MAPLE_ALLOC_SLOTS)) {
1183                 head->slot[head->node_count++] = reuse;
1184                 head->total++;
1185                 goto done;
1186         }
1187
1188         reuse->total = 1;
1189         if ((head) && !((unsigned long)head & 0x1)) {
1190                 reuse->slot[0] = head;
1191                 reuse->node_count = 1;
1192                 reuse->total += head->total;
1193         }
1194
1195         mas->alloc = reuse;
1196 done:
1197         if (requested > 1)
1198                 mas_set_alloc_req(mas, requested - 1);
1199 }
1200
1201 /*
1202  * mas_alloc_nodes() - Allocate nodes into a maple state
1203  * @mas: The maple state
1204  * @gfp: The GFP Flags
1205  */
1206 static inline void mas_alloc_nodes(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
1207 {
1208         struct maple_alloc *node;
1209         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1210         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1211         unsigned int count;
1212         void **slots = NULL;
1213         unsigned int max_req = 0;
1214
1215         if (!requested)
1216                 return;
1217
1218         mas_set_alloc_req(mas, 0);
1219         if (mas->mas_flags & MA_STATE_PREALLOC) {
1220                 if (allocated)
1221                         return;
1222                 WARN_ON(!allocated);
1223         }
1224
1225         if (!allocated || mas->alloc->node_count == MAPLE_ALLOC_SLOTS) {
1226                 node = (struct maple_alloc *)mt_alloc_one(gfp);
1227                 if (!node)
1228                         goto nomem_one;
1229
1230                 if (allocated) {
1231                         node->slot[0] = mas->alloc;
1232                         node->node_count = 1;
1233                 } else {
1234                         node->node_count = 0;
1235                 }
1236
1237                 mas->alloc = node;
1238                 node->total = ++allocated;
1239                 requested--;
1240         }
1241
1242         node = mas->alloc;
1243         node->request_count = 0;
1244         while (requested) {
1245                 max_req = MAPLE_ALLOC_SLOTS;
1246                 if (node->node_count) {
1247                         unsigned int offset = node->node_count;
1248
1249                         slots = (void **)&node->slot[offset];
1250                         max_req -= offset;
1251                 } else {
1252                         slots = (void **)&node->slot;
1253                 }
1254
1255                 max_req = min(requested, max_req);
1256                 count = mt_alloc_bulk(gfp, max_req, slots);
1257                 if (!count)
1258                         goto nomem_bulk;
1259
1260                 node->node_count += count;
1261                 allocated += count;
1262                 node = node->slot[0];
1263                 node->node_count = 0;
1264                 node->request_count = 0;
1265                 requested -= count;
1266         }
1267         mas->alloc->total = allocated;
1268         return;
1269
1270 nomem_bulk:
1271         /* Clean up potential freed allocations on bulk failure */
1272         memset(slots, 0, max_req * sizeof(unsigned long));
1273 nomem_one:
1274         mas_set_alloc_req(mas, requested);
1275         if (mas->alloc && !(((unsigned long)mas->alloc & 0x1)))
1276                 mas->alloc->total = allocated;
1277         mas_set_err(mas, -ENOMEM);
1278 }
1279
1280 /*
1281  * mas_free() - Free an encoded maple node
1282  * @mas: The maple state
1283  * @used: The encoded maple node to free.
1284  *
1285  * Uses rcu free if necessary, pushes @used back on the maple state allocations
1286  * otherwise.
1287  */
1288 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used)
1289 {
1290         struct maple_node *tmp = mte_to_node(used);
1291
1292         if (mt_in_rcu(mas->tree))
1293                 ma_free_rcu(tmp);
1294         else
1295                 mas_push_node(mas, tmp);
1296 }
1297
1298 /*
1299  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1300  * there is not enough nodes.
1301  * @mas: The maple state
1302  * @count: The number of nodes needed
1303  * @gfp: the gfp flags
1304  */
1305 static void mas_node_count_gfp(struct ma_state *mas, int count, gfp_t gfp)
1306 {
1307         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1308
1309         if (allocated < count) {
1310                 mas_set_alloc_req(mas, count - allocated);
1311                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
1312         }
1313 }
1314
1315 /*
1316  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1317  * there is not enough nodes.
1318  * @mas: The maple state
1319  * @count: The number of nodes needed
1320  *
1321  * Note: Uses GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN for gfp flags.
1322  */
1323 static void mas_node_count(struct ma_state *mas, int count)
1324 {
1325         return mas_node_count_gfp(mas, count, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1326 }
1327
1328 /*
1329  * mas_start() - Sets up maple state for operations.
1330  * @mas: The maple state.
1331  *
1332  * If mas->node == MAS_START, then set the min, max and depth to
1333  * defaults.
1334  *
1335  * Return:
1336  * - If mas->node is an error or not MAS_START, return NULL.
1337  * - If it's an empty tree:     NULL & mas->node == MAS_NONE
1338  * - If it's a single entry:    The entry & mas->node == MAS_ROOT
1339  * - If it's a tree:            NULL & mas->node == safe root node.
1340  */
1341 static inline struct maple_enode *mas_start(struct ma_state *mas)
1342 {
1343         if (likely(mas_is_start(mas))) {
1344                 struct maple_enode *root;
1345
1346                 mas->min = 0;
1347                 mas->max = ULONG_MAX;
1348                 mas->depth = 0;
1349
1350                 root = mas_root(mas);
1351                 /* Tree with nodes */
1352                 if (likely(xa_is_node(root))) {
1353                         mas->depth = 1;
1354                         mas->node = mte_safe_root(root);
1355                         mas->offset = 0;
1356                         return NULL;
1357                 }
1358
1359                 /* empty tree */
1360                 if (unlikely(!root)) {
1361                         mas->node = MAS_NONE;
1362                         mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1363                         return NULL;
1364                 }
1365
1366                 /* Single entry tree */
1367                 mas->node = MAS_ROOT;
1368                 mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1369
1370                 /* Single entry tree. */
1371                 if (mas->index > 0)
1372                         return NULL;
1373
1374                 return root;
1375         }
1376
1377         return NULL;
1378 }
1379
1380 /*
1381  * ma_data_end() - Find the end of the data in a node.
1382  * @node: The maple node
1383  * @type: The maple node type
1384  * @pivots: The array of pivots in the node
1385  * @max: The maximum value in the node
1386  *
1387  * Uses metadata to find the end of the data when possible.
1388  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1389  */
1390 static inline unsigned char ma_data_end(struct maple_node *node,
1391                                         enum maple_type type,
1392                                         unsigned long *pivots,
1393                                         unsigned long max)
1394 {
1395         unsigned char offset;
1396
1397         if (type == maple_arange_64)
1398                 return ma_meta_end(node, type);
1399
1400         offset = mt_pivots[type] - 1;
1401         if (likely(!pivots[offset]))
1402                 return ma_meta_end(node, type);
1403
1404         if (likely(pivots[offset] == max))
1405                 return offset;
1406
1407         return mt_pivots[type];
1408 }
1409
1410 /*
1411  * mas_data_end() - Find the end of the data (slot).
1412  * @mas: the maple state
1413  *
1414  * This method is optimized to check the metadata of a node if the node type
1415  * supports data end metadata.
1416  *
1417  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1418  */
1419 static inline unsigned char mas_data_end(struct ma_state *mas)
1420 {
1421         enum maple_type type;
1422         struct maple_node *node;
1423         unsigned char offset;
1424         unsigned long *pivots;
1425
1426         type = mte_node_type(mas->node);
1427         node = mas_mn(mas);
1428         if (type == maple_arange_64)
1429                 return ma_meta_end(node, type);
1430
1431         pivots = ma_pivots(node, type);
1432         offset = mt_pivots[type] - 1;
1433         if (likely(!pivots[offset]))
1434                 return ma_meta_end(node, type);
1435
1436         if (likely(pivots[offset] == mas->max))
1437                 return offset;
1438
1439         return mt_pivots[type];
1440 }
1441
1442 /*
1443  * mas_leaf_max_gap() - Returns the largest gap in a leaf node
1444  * @mas - the maple state
1445  *
1446  * Return: The maximum gap in the leaf.
1447  */
1448 static unsigned long mas_leaf_max_gap(struct ma_state *mas)
1449 {
1450         enum maple_type mt;
1451         unsigned long pstart, gap, max_gap;
1452         struct maple_node *mn;
1453         unsigned long *pivots;
1454         void __rcu **slots;
1455         unsigned char i;
1456         unsigned char max_piv;
1457
1458         mt = mte_node_type(mas->node);
1459         mn = mas_mn(mas);
1460         slots = ma_slots(mn, mt);
1461         max_gap = 0;
1462         if (unlikely(ma_is_dense(mt))) {
1463                 gap = 0;
1464                 for (i = 0; i < mt_slots[mt]; i++) {
1465                         if (slots[i]) {
1466                                 if (gap > max_gap)
1467                                         max_gap = gap;
1468                                 gap = 0;
1469                         } else {
1470                                 gap++;
1471                         }
1472                 }
1473                 if (gap > max_gap)
1474                         max_gap = gap;
1475                 return max_gap;
1476         }
1477
1478         /*
1479          * Check the first implied pivot optimizes the loop below and slot 1 may
1480          * be skipped if there is a gap in slot 0.
1481          */
1482         pivots = ma_pivots(mn, mt);
1483         if (likely(!slots[0])) {
1484                 max_gap = pivots[0] - mas->min + 1;
1485                 i = 2;
1486         } else {
1487                 i = 1;
1488         }
1489
1490         /* reduce max_piv as the special case is checked before the loop */
1491         max_piv = ma_data_end(mn, mt, pivots, mas->max) - 1;
1492         /*
1493          * Check end implied pivot which can only be a gap on the right most
1494          * node.
1495          */
1496         if (unlikely(mas->max == ULONG_MAX) && !slots[max_piv + 1]) {
1497                 gap = ULONG_MAX - pivots[max_piv];
1498                 if (gap > max_gap)
1499                         max_gap = gap;
1500         }
1501
1502         for (; i <= max_piv; i++) {
1503                 /* data == no gap. */
1504                 if (likely(slots[i]))
1505                         continue;
1506
1507                 pstart = pivots[i - 1];
1508                 gap = pivots[i] - pstart;
1509                 if (gap > max_gap)
1510                         max_gap = gap;
1511
1512                 /* There cannot be two gaps in a row. */
1513                 i++;
1514         }
1515         return max_gap;
1516 }
1517
1518 /*
1519  * ma_max_gap() - Get the maximum gap in a maple node (non-leaf)
1520  * @node: The maple node
1521  * @gaps: The pointer to the gaps
1522  * @mt: The maple node type
1523  * @*off: Pointer to store the offset location of the gap.
1524  *
1525  * Uses the metadata data end to scan backwards across set gaps.
1526  *
1527  * Return: The maximum gap value
1528  */
1529 static inline unsigned long
1530 ma_max_gap(struct maple_node *node, unsigned long *gaps, enum maple_type mt,
1531             unsigned char *off)
1532 {
1533         unsigned char offset, i;
1534         unsigned long max_gap = 0;
1535
1536         i = offset = ma_meta_end(node, mt);
1537         do {
1538                 if (gaps[i] > max_gap) {
1539                         max_gap = gaps[i];
1540                         offset = i;
1541                 }
1542         } while (i--);
1543
1544         *off = offset;
1545         return max_gap;
1546 }
1547
1548 /*
1549  * mas_max_gap() - find the largest gap in a non-leaf node and set the slot.
1550  * @mas: The maple state.
1551  *
1552  * If the metadata gap is set to MAPLE_ARANGE64_META_MAX, there is no gap.
1553  *
1554  * Return: The gap value.
1555  */
1556 static inline unsigned long mas_max_gap(struct ma_state *mas)
1557 {
1558         unsigned long *gaps;
1559         unsigned char offset;
1560         enum maple_type mt;
1561         struct maple_node *node;
1562
1563         mt = mte_node_type(mas->node);
1564         if (ma_is_leaf(mt))
1565                 return mas_leaf_max_gap(mas);
1566
1567         node = mas_mn(mas);
1568         offset = ma_meta_gap(node, mt);
1569         if (offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1570                 return 0;
1571
1572         gaps = ma_gaps(node, mt);
1573         return gaps[offset];
1574 }
1575
1576 /*
1577  * mas_parent_gap() - Set the parent gap and any gaps above, as needed
1578  * @mas: The maple state
1579  * @offset: The gap offset in the parent to set
1580  * @new: The new gap value.
1581  *
1582  * Set the parent gap then continue to set the gap upwards, using the metadata
1583  * of the parent to see if it is necessary to check the node above.
1584  */
1585 static inline void mas_parent_gap(struct ma_state *mas, unsigned char offset,
1586                 unsigned long new)
1587 {
1588         unsigned long meta_gap = 0;
1589         struct maple_node *pnode;
1590         struct maple_enode *penode;
1591         unsigned long *pgaps;
1592         unsigned char meta_offset;
1593         enum maple_type pmt;
1594
1595         pnode = mte_parent(mas->node);
1596         pmt = mas_parent_enum(mas, mas->node);
1597         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1598         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1599
1600 ascend:
1601         meta_offset = ma_meta_gap(pnode, pmt);
1602         if (meta_offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1603                 meta_gap = 0;
1604         else
1605                 meta_gap = pgaps[meta_offset];
1606
1607         pgaps[offset] = new;
1608
1609         if (meta_gap == new)
1610                 return;
1611
1612         if (offset != meta_offset) {
1613                 if (meta_gap > new)
1614                         return;
1615
1616                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, offset);
1617         } else if (new < meta_gap) {
1618                 meta_offset = 15;
1619                 new = ma_max_gap(pnode, pgaps, pmt, &meta_offset);
1620                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, meta_offset);
1621         }
1622
1623         if (ma_is_root(pnode))
1624                 return;
1625
1626         /* Go to the parent node. */
1627         pnode = mte_parent(penode);
1628         pmt = mas_parent_enum(mas, penode);
1629         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1630         offset = mte_parent_slot(penode);
1631         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1632         goto ascend;
1633 }
1634
1635 /*
1636  * mas_update_gap() - Update a nodes gaps and propagate up if necessary.
1637  * @mas - the maple state.
1638  */
1639 static inline void mas_update_gap(struct ma_state *mas)
1640 {
1641         unsigned char pslot;
1642         unsigned long p_gap;
1643         unsigned long max_gap;
1644
1645         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
1646                 return;
1647
1648         if (mte_is_root(mas->node))
1649                 return;
1650
1651         max_gap = mas_max_gap(mas);
1652
1653         pslot = mte_parent_slot(mas->node);
1654         p_gap = ma_gaps(mte_parent(mas->node),
1655                         mas_parent_enum(mas, mas->node))[pslot];
1656
1657         if (p_gap != max_gap)
1658                 mas_parent_gap(mas, pslot, max_gap);
1659 }
1660
1661 /*
1662  * mas_adopt_children() - Set the parent pointer of all nodes in @parent to
1663  * @parent with the slot encoded.
1664  * @mas - the maple state (for the tree)
1665  * @parent - the maple encoded node containing the children.
1666  */
1667 static inline void mas_adopt_children(struct ma_state *mas,
1668                 struct maple_enode *parent)
1669 {
1670         enum maple_type type = mte_node_type(parent);
1671         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
1672         void __rcu **slots = ma_slots(node, type);
1673         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, type);
1674         struct maple_enode *child;
1675         unsigned char offset;
1676
1677         offset = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
1678         do {
1679                 child = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1680                 mte_set_parent(child, parent, offset);
1681         } while (offset--);
1682 }
1683
1684 /*
1685  * mas_replace() - Replace a maple node in the tree with mas->node.  Uses the
1686  * parent encoding to locate the maple node in the tree.
1687  * @mas - the ma_state to use for operations.
1688  * @advanced - boolean to adopt the child nodes and free the old node (false) or
1689  * leave the node (true) and handle the adoption and free elsewhere.
1690  */
1691 static inline void mas_replace(struct ma_state *mas, bool advanced)
1692         __must_hold(mas->tree->lock)
1693 {
1694         struct maple_node *mn = mas_mn(mas);
1695         struct maple_enode *old_enode;
1696         unsigned char offset = 0;
1697         void __rcu **slots = NULL;
1698
1699         if (ma_is_root(mn)) {
1700                 old_enode = mas_root_locked(mas);
1701         } else {
1702                 offset = mte_parent_slot(mas->node);
1703                 slots = ma_slots(mte_parent(mas->node),
1704                                  mas_parent_enum(mas, mas->node));
1705                 old_enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1706         }
1707
1708         if (!advanced && !mte_is_leaf(mas->node))
1709                 mas_adopt_children(mas, mas->node);
1710
1711         if (mte_is_root(mas->node)) {
1712                 mn->parent = ma_parent_ptr(
1713                               ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
1714                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
1715                 mas_set_height(mas);
1716         } else {
1717                 rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
1718         }
1719
1720         if (!advanced)
1721                 mas_free(mas, old_enode);
1722 }
1723
1724 /*
1725  * mas_new_child() - Find the new child of a node.
1726  * @mas: the maple state
1727  * @child: the maple state to store the child.
1728  */
1729 static inline bool mas_new_child(struct ma_state *mas, struct ma_state *child)
1730         __must_hold(mas->tree->lock)
1731 {
1732         enum maple_type mt;
1733         unsigned char offset;
1734         unsigned char end;
1735         unsigned long *pivots;
1736         struct maple_enode *entry;
1737         struct maple_node *node;
1738         void __rcu **slots;
1739
1740         mt = mte_node_type(mas->node);
1741         node = mas_mn(mas);
1742         slots = ma_slots(node, mt);
1743         pivots = ma_pivots(node, mt);
1744         end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
1745         for (offset = mas->offset; offset <= end; offset++) {
1746                 entry = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1747                 if (mte_parent(entry) == node) {
1748                         *child = *mas;
1749                         mas->offset = offset + 1;
1750                         child->offset = offset;
1751                         mas_descend(child);
1752                         child->offset = 0;
1753                         return true;
1754                 }
1755         }
1756         return false;
1757 }
1758
1759 /*
1760  * mab_shift_right() - Shift the data in mab right. Note, does not clean out the
1761  * old data or set b_node->b_end.
1762  * @b_node: the maple_big_node
1763  * @shift: the shift count
1764  */
1765 static inline void mab_shift_right(struct maple_big_node *b_node,
1766                                  unsigned char shift)
1767 {
1768         unsigned long size = b_node->b_end * sizeof(unsigned long);
1769
1770         memmove(b_node->pivot + shift, b_node->pivot, size);
1771         memmove(b_node->slot + shift, b_node->slot, size);
1772         if (b_node->type == maple_arange_64)
1773                 memmove(b_node->gap + shift, b_node->gap, size);
1774 }
1775
1776 /*
1777  * mab_middle_node() - Check if a middle node is needed (unlikely)
1778  * @b_node: the maple_big_node that contains the data.
1779  * @size: the amount of data in the b_node
1780  * @split: the potential split location
1781  * @slot_count: the size that can be stored in a single node being considered.
1782  *
1783  * Return: true if a middle node is required.
1784  */
1785 static inline bool mab_middle_node(struct maple_big_node *b_node, int split,
1786                                    unsigned char slot_count)
1787 {
1788         unsigned char size = b_node->b_end;
1789
1790         if (size >= 2 * slot_count)
1791                 return true;
1792
1793         if (!b_node->slot[split] && (size >= 2 * slot_count - 1))
1794                 return true;
1795
1796         return false;
1797 }
1798
1799 /*
1800  * mab_no_null_split() - ensure the split doesn't fall on a NULL
1801  * @b_node: the maple_big_node with the data
1802  * @split: the suggested split location
1803  * @slot_count: the number of slots in the node being considered.
1804  *
1805  * Return: the split location.
1806  */
1807 static inline int mab_no_null_split(struct maple_big_node *b_node,
1808                                     unsigned char split, unsigned char slot_count)
1809 {
1810         if (!b_node->slot[split]) {
1811                 /*
1812                  * If the split is less than the max slot && the right side will
1813                  * still be sufficient, then increment the split on NULL.
1814                  */
1815                 if ((split < slot_count - 1) &&
1816                     (b_node->b_end - split) > (mt_min_slots[b_node->type]))
1817                         split++;
1818                 else
1819                         split--;
1820         }
1821         return split;
1822 }
1823
1824 /*
1825  * mab_calc_split() - Calculate the split location and if there needs to be two
1826  * splits.
1827  * @bn: The maple_big_node with the data
1828  * @mid_split: The second split, if required.  0 otherwise.
1829  *
1830  * Return: The first split location.  The middle split is set in @mid_split.
1831  */
1832 static inline int mab_calc_split(struct ma_state *mas,
1833          struct maple_big_node *bn, unsigned char *mid_split, unsigned long min)
1834 {
1835         unsigned char b_end = bn->b_end;
1836         int split = b_end / 2; /* Assume equal split. */
1837         unsigned char slot_min, slot_count = mt_slots[bn->type];
1838
1839         /*
1840          * To support gap tracking, all NULL entries are kept together and a node cannot
1841          * end on a NULL entry, with the exception of the left-most leaf.  The
1842          * limitation means that the split of a node must be checked for this condition
1843          * and be able to put more data in one direction or the other.
1844          */
1845         if (unlikely((mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))) {
1846                 *mid_split = 0;
1847                 split = b_end - mt_min_slots[bn->type];
1848
1849                 if (!ma_is_leaf(bn->type))
1850                         return split;
1851
1852                 mas->mas_flags |= MA_STATE_REBALANCE;
1853                 if (!bn->slot[split])
1854                         split--;
1855                 return split;
1856         }
1857
1858         /*
1859          * Although extremely rare, it is possible to enter what is known as the 3-way
1860          * split scenario.  The 3-way split comes about by means of a store of a range
1861          * that overwrites the end and beginning of two full nodes.  The result is a set
1862          * of entries that cannot be stored in 2 nodes.  Sometimes, these two nodes can
1863          * also be located in different parent nodes which are also full.  This can
1864          * carry upwards all the way to the root in the worst case.
1865          */
1866         if (unlikely(mab_middle_node(bn, split, slot_count))) {
1867                 split = b_end / 3;
1868                 *mid_split = split * 2;
1869         } else {
1870                 slot_min = mt_min_slots[bn->type];
1871
1872                 *mid_split = 0;
1873                 /*
1874                  * Avoid having a range less than the slot count unless it
1875                  * causes one node to be deficient.
1876                  * NOTE: mt_min_slots is 1 based, b_end and split are zero.
1877                  */
1878                 while (((bn->pivot[split] - min) < slot_count - 1) &&
1879                        (split < slot_count - 1) && (b_end - split > slot_min))
1880                         split++;
1881         }
1882
1883         /* Avoid ending a node on a NULL entry */
1884         split = mab_no_null_split(bn, split, slot_count);
1885
1886         if (unlikely(*mid_split))
1887                 *mid_split = mab_no_null_split(bn, *mid_split, slot_count);
1888
1889         return split;
1890 }
1891
1892 /*
1893  * mas_mab_cp() - Copy data from a maple state inclusively to a maple_big_node
1894  * and set @b_node->b_end to the next free slot.
1895  * @mas: The maple state
1896  * @mas_start: The starting slot to copy
1897  * @mas_end: The end slot to copy (inclusively)
1898  * @b_node: The maple_big_node to place the data
1899  * @mab_start: The starting location in maple_big_node to store the data.
1900  */
1901 static inline void mas_mab_cp(struct ma_state *mas, unsigned char mas_start,
1902                         unsigned char mas_end, struct maple_big_node *b_node,
1903                         unsigned char mab_start)
1904 {
1905         enum maple_type mt;
1906         struct maple_node *node;
1907         void __rcu **slots;
1908         unsigned long *pivots, *gaps;
1909         int i = mas_start, j = mab_start;
1910         unsigned char piv_end;
1911
1912         node = mas_mn(mas);
1913         mt = mte_node_type(mas->node);
1914         pivots = ma_pivots(node, mt);
1915         if (!i) {
1916                 b_node->pivot[j] = pivots[i++];
1917                 if (unlikely(i > mas_end))
1918                         goto complete;
1919                 j++;
1920         }
1921
1922         piv_end = min(mas_end, mt_pivots[mt]);
1923         for (; i < piv_end; i++, j++) {
1924                 b_node->pivot[j] = pivots[i];
1925                 if (unlikely(!b_node->pivot[j]))
1926                         break;
1927
1928                 if (unlikely(mas->max == b_node->pivot[j]))
1929                         goto complete;
1930         }
1931
1932         if (likely(i <= mas_end))
1933                 b_node->pivot[j] = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, mt);
1934
1935 complete:
1936         b_node->b_end = ++j;
1937         j -= mab_start;
1938         slots = ma_slots(node, mt);
1939         memcpy(b_node->slot + mab_start, slots + mas_start, sizeof(void *) * j);
1940         if (!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree)) {
1941                 gaps = ma_gaps(node, mt);
1942                 memcpy(b_node->gap + mab_start, gaps + mas_start,
1943                        sizeof(unsigned long) * j);
1944         }
1945 }
1946
1947 /*
1948  * mas_leaf_set_meta() - Set the metadata of a leaf if possible.
1949  * @mas: The maple state
1950  * @node: The maple node
1951  * @pivots: pointer to the maple node pivots
1952  * @mt: The maple type
1953  * @end: The assumed end
1954  *
1955  * Note, end may be incremented within this function but not modified at the
1956  * source.  This is fine since the metadata is the last thing to be stored in a
1957  * node during a write.
1958  */
1959 static inline void mas_leaf_set_meta(struct ma_state *mas,
1960                 struct maple_node *node, unsigned long *pivots,
1961                 enum maple_type mt, unsigned char end)
1962 {
1963         /* There is no room for metadata already */
1964         if (mt_pivots[mt] <= end)
1965                 return;
1966
1967         if (pivots[end] && pivots[end] < mas->max)
1968                 end++;
1969
1970         if (end < mt_slots[mt] - 1)
1971                 ma_set_meta(node, mt, 0, end);
1972 }
1973
1974 /*
1975  * mab_mas_cp() - Copy data from maple_big_node to a maple encoded node.
1976  * @b_node: the maple_big_node that has the data
1977  * @mab_start: the start location in @b_node.
1978  * @mab_end: The end location in @b_node (inclusively)
1979  * @mas: The maple state with the maple encoded node.
1980  */
1981 static inline void mab_mas_cp(struct maple_big_node *b_node,
1982                               unsigned char mab_start, unsigned char mab_end,
1983                               struct ma_state *mas, bool new_max)
1984 {
1985         int i, j = 0;
1986         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
1987         struct maple_node *node = mte_to_node(mas->node);
1988         void __rcu **slots = ma_slots(node, mt);
1989         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, mt);
1990         unsigned long *gaps = NULL;
1991         unsigned char end;
1992
1993         if (mab_end - mab_start > mt_pivots[mt])
1994                 mab_end--;
1995
1996         if (!pivots[mt_pivots[mt] - 1])
1997                 slots[mt_pivots[mt]] = NULL;
1998
1999         i = mab_start;
2000         do {
2001                 pivots[j++] = b_node->pivot[i++];
2002         } while (i <= mab_end && likely(b_node->pivot[i]));
2003
2004         memcpy(slots, b_node->slot + mab_start,
2005                sizeof(void *) * (i - mab_start));
2006
2007         if (new_max)
2008                 mas->max = b_node->pivot[i - 1];
2009
2010         end = j - 1;
2011         if (likely(!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree))) {
2012                 unsigned long max_gap = 0;
2013                 unsigned char offset = 15;
2014
2015                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2016                 do {
2017                         gaps[--j] = b_node->gap[--i];
2018                         if (gaps[j] > max_gap) {
2019                                 offset = j;
2020                                 max_gap = gaps[j];
2021                         }
2022                 } while (j);
2023
2024                 ma_set_meta(node, mt, offset, end);
2025         } else {
2026                 mas_leaf_set_meta(mas, node, pivots, mt, end);
2027         }
2028 }
2029
2030 /*
2031  * mas_descend_adopt() - Descend through a sub-tree and adopt children.
2032  * @mas: the maple state with the maple encoded node of the sub-tree.
2033  *
2034  * Descend through a sub-tree and adopt children who do not have the correct
2035  * parents set.  Follow the parents which have the correct parents as they are
2036  * the new entries which need to be followed to find other incorrectly set
2037  * parents.
2038  */
2039 static inline void mas_descend_adopt(struct ma_state *mas)
2040 {
2041         struct ma_state list[3], next[3];
2042         int i, n;
2043
2044         /*
2045          * At each level there may be up to 3 correct parent pointers which indicates
2046          * the new nodes which need to be walked to find any new nodes at a lower level.
2047          */
2048
2049         for (i = 0; i < 3; i++) {
2050                 list[i] = *mas;
2051                 list[i].offset = 0;
2052                 next[i].offset = 0;
2053         }
2054         next[0] = *mas;
2055
2056         while (!mte_is_leaf(list[0].node)) {
2057                 n = 0;
2058                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2059                         if (mas_is_none(&list[i]))
2060                                 continue;
2061
2062                         if (i && list[i-1].node == list[i].node)
2063                                 continue;
2064
2065                         while ((n < 3) && (mas_new_child(&list[i], &next[n])))
2066                                 n++;
2067
2068                         mas_adopt_children(&list[i], list[i].node);
2069                 }
2070
2071                 while (n < 3)
2072                         next[n++].node = MAS_NONE;
2073
2074                 /* descend by setting the list to the children */
2075                 for (i = 0; i < 3; i++)
2076                         list[i] = next[i];
2077         }
2078 }
2079
2080 /*
2081  * mas_bulk_rebalance() - Rebalance the end of a tree after a bulk insert.
2082  * @mas: The maple state
2083  * @end: The maple node end
2084  * @mt: The maple node type
2085  */
2086 static inline void mas_bulk_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end,
2087                                       enum maple_type mt)
2088 {
2089         if (!(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
2090                 return;
2091
2092         if (mte_is_root(mas->node))
2093                 return;
2094
2095         if (end > mt_min_slots[mt]) {
2096                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
2097                 return;
2098         }
2099 }
2100
2101 /*
2102  * mas_store_b_node() - Store an @entry into the b_node while also copying the
2103  * data from a maple encoded node.
2104  * @wr_mas: the maple write state
2105  * @b_node: the maple_big_node to fill with data
2106  * @offset_end: the offset to end copying
2107  *
2108  * Return: The actual end of the data stored in @b_node
2109  */
2110 static inline void mas_store_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
2111                 struct maple_big_node *b_node, unsigned char offset_end)
2112 {
2113         unsigned char slot;
2114         unsigned char b_end;
2115         /* Possible underflow of piv will wrap back to 0 before use. */
2116         unsigned long piv;
2117         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2118
2119         b_node->type = wr_mas->type;
2120         b_end = 0;
2121         slot = mas->offset;
2122         if (slot) {
2123                 /* Copy start data up to insert. */
2124                 mas_mab_cp(mas, 0, slot - 1, b_node, 0);
2125                 b_end = b_node->b_end;
2126                 piv = b_node->pivot[b_end - 1];
2127         } else
2128                 piv = mas->min - 1;
2129
2130         if (piv + 1 < mas->index) {
2131                 /* Handle range starting after old range */
2132                 b_node->slot[b_end] = wr_mas->content;
2133                 if (!wr_mas->content)
2134                         b_node->gap[b_end] = mas->index - 1 - piv;
2135                 b_node->pivot[b_end++] = mas->index - 1;
2136         }
2137
2138         /* Store the new entry. */
2139         mas->offset = b_end;
2140         b_node->slot[b_end] = wr_mas->entry;
2141         b_node->pivot[b_end] = mas->last;
2142
2143         /* Appended. */
2144         if (mas->last >= mas->max)
2145                 goto b_end;
2146
2147         /* Handle new range ending before old range ends */
2148         piv = mas_logical_pivot(mas, wr_mas->pivots, offset_end, wr_mas->type);
2149         if (piv > mas->last) {
2150                 if (piv == ULONG_MAX)
2151                         mas_bulk_rebalance(mas, b_node->b_end, wr_mas->type);
2152
2153                 if (offset_end != slot)
2154                         wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
2155                                                           offset_end);
2156
2157                 b_node->slot[++b_end] = wr_mas->content;
2158                 if (!wr_mas->content)
2159                         b_node->gap[b_end] = piv - mas->last + 1;
2160                 b_node->pivot[b_end] = piv;
2161         }
2162
2163         slot = offset_end + 1;
2164         if (slot > wr_mas->node_end)
2165                 goto b_end;
2166
2167         /* Copy end data to the end of the node. */
2168         mas_mab_cp(mas, slot, wr_mas->node_end + 1, b_node, ++b_end);
2169         b_node->b_end--;
2170         return;
2171
2172 b_end:
2173         b_node->b_end = b_end;
2174 }
2175
2176 /*
2177  * mas_prev_sibling() - Find the previous node with the same parent.
2178  * @mas: the maple state
2179  *
2180  * Return: True if there is a previous sibling, false otherwise.
2181  */
2182 static inline bool mas_prev_sibling(struct ma_state *mas)
2183 {
2184         unsigned int p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
2185
2186         if (mte_is_root(mas->node))
2187                 return false;
2188
2189         if (!p_slot)
2190                 return false;
2191
2192         mas_ascend(mas);
2193         mas->offset = p_slot - 1;
2194         mas_descend(mas);
2195         return true;
2196 }
2197
2198 /*
2199  * mas_next_sibling() - Find the next node with the same parent.
2200  * @mas: the maple state
2201  *
2202  * Return: true if there is a next sibling, false otherwise.
2203  */
2204 static inline bool mas_next_sibling(struct ma_state *mas)
2205 {
2206         MA_STATE(parent, mas->tree, mas->index, mas->last);
2207
2208         if (mte_is_root(mas->node))
2209                 return false;
2210
2211         parent = *mas;
2212         mas_ascend(&parent);
2213         parent.offset = mte_parent_slot(mas->node) + 1;
2214         if (parent.offset > mas_data_end(&parent))
2215                 return false;
2216
2217         *mas = parent;
2218         mas_descend(mas);
2219         return true;
2220 }
2221
2222 /*
2223  * mte_node_or_node() - Return the encoded node or MAS_NONE.
2224  * @enode: The encoded maple node.
2225  *
2226  * Shorthand to avoid setting %NULLs in the tree or maple_subtree_state.
2227  *
2228  * Return: @enode or MAS_NONE
2229  */
2230 static inline struct maple_enode *mte_node_or_none(struct maple_enode *enode)
2231 {
2232         if (enode)
2233                 return enode;
2234
2235         return ma_enode_ptr(MAS_NONE);
2236 }
2237
2238 /*
2239  * mas_wr_node_walk() - Find the correct offset for the index in the @mas.
2240  * @wr_mas: The maple write state
2241  *
2242  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
2243  */
2244 static inline void mas_wr_node_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
2245 {
2246         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2247         unsigned char count;
2248         unsigned char offset;
2249         unsigned long index, min, max;
2250
2251         if (unlikely(ma_is_dense(wr_mas->type))) {
2252                 wr_mas->r_max = wr_mas->r_min = mas->index;
2253                 mas->offset = mas->index = mas->min;
2254                 return;
2255         }
2256
2257         wr_mas->node = mas_mn(wr_mas->mas);
2258         wr_mas->pivots = ma_pivots(wr_mas->node, wr_mas->type);
2259         count = wr_mas->node_end = ma_data_end(wr_mas->node, wr_mas->type,
2260                                                wr_mas->pivots, mas->max);
2261         offset = mas->offset;
2262         min = mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, offset);
2263         if (unlikely(offset == count))
2264                 goto max;
2265
2266         max = wr_mas->pivots[offset];
2267         index = mas->index;
2268         if (unlikely(index <= max))
2269                 goto done;
2270
2271         if (unlikely(!max && offset))
2272                 goto max;
2273
2274         min = max + 1;
2275         while (++offset < count) {
2276                 max = wr_mas->pivots[offset];
2277                 if (index <= max)
2278                         goto done;
2279                 else if (unlikely(!max))
2280                         break;
2281
2282                 min = max + 1;
2283         }
2284
2285 max:
2286         max = mas->max;
2287 done:
2288         wr_mas->r_max = max;
2289         wr_mas->r_min = min;
2290         wr_mas->offset_end = mas->offset = offset;
2291 }
2292
2293 /*
2294  * mas_topiary_range() - Add a range of slots to the topiary.
2295  * @mas: The maple state
2296  * @destroy: The topiary to add the slots (usually destroy)
2297  * @start: The starting slot inclusively
2298  * @end: The end slot inclusively
2299  */
2300 static inline void mas_topiary_range(struct ma_state *mas,
2301         struct ma_topiary *destroy, unsigned char start, unsigned char end)
2302 {
2303         void __rcu **slots;
2304         unsigned char offset;
2305
2306         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_is_leaf(mas->node));
2307         slots = ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node));
2308         for (offset = start; offset <= end; offset++) {
2309                 struct maple_enode *enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
2310
2311                 if (mte_dead_node(enode))
2312                         continue;
2313
2314                 mat_add(destroy, enode);
2315         }
2316 }
2317
2318 /*
2319  * mast_topiary() - Add the portions of the tree to the removal list; either to
2320  * be freed or discarded (destroy walk).
2321  * @mast: The maple_subtree_state.
2322  */
2323 static inline void mast_topiary(struct maple_subtree_state *mast)
2324 {
2325         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_l, NULL);
2326         unsigned char r_start, r_end;
2327         unsigned char l_start, l_end;
2328         void __rcu **l_slots, **r_slots;
2329
2330         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2331         mast->orig_l->index = mast->orig_l->last;
2332         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2333         l_start = mast->orig_l->offset + 1;
2334         l_end = mas_data_end(mast->orig_l);
2335         r_start = 0;
2336         r_end = mast->orig_r->offset;
2337
2338         if (r_end)
2339                 r_end--;
2340
2341         l_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_l),
2342                            mte_node_type(mast->orig_l->node));
2343
2344         r_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_r),
2345                            mte_node_type(mast->orig_r->node));
2346
2347         if ((l_start < l_end) &&
2348             mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_start))) {
2349                 l_start++;
2350         }
2351
2352         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_end))) {
2353                 if (r_end)
2354                         r_end--;
2355         }
2356
2357         if ((l_start > r_end) && (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node))
2358                 return;
2359
2360         /* At the node where left and right sides meet, add the parts between */
2361         if (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node) {
2362                 return mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy,
2363                                              l_start, r_end);
2364         }
2365
2366         /* mast->orig_r is different and consumed. */
2367         if (mte_is_leaf(mast->orig_r->node))
2368                 return;
2369
2370         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_end)))
2371                 l_end--;
2372
2373
2374         if (l_start <= l_end)
2375                 mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy, l_start, l_end);
2376
2377         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_start)))
2378                 r_start++;
2379
2380         if (r_start <= r_end)
2381                 mas_topiary_range(mast->orig_r, mast->destroy, 0, r_end);
2382 }
2383
2384 /*
2385  * mast_rebalance_next() - Rebalance against the next node
2386  * @mast: The maple subtree state
2387  * @old_r: The encoded maple node to the right (next node).
2388  */
2389 static inline void mast_rebalance_next(struct maple_subtree_state *mast)
2390 {
2391         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2392
2393         mas_mab_cp(mast->orig_r, 0, mt_slot_count(mast->orig_r->node),
2394                    mast->bn, b_end);
2395         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2396 }
2397
2398 /*
2399  * mast_rebalance_prev() - Rebalance against the previous node
2400  * @mast: The maple subtree state
2401  * @old_l: The encoded maple node to the left (previous node)
2402  */
2403 static inline void mast_rebalance_prev(struct maple_subtree_state *mast)
2404 {
2405         unsigned char end = mas_data_end(mast->orig_l) + 1;
2406         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2407
2408         mab_shift_right(mast->bn, end);
2409         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, end - 1, mast->bn, 0);
2410         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2411         mast->orig_l->index = mast->orig_l->min;
2412         mast->bn->b_end = end + b_end;
2413         mast->l->offset += end;
2414 }
2415
2416 /*
2417  * mast_spanning_rebalance() - Rebalance nodes with nearest neighbour favouring
2418  * the node to the right.  Checking the nodes to the right then the left at each
2419  * level upwards until root is reached.  Free and destroy as needed.
2420  * Data is copied into the @mast->bn.
2421  * @mast: The maple_subtree_state.
2422  */
2423 static inline
2424 bool mast_spanning_rebalance(struct maple_subtree_state *mast)
2425 {
2426         struct ma_state r_tmp = *mast->orig_r;
2427         struct ma_state l_tmp = *mast->orig_l;
2428         struct maple_enode *ancestor = NULL;
2429         unsigned char start, end;
2430         unsigned char depth = 0;
2431
2432         r_tmp = *mast->orig_r;
2433         l_tmp = *mast->orig_l;
2434         do {
2435                 mas_ascend(mast->orig_r);
2436                 mas_ascend(mast->orig_l);
2437                 depth++;
2438                 if (!ancestor &&
2439                     (mast->orig_r->node == mast->orig_l->node)) {
2440                         ancestor = mast->orig_r->node;
2441                         end = mast->orig_r->offset - 1;
2442                         start = mast->orig_l->offset + 1;
2443                 }
2444
2445                 if (mast->orig_r->offset < mas_data_end(mast->orig_r)) {
2446                         if (!ancestor) {
2447                                 ancestor = mast->orig_r->node;
2448                                 start = 0;
2449                         }
2450
2451                         mast->orig_r->offset++;
2452                         do {
2453                                 mas_descend(mast->orig_r);
2454                                 mast->orig_r->offset = 0;
2455                                 depth--;
2456                         } while (depth);
2457
2458                         mast_rebalance_next(mast);
2459                         do {
2460                                 unsigned char l_off = 0;
2461                                 struct maple_enode *child = r_tmp.node;
2462
2463                                 mas_ascend(&r_tmp);
2464                                 if (ancestor == r_tmp.node)
2465                                         l_off = start;
2466
2467                                 if (r_tmp.offset)
2468                                         r_tmp.offset--;
2469
2470                                 if (l_off < r_tmp.offset)
2471                                         mas_topiary_range(&r_tmp, mast->destroy,
2472                                                           l_off, r_tmp.offset);
2473
2474                                 if (l_tmp.node != child)
2475                                         mat_add(mast->free, child);
2476
2477                         } while (r_tmp.node != ancestor);
2478
2479                         *mast->orig_l = l_tmp;
2480                         return true;
2481
2482                 } else if (mast->orig_l->offset != 0) {
2483                         if (!ancestor) {
2484                                 ancestor = mast->orig_l->node;
2485                                 end = mas_data_end(mast->orig_l);
2486                         }
2487
2488                         mast->orig_l->offset--;
2489                         do {
2490                                 mas_descend(mast->orig_l);
2491                                 mast->orig_l->offset =
2492                                         mas_data_end(mast->orig_l);
2493                                 depth--;
2494                         } while (depth);
2495
2496                         mast_rebalance_prev(mast);
2497                         do {
2498                                 unsigned char r_off;
2499                                 struct maple_enode *child = l_tmp.node;
2500
2501                                 mas_ascend(&l_tmp);
2502                                 if (ancestor == l_tmp.node)
2503                                         r_off = end;
2504                                 else
2505                                         r_off = mas_data_end(&l_tmp);
2506
2507                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2508                                         l_tmp.offset++;
2509
2510                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2511                                         mas_topiary_range(&l_tmp, mast->destroy,
2512                                                           l_tmp.offset, r_off);
2513
2514                                 if (r_tmp.node != child)
2515                                         mat_add(mast->free, child);
2516
2517                         } while (l_tmp.node != ancestor);
2518
2519                         *mast->orig_r = r_tmp;
2520                         return true;
2521                 }
2522         } while (!mte_is_root(mast->orig_r->node));
2523
2524         *mast->orig_r = r_tmp;
2525         *mast->orig_l = l_tmp;
2526         return false;
2527 }
2528
2529 /*
2530  * mast_ascend_free() - Add current original maple state nodes to the free list
2531  * and ascend.
2532  * @mast: the maple subtree state.
2533  *
2534  * Ascend the original left and right sides and add the previous nodes to the
2535  * free list.  Set the slots to point to the correct location in the new nodes.
2536  */
2537 static inline void
2538 mast_ascend_free(struct maple_subtree_state *mast)
2539 {
2540         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_r,  NULL);
2541         struct maple_enode *left = mast->orig_l->node;
2542         struct maple_enode *right = mast->orig_r->node;
2543
2544         mas_ascend(mast->orig_l);
2545         mas_ascend(mast->orig_r);
2546         mat_add(mast->free, left);
2547
2548         if (left != right)
2549                 mat_add(mast->free, right);
2550
2551         mast->orig_r->offset = 0;
2552         mast->orig_r->index = mast->r->max;
2553         /* last should be larger than or equal to index */
2554         if (mast->orig_r->last < mast->orig_r->index)
2555                 mast->orig_r->last = mast->orig_r->index;
2556         /*
2557          * The node may not contain the value so set slot to ensure all
2558          * of the nodes contents are freed or destroyed.
2559          */
2560         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_r->node);
2561         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2562         /* Set up the left side of things */
2563         mast->orig_l->offset = 0;
2564         mast->orig_l->index = mast->l->min;
2565         wr_mas.mas = mast->orig_l;
2566         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2567         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2568
2569         mast->bn->type = wr_mas.type;
2570 }
2571
2572 /*
2573  * mas_new_ma_node() - Create and return a new maple node.  Helper function.
2574  * @mas: the maple state with the allocations.
2575  * @b_node: the maple_big_node with the type encoding.
2576  *
2577  * Use the node type from the maple_big_node to allocate a new node from the
2578  * ma_state.  This function exists mainly for code readability.
2579  *
2580  * Return: A new maple encoded node
2581  */
2582 static inline struct maple_enode
2583 *mas_new_ma_node(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
2584 {
2585         return mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)), b_node->type);
2586 }
2587
2588 /*
2589  * mas_mab_to_node() - Set up right and middle nodes
2590  *
2591  * @mas: the maple state that contains the allocations.
2592  * @b_node: the node which contains the data.
2593  * @left: The pointer which will have the left node
2594  * @right: The pointer which may have the right node
2595  * @middle: the pointer which may have the middle node (rare)
2596  * @mid_split: the split location for the middle node
2597  *
2598  * Return: the split of left.
2599  */
2600 static inline unsigned char mas_mab_to_node(struct ma_state *mas,
2601         struct maple_big_node *b_node, struct maple_enode **left,
2602         struct maple_enode **right, struct maple_enode **middle,
2603         unsigned char *mid_split, unsigned long min)
2604 {
2605         unsigned char split = 0;
2606         unsigned char slot_count = mt_slots[b_node->type];
2607
2608         *left = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2609         *right = NULL;
2610         *middle = NULL;
2611         *mid_split = 0;
2612
2613         if (b_node->b_end < slot_count) {
2614                 split = b_node->b_end;
2615         } else {
2616                 split = mab_calc_split(mas, b_node, mid_split, min);
2617                 *right = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2618         }
2619
2620         if (*mid_split)
2621                 *middle = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2622
2623         return split;
2624
2625 }
2626
2627 /*
2628  * mab_set_b_end() - Add entry to b_node at b_node->b_end and increment the end
2629  * pointer.
2630  * @b_node - the big node to add the entry
2631  * @mas - the maple state to get the pivot (mas->max)
2632  * @entry - the entry to add, if NULL nothing happens.
2633  */
2634 static inline void mab_set_b_end(struct maple_big_node *b_node,
2635                                  struct ma_state *mas,
2636                                  void *entry)
2637 {
2638         if (!entry)
2639                 return;
2640
2641         b_node->slot[b_node->b_end] = entry;
2642         if (mt_is_alloc(mas->tree))
2643                 b_node->gap[b_node->b_end] = mas_max_gap(mas);
2644         b_node->pivot[b_node->b_end++] = mas->max;
2645 }
2646
2647 /*
2648  * mas_set_split_parent() - combine_then_separate helper function.  Sets the parent
2649  * of @mas->node to either @left or @right, depending on @slot and @split
2650  *
2651  * @mas - the maple state with the node that needs a parent
2652  * @left - possible parent 1
2653  * @right - possible parent 2
2654  * @slot - the slot the mas->node was placed
2655  * @split - the split location between @left and @right
2656  */
2657 static inline void mas_set_split_parent(struct ma_state *mas,
2658                                         struct maple_enode *left,
2659                                         struct maple_enode *right,
2660                                         unsigned char *slot, unsigned char split)
2661 {
2662         if (mas_is_none(mas))
2663                 return;
2664
2665         if ((*slot) <= split)
2666                 mte_set_parent(mas->node, left, *slot);
2667         else if (right)
2668                 mte_set_parent(mas->node, right, (*slot) - split - 1);
2669
2670         (*slot)++;
2671 }
2672
2673 /*
2674  * mte_mid_split_check() - Check if the next node passes the mid-split
2675  * @**l: Pointer to left encoded maple node.
2676  * @**m: Pointer to middle encoded maple node.
2677  * @**r: Pointer to right encoded maple node.
2678  * @slot: The offset
2679  * @*split: The split location.
2680  * @mid_split: The middle split.
2681  */
2682 static inline void mte_mid_split_check(struct maple_enode **l,
2683                                        struct maple_enode **r,
2684                                        struct maple_enode *right,
2685                                        unsigned char slot,
2686                                        unsigned char *split,
2687                                        unsigned char mid_split)
2688 {
2689         if (*r == right)
2690                 return;
2691
2692         if (slot < mid_split)
2693                 return;
2694
2695         *l = *r;
2696         *r = right;
2697         *split = mid_split;
2698 }
2699
2700 /*
2701  * mast_set_split_parents() - Helper function to set three nodes parents.  Slot
2702  * is taken from @mast->l.
2703  * @mast - the maple subtree state
2704  * @left - the left node
2705  * @right - the right node
2706  * @split - the split location.
2707  */
2708 static inline void mast_set_split_parents(struct maple_subtree_state *mast,
2709                                           struct maple_enode *left,
2710                                           struct maple_enode *middle,
2711                                           struct maple_enode *right,
2712                                           unsigned char split,
2713                                           unsigned char mid_split)
2714 {
2715         unsigned char slot;
2716         struct maple_enode *l = left;
2717         struct maple_enode *r = right;
2718
2719         if (mas_is_none(mast->l))
2720                 return;
2721
2722         if (middle)
2723                 r = middle;
2724
2725         slot = mast->l->offset;
2726
2727         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2728         mas_set_split_parent(mast->l, l, r, &slot, split);
2729
2730         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2731         mas_set_split_parent(mast->m, l, r, &slot, split);
2732
2733         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2734         mas_set_split_parent(mast->r, l, r, &slot, split);
2735 }
2736
2737 /*
2738  * mas_wmb_replace() - Write memory barrier and replace
2739  * @mas: The maple state
2740  * @free: the maple topiary list of nodes to free
2741  * @destroy: The maple topiary list of nodes to destroy (walk and free)
2742  *
2743  * Updates gap as necessary.
2744  */
2745 static inline void mas_wmb_replace(struct ma_state *mas,
2746                                    struct ma_topiary *free,
2747                                    struct ma_topiary *destroy)
2748 {
2749         /* All nodes must see old data as dead prior to replacing that data */
2750         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
2751
2752         /* Insert the new data in the tree */
2753         mas_replace(mas, true);
2754
2755         if (!mte_is_leaf(mas->node))
2756                 mas_descend_adopt(mas);
2757
2758         mas_mat_free(mas, free);
2759
2760         if (destroy)
2761                 mas_mat_destroy(mas, destroy);
2762
2763         if (mte_is_leaf(mas->node))
2764                 return;
2765
2766         mas_update_gap(mas);
2767 }
2768
2769 /*
2770  * mast_new_root() - Set a new tree root during subtree creation
2771  * @mast: The maple subtree state
2772  * @mas: The maple state
2773  */
2774 static inline void mast_new_root(struct maple_subtree_state *mast,
2775                                  struct ma_state *mas)
2776 {
2777         mas_mn(mast->l)->parent =
2778                 ma_parent_ptr(((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
2779         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node) &&
2780             !mte_is_root(mast->orig_l->node)) {
2781                 do {
2782                         mast_ascend_free(mast);
2783                         mast_topiary(mast);
2784                 } while (!mte_is_root(mast->orig_l->node));
2785         }
2786         if ((mast->orig_l->node != mas->node) &&
2787                    (mast->l->depth > mas_mt_height(mas))) {
2788                 mat_add(mast->free, mas->node);
2789         }
2790 }
2791
2792 /*
2793  * mast_cp_to_nodes() - Copy data out to nodes.
2794  * @mast: The maple subtree state
2795  * @left: The left encoded maple node
2796  * @middle: The middle encoded maple node
2797  * @right: The right encoded maple node
2798  * @split: The location to split between left and (middle ? middle : right)
2799  * @mid_split: The location to split between middle and right.
2800  */
2801 static inline void mast_cp_to_nodes(struct maple_subtree_state *mast,
2802         struct maple_enode *left, struct maple_enode *middle,
2803         struct maple_enode *right, unsigned char split, unsigned char mid_split)
2804 {
2805         bool new_lmax = true;
2806
2807         mast->l->node = mte_node_or_none(left);
2808         mast->m->node = mte_node_or_none(middle);
2809         mast->r->node = mte_node_or_none(right);
2810
2811         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2812         if (split == mast->bn->b_end) {
2813                 mast->l->max = mast->orig_r->max;
2814                 new_lmax = false;
2815         }
2816
2817         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, new_lmax);
2818
2819         if (middle) {
2820                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mid_split, mast->m, true);
2821                 mast->m->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2822                 split = mid_split;
2823         }
2824
2825         mast->r->max = mast->orig_r->max;
2826         if (right) {
2827                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mast->bn->b_end, mast->r, false);
2828                 mast->r->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2829         }
2830 }
2831
2832 /*
2833  * mast_combine_cp_left - Copy in the original left side of the tree into the
2834  * combined data set in the maple subtree state big node.
2835  * @mast: The maple subtree state
2836  */
2837 static inline void mast_combine_cp_left(struct maple_subtree_state *mast)
2838 {
2839         unsigned char l_slot = mast->orig_l->offset;
2840
2841         if (!l_slot)
2842                 return;
2843
2844         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, l_slot - 1, mast->bn, 0);
2845 }
2846
2847 /*
2848  * mast_combine_cp_right: Copy in the original right side of the tree into the
2849  * combined data set in the maple subtree state big node.
2850  * @mast: The maple subtree state
2851  */
2852 static inline void mast_combine_cp_right(struct maple_subtree_state *mast)
2853 {
2854         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] >= mast->orig_r->max)
2855                 return;
2856
2857         mas_mab_cp(mast->orig_r, mast->orig_r->offset + 1,
2858                    mt_slot_count(mast->orig_r->node), mast->bn,
2859                    mast->bn->b_end);
2860         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2861 }
2862
2863 /*
2864  * mast_sufficient: Check if the maple subtree state has enough data in the big
2865  * node to create at least one sufficient node
2866  * @mast: the maple subtree state
2867  */
2868 static inline bool mast_sufficient(struct maple_subtree_state *mast)
2869 {
2870         if (mast->bn->b_end > mt_min_slot_count(mast->orig_l->node))
2871                 return true;
2872
2873         return false;
2874 }
2875
2876 /*
2877  * mast_overflow: Check if there is too much data in the subtree state for a
2878  * single node.
2879  * @mast: The maple subtree state
2880  */
2881 static inline bool mast_overflow(struct maple_subtree_state *mast)
2882 {
2883         if (mast->bn->b_end >= mt_slot_count(mast->orig_l->node))
2884                 return true;
2885
2886         return false;
2887 }
2888
2889 static inline void *mtree_range_walk(struct ma_state *mas)
2890 {
2891         unsigned long *pivots;
2892         unsigned char offset;
2893         struct maple_node *node;
2894         struct maple_enode *next, *last;
2895         enum maple_type type;
2896         void __rcu **slots;
2897         unsigned char end;
2898         unsigned long max, min;
2899         unsigned long prev_max, prev_min;
2900
2901         next = mas->node;
2902         min = mas->min;
2903         max = mas->max;
2904         do {
2905                 offset = 0;
2906                 last = next;
2907                 node = mte_to_node(next);
2908                 type = mte_node_type(next);
2909                 pivots = ma_pivots(node, type);
2910                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
2911                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2912                         goto dead_node;
2913
2914                 if (pivots[offset] >= mas->index) {
2915                         prev_max = max;
2916                         prev_min = min;
2917                         max = pivots[offset];
2918                         goto next;
2919                 }
2920
2921                 do {
2922                         offset++;
2923                 } while ((offset < end) && (pivots[offset] < mas->index));
2924
2925                 prev_min = min;
2926                 min = pivots[offset - 1] + 1;
2927                 prev_max = max;
2928                 if (likely(offset < end && pivots[offset]))
2929                         max = pivots[offset];
2930
2931 next:
2932                 slots = ma_slots(node, type);
2933                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
2934                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2935                         goto dead_node;
2936         } while (!ma_is_leaf(type));
2937
2938         mas->offset = offset;
2939         mas->index = min;
2940         mas->last = max;
2941         mas->min = prev_min;
2942         mas->max = prev_max;
2943         mas->node = last;
2944         return (void *)next;
2945
2946 dead_node:
2947         mas_reset(mas);
2948         return NULL;
2949 }
2950
2951 /*
2952  * mas_spanning_rebalance() - Rebalance across two nodes which may not be peers.
2953  * @mas: The starting maple state
2954  * @mast: The maple_subtree_state, keeps track of 4 maple states.
2955  * @count: The estimated count of iterations needed.
2956  *
2957  * Follow the tree upwards from @l_mas and @r_mas for @count, or until the root
2958  * is hit.  First @b_node is split into two entries which are inserted into the
2959  * next iteration of the loop.  @b_node is returned populated with the final
2960  * iteration. @mas is used to obtain allocations.  orig_l_mas keeps track of the
2961  * nodes that will remain active by using orig_l_mas->index and orig_l_mas->last
2962  * to account of what has been copied into the new sub-tree.  The update of
2963  * orig_l_mas->last is used in mas_consume to find the slots that will need to
2964  * be either freed or destroyed.  orig_l_mas->depth keeps track of the height of
2965  * the new sub-tree in case the sub-tree becomes the full tree.
2966  *
2967  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
2968  */
2969 static int mas_spanning_rebalance(struct ma_state *mas,
2970                 struct maple_subtree_state *mast, unsigned char count)
2971 {
2972         unsigned char split, mid_split;
2973         unsigned char slot = 0;
2974         struct maple_enode *left = NULL, *middle = NULL, *right = NULL;
2975
2976         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
2977         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
2978         MA_STATE(m_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
2979         MA_TOPIARY(free, mas->tree);
2980         MA_TOPIARY(destroy, mas->tree);
2981
2982         /*
2983          * The tree needs to be rebalanced and leaves need to be kept at the same level.
2984          * Rebalancing is done by use of the ``struct maple_topiary``.
2985          */
2986         mast->l = &l_mas;
2987         mast->m = &m_mas;
2988         mast->r = &r_mas;
2989         mast->free = &free;
2990         mast->destroy = &destroy;
2991         l_mas.node = r_mas.node = m_mas.node = MAS_NONE;
2992
2993         /* Check if this is not root and has sufficient data.  */
2994         if (((mast->orig_l->min != 0) || (mast->orig_r->max != ULONG_MAX)) &&
2995             unlikely(mast->bn->b_end <= mt_min_slots[mast->bn->type]))
2996                 mast_spanning_rebalance(mast);
2997
2998         mast->orig_l->depth = 0;
2999
3000         /*
3001          * Each level of the tree is examined and balanced, pushing data to the left or
3002          * right, or rebalancing against left or right nodes is employed to avoid
3003          * rippling up the tree to limit the amount of churn.  Once a new sub-section of
3004          * the tree is created, there may be a mix of new and old nodes.  The old nodes
3005          * will have the incorrect parent pointers and currently be in two trees: the
3006          * original tree and the partially new tree.  To remedy the parent pointers in
3007          * the old tree, the new data is swapped into the active tree and a walk down
3008          * the tree is performed and the parent pointers are updated.
3009          * See mas_descend_adopt() for more information..
3010          */
3011         while (count--) {
3012                 mast->bn->b_end--;
3013                 mast->bn->type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
3014                 split = mas_mab_to_node(mas, mast->bn, &left, &right, &middle,
3015                                         &mid_split, mast->orig_l->min);
3016                 mast_set_split_parents(mast, left, middle, right, split,
3017                                        mid_split);
3018                 mast_cp_to_nodes(mast, left, middle, right, split, mid_split);
3019
3020                 /*
3021                  * Copy data from next level in the tree to mast->bn from next
3022                  * iteration
3023                  */
3024                 memset(mast->bn, 0, sizeof(struct maple_big_node));
3025                 mast->bn->type = mte_node_type(left);
3026                 mast->orig_l->depth++;
3027
3028                 /* Root already stored in l->node. */
3029                 if (mas_is_root_limits(mast->l))
3030                         goto new_root;
3031
3032                 mast_ascend_free(mast);
3033                 mast_combine_cp_left(mast);
3034                 l_mas.offset = mast->bn->b_end;
3035                 mab_set_b_end(mast->bn, &l_mas, left);
3036                 mab_set_b_end(mast->bn, &m_mas, middle);
3037                 mab_set_b_end(mast->bn, &r_mas, right);
3038
3039                 /* Copy anything necessary out of the right node. */
3040                 mast_combine_cp_right(mast);
3041                 mast_topiary(mast);
3042                 mast->orig_l->last = mast->orig_l->max;
3043
3044                 if (mast_sufficient(mast))
3045                         continue;
3046
3047                 if (mast_overflow(mast))
3048                         continue;
3049
3050                 /* May be a new root stored in mast->bn */
3051                 if (mas_is_root_limits(mast->orig_l))
3052                         break;
3053
3054                 mast_spanning_rebalance(mast);
3055
3056                 /* rebalancing from other nodes may require another loop. */
3057                 if (!count)
3058                         count++;
3059         }
3060
3061         l_mas.node = mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)),
3062                                 mte_node_type(mast->orig_l->node));
3063         mast->orig_l->depth++;
3064         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, &l_mas, true);
3065         mte_set_parent(left, l_mas.node, slot);
3066         if (middle)
3067                 mte_set_parent(middle, l_mas.node, ++slot);
3068
3069         if (right)
3070                 mte_set_parent(right, l_mas.node, ++slot);
3071
3072         if (mas_is_root_limits(mast->l)) {
3073 new_root:
3074                 mast_new_root(mast, mas);
3075         } else {
3076                 mas_mn(&l_mas)->parent = mas_mn(mast->orig_l)->parent;
3077         }
3078
3079         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node))
3080                 mat_add(&free, mast->orig_l->node);
3081
3082         mas->depth = mast->orig_l->depth;
3083         *mast->orig_l = l_mas;
3084         mte_set_node_dead(mas->node);
3085
3086         /* Set up mas for insertion. */
3087         mast->orig_l->depth = mas->depth;
3088         mast->orig_l->alloc = mas->alloc;
3089         *mas = *mast->orig_l;
3090         mas_wmb_replace(mas, &free, &destroy);
3091         mtree_range_walk(mas);
3092         return mast->bn->b_end;
3093 }
3094
3095 /*
3096  * mas_rebalance() - Rebalance a given node.
3097  * @mas: The maple state
3098  * @b_node: The big maple node.
3099  *
3100  * Rebalance two nodes into a single node or two new nodes that are sufficient.
3101  * Continue upwards until tree is sufficient.
3102  *
3103  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3104  */
3105 static inline int mas_rebalance(struct ma_state *mas,
3106                                 struct maple_big_node *b_node)
3107 {
3108         char empty_count = mas_mt_height(mas);
3109         struct maple_subtree_state mast;
3110         unsigned char shift, b_end = ++b_node->b_end;
3111
3112         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3113         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3114
3115         trace_ma_op(__func__, mas);
3116
3117         /*
3118          * Rebalancing occurs if a node is insufficient.  Data is rebalanced
3119          * against the node to the right if it exists, otherwise the node to the
3120          * left of this node is rebalanced against this node.  If rebalancing
3121          * causes just one node to be produced instead of two, then the parent
3122          * is also examined and rebalanced if it is insufficient.  Every level
3123          * tries to combine the data in the same way.  If one node contains the
3124          * entire range of the tree, then that node is used as a new root node.
3125          */
3126         mas_node_count(mas, 1 + empty_count * 3);
3127         if (mas_is_err(mas))
3128                 return 0;
3129
3130         mast.orig_l = &l_mas;
3131         mast.orig_r = &r_mas;
3132         mast.bn = b_node;
3133         mast.bn->type = mte_node_type(mas->node);
3134
3135         l_mas = r_mas = *mas;
3136
3137         if (mas_next_sibling(&r_mas)) {
3138                 mas_mab_cp(&r_mas, 0, mt_slot_count(r_mas.node), b_node, b_end);
3139                 r_mas.last = r_mas.index = r_mas.max;
3140         } else {
3141                 mas_prev_sibling(&l_mas);
3142                 shift = mas_data_end(&l_mas) + 1;
3143                 mab_shift_right(b_node, shift);
3144                 mas->offset += shift;
3145                 mas_mab_cp(&l_mas, 0, shift - 1, b_node, 0);
3146                 b_node->b_end = shift + b_end;
3147                 l_mas.index = l_mas.last = l_mas.min;
3148         }
3149
3150         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, empty_count);
3151 }
3152
3153 /*
3154  * mas_destroy_rebalance() - Rebalance left-most node while destroying the maple
3155  * state.
3156  * @mas: The maple state
3157  * @end: The end of the left-most node.
3158  *
3159  * During a mass-insert event (such as forking), it may be necessary to
3160  * rebalance the left-most node when it is not sufficient.
3161  */
3162 static inline void mas_destroy_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end)
3163 {
3164         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
3165         struct maple_node reuse, *newnode, *parent, *new_left, *left, *node;
3166         struct maple_enode *eparent;
3167         unsigned char offset, tmp, split = mt_slots[mt] / 2;
3168         void __rcu **l_slots, **slots;
3169         unsigned long *l_pivs, *pivs, gap;
3170         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
3171
3172         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3173
3174         l_mas = *mas;
3175         mas_prev_sibling(&l_mas);
3176
3177         /* set up node. */
3178         if (in_rcu) {
3179                 /* Allocate for both left and right as well as parent. */
3180                 mas_node_count(mas, 3);
3181                 if (mas_is_err(mas))
3182                         return;
3183
3184                 newnode = mas_pop_node(mas);
3185         } else {
3186                 newnode = &reuse;
3187         }
3188
3189         node = mas_mn(mas);
3190         newnode->parent = node->parent;
3191         slots = ma_slots(newnode, mt);
3192         pivs = ma_pivots(newnode, mt);
3193         left = mas_mn(&l_mas);
3194         l_slots = ma_slots(left, mt);
3195         l_pivs = ma_pivots(left, mt);
3196         if (!l_slots[split])
3197                 split++;
3198         tmp = mas_data_end(&l_mas) - split;
3199
3200         memcpy(slots, l_slots + split + 1, sizeof(void *) * tmp);
3201         memcpy(pivs, l_pivs + split + 1, sizeof(unsigned long) * tmp);
3202         pivs[tmp] = l_mas.max;
3203         memcpy(slots + tmp, ma_slots(node, mt), sizeof(void *) * end);
3204         memcpy(pivs + tmp, ma_pivots(node, mt), sizeof(unsigned long) * end);
3205
3206         l_mas.max = l_pivs[split];
3207         mas->min = l_mas.max + 1;
3208         eparent = mt_mk_node(mte_parent(l_mas.node),
3209                              mas_parent_enum(&l_mas, l_mas.node));
3210         tmp += end;
3211         if (!in_rcu) {
3212                 unsigned char max_p = mt_pivots[mt];
3213                 unsigned char max_s = mt_slots[mt];
3214
3215                 if (tmp < max_p)
3216                         memset(pivs + tmp, 0,
3217                                sizeof(unsigned long *) * (max_p - tmp));
3218
3219                 if (tmp < mt_slots[mt])
3220                         memset(slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3221
3222                 memcpy(node, newnode, sizeof(struct maple_node));
3223                 ma_set_meta(node, mt, 0, tmp - 1);
3224                 mte_set_pivot(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node),
3225                               l_pivs[split]);
3226
3227                 /* Remove data from l_pivs. */
3228                 tmp = split + 1;
3229                 memset(l_pivs + tmp, 0, sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3230                 memset(l_slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3231                 ma_set_meta(left, mt, 0, split);
3232
3233                 goto done;
3234         }
3235
3236         /* RCU requires replacing both l_mas, mas, and parent. */
3237         mas->node = mt_mk_node(newnode, mt);
3238         ma_set_meta(newnode, mt, 0, tmp);
3239
3240         new_left = mas_pop_node(mas);
3241         new_left->parent = left->parent;
3242         mt = mte_node_type(l_mas.node);
3243         slots = ma_slots(new_left, mt);
3244         pivs = ma_pivots(new_left, mt);
3245         memcpy(slots, l_slots, sizeof(void *) * split);
3246         memcpy(pivs, l_pivs, sizeof(unsigned long) * split);
3247         ma_set_meta(new_left, mt, 0, split);
3248         l_mas.node = mt_mk_node(new_left, mt);
3249
3250         /* replace parent. */
3251         offset = mte_parent_slot(mas->node);
3252         mt = mas_parent_enum(&l_mas, l_mas.node);
3253         parent = mas_pop_node(mas);
3254         slots = ma_slots(parent, mt);
3255         pivs = ma_pivots(parent, mt);
3256         memcpy(parent, mte_to_node(eparent), sizeof(struct maple_node));
3257         rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
3258         rcu_assign_pointer(slots[offset - 1], l_mas.node);
3259         pivs[offset - 1] = l_mas.max;
3260         eparent = mt_mk_node(parent, mt);
3261 done:
3262         gap = mas_leaf_max_gap(mas);
3263         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(mas->node), gap);
3264         gap = mas_leaf_max_gap(&l_mas);
3265         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node), gap);
3266         mas_ascend(mas);
3267
3268         if (in_rcu)
3269                 mas_replace(mas, false);
3270
3271         mas_update_gap(mas);
3272 }
3273
3274 /*
3275  * mas_split_final_node() - Split the final node in a subtree operation.
3276  * @mast: the maple subtree state
3277  * @mas: The maple state
3278  * @height: The height of the tree in case it's a new root.
3279  */
3280 static inline bool mas_split_final_node(struct maple_subtree_state *mast,
3281                                         struct ma_state *mas, int height)
3282 {
3283         struct maple_enode *ancestor;
3284
3285         if (mte_is_root(mas->node)) {
3286                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
3287                         mast->bn->type = maple_arange_64;
3288                 else
3289                         mast->bn->type = maple_range_64;
3290                 mas->depth = height;
3291         }
3292         /*
3293          * Only a single node is used here, could be root.
3294          * The Big_node data should just fit in a single node.
3295          */
3296         ancestor = mas_new_ma_node(mas, mast->bn);
3297         mte_set_parent(mast->l->node, ancestor, mast->l->offset);
3298         mte_set_parent(mast->r->node, ancestor, mast->r->offset);
3299         mte_to_node(ancestor)->parent = mas_mn(mas)->parent;
3300
3301         mast->l->node = ancestor;
3302         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, mast->l, true);
3303         mas->offset = mast->bn->b_end - 1;
3304         return true;
3305 }
3306
3307 /*
3308  * mast_fill_bnode() - Copy data into the big node in the subtree state
3309  * @mast: The maple subtree state
3310  * @mas: the maple state
3311  * @skip: The number of entries to skip for new nodes insertion.
3312  */
3313 static inline void mast_fill_bnode(struct maple_subtree_state *mast,
3314                                          struct ma_state *mas,
3315                                          unsigned char skip)
3316 {
3317         bool cp = true;
3318         struct maple_enode *old = mas->node;
3319         unsigned char split;
3320
3321         memset(mast->bn->gap, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->gap));
3322         memset(mast->bn->slot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->slot));
3323         memset(mast->bn->pivot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->pivot));
3324         mast->bn->b_end = 0;
3325
3326         if (mte_is_root(mas->node)) {
3327                 cp = false;
3328         } else {
3329                 mas_ascend(mas);
3330                 mat_add(mast->free, old);
3331                 mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3332         }
3333
3334         if (cp && mast->l->offset)
3335                 mas_mab_cp(mas, 0, mast->l->offset - 1, mast->bn, 0);
3336
3337         split = mast->bn->b_end;
3338         mab_set_b_end(mast->bn, mast->l, mast->l->node);
3339         mast->r->offset = mast->bn->b_end;
3340         mab_set_b_end(mast->bn, mast->r, mast->r->node);
3341         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] == mas->max)
3342                 cp = false;
3343
3344         if (cp)
3345                 mas_mab_cp(mas, split + skip, mt_slot_count(mas->node) - 1,
3346                            mast->bn, mast->bn->b_end);
3347
3348         mast->bn->b_end--;
3349         mast->bn->type = mte_node_type(mas->node);
3350 }
3351
3352 /*
3353  * mast_split_data() - Split the data in the subtree state big node into regular
3354  * nodes.
3355  * @mast: The maple subtree state
3356  * @mas: The maple state
3357  * @split: The location to split the big node
3358  */
3359 static inline void mast_split_data(struct maple_subtree_state *mast,
3360            struct ma_state *mas, unsigned char split)
3361 {
3362         unsigned char p_slot;
3363
3364         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, true);
3365         mte_set_pivot(mast->r->node, 0, mast->r->max);
3366         mab_mas_cp(mast->bn, split + 1, mast->bn->b_end, mast->r, false);
3367         mast->l->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3368         mast->l->max = mast->bn->pivot[split];
3369         mast->r->min = mast->l->max + 1;
3370         if (mte_is_leaf(mas->node))
3371                 return;
3372
3373         p_slot = mast->orig_l->offset;
3374         mas_set_split_parent(mast->orig_l, mast->l->node, mast->r->node,
3375                              &p_slot, split);
3376         mas_set_split_parent(mast->orig_r, mast->l->node, mast->r->node,
3377                              &p_slot, split);
3378 }
3379
3380 /*
3381  * mas_push_data() - Instead of splitting a node, it is beneficial to push the
3382  * data to the right or left node if there is room.
3383  * @mas: The maple state
3384  * @height: The current height of the maple state
3385  * @mast: The maple subtree state
3386  * @left: Push left or not.
3387  *
3388  * Keeping the height of the tree low means faster lookups.
3389  *
3390  * Return: True if pushed, false otherwise.
3391  */
3392 static inline bool mas_push_data(struct ma_state *mas, int height,
3393                                  struct maple_subtree_state *mast, bool left)
3394 {
3395         unsigned char slot_total = mast->bn->b_end;
3396         unsigned char end, space, split;
3397
3398         MA_STATE(tmp_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3399         tmp_mas = *mas;
3400         tmp_mas.depth = mast->l->depth;
3401
3402         if (left && !mas_prev_sibling(&tmp_mas))
3403                 return false;
3404         else if (!left && !mas_next_sibling(&tmp_mas))
3405                 return false;
3406
3407         end = mas_data_end(&tmp_mas);
3408         slot_total += end;
3409         space = 2 * mt_slot_count(mas->node) - 2;
3410         /* -2 instead of -1 to ensure there isn't a triple split */
3411         if (ma_is_leaf(mast->bn->type))
3412                 space--;
3413
3414         if (mas->max == ULONG_MAX)
3415                 space--;
3416
3417         if (slot_total >= space)
3418                 return false;
3419
3420         /* Get the data; Fill mast->bn */
3421         mast->bn->b_end++;
3422         if (left) {
3423                 mab_shift_right(mast->bn, end + 1);
3424                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, 0);
3425                 mast->bn->b_end = slot_total + 1;
3426         } else {
3427                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, mast->bn->b_end);
3428         }
3429
3430         /* Configure mast for splitting of mast->bn */
3431         split = mt_slots[mast->bn->type] - 2;
3432         if (left) {
3433                 /*  Switch mas to prev node  */
3434                 mat_add(mast->free, mas->node);
3435                 *mas = tmp_mas;
3436                 /* Start using mast->l for the left side. */
3437                 tmp_mas.node = mast->l->node;
3438                 *mast->l = tmp_mas;
3439         } else {
3440                 mat_add(mast->free, tmp_mas.node);
3441                 tmp_mas.node = mast->r->node;
3442                 *mast->r = tmp_mas;
3443                 split = slot_total - split;
3444         }
3445         split = mab_no_null_split(mast->bn, split, mt_slots[mast->bn->type]);
3446         /* Update parent slot for split calculation. */
3447         if (left)
3448                 mast->orig_l->offset += end + 1;
3449
3450         mast_split_data(mast, mas, split);
3451         mast_fill_bnode(mast, mas, 2);
3452         mas_split_final_node(mast, mas, height + 1);
3453         return true;
3454 }
3455
3456 /*
3457  * mas_split() - Split data that is too big for one node into two.
3458  * @mas: The maple state
3459  * @b_node: The maple big node
3460  * Return: 1 on success, 0 on failure.
3461  */
3462 static int mas_split(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
3463 {
3464         struct maple_subtree_state mast;
3465         int height = 0;
3466         unsigned char mid_split, split = 0;
3467
3468         /*
3469          * Splitting is handled differently from any other B-tree; the Maple
3470          * Tree splits upwards.  Splitting up means that the split operation
3471          * occurs when the walk of the tree hits the leaves and not on the way
3472          * down.  The reason for splitting up is that it is impossible to know
3473          * how much space will be needed until the leaf is (or leaves are)
3474          * reached.  Since overwriting data is allowed and a range could
3475          * overwrite more than one range or result in changing one entry into 3
3476          * entries, it is impossible to know if a split is required until the
3477          * data is examined.
3478          *
3479          * Splitting is a balancing act between keeping allocations to a minimum
3480          * and avoiding a 'jitter' event where a tree is expanded to make room
3481          * for an entry followed by a contraction when the entry is removed.  To
3482          * accomplish the balance, there are empty slots remaining in both left
3483          * and right nodes after a split.
3484          */
3485         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3486         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3487         MA_STATE(prev_l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3488         MA_STATE(prev_r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3489         MA_TOPIARY(mat, mas->tree);
3490
3491         trace_ma_op(__func__, mas);
3492         mas->depth = mas_mt_height(mas);
3493         /* Allocation failures will happen early. */
3494         mas_node_count(mas, 1 + mas->depth * 2);
3495         if (mas_is_err(mas))
3496                 return 0;
3497
3498         mast.l = &l_mas;
3499         mast.r = &r_mas;
3500         mast.orig_l = &prev_l_mas;
3501         mast.orig_r = &prev_r_mas;
3502         mast.free = &mat;
3503         mast.bn = b_node;
3504
3505         while (height++ <= mas->depth) {
3506                 if (mt_slots[b_node->type] > b_node->b_end) {
3507                         mas_split_final_node(&mast, mas, height);
3508                         break;
3509                 }
3510
3511                 l_mas = r_mas = *mas;
3512                 l_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3513                 r_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3514                 /*
3515                  * Another way that 'jitter' is avoided is to terminate a split up early if the
3516                  * left or right node has space to spare.  This is referred to as "pushing left"
3517                  * or "pushing right" and is similar to the B* tree, except the nodes left or
3518                  * right can rarely be reused due to RCU, but the ripple upwards is halted which
3519                  * is a significant savings.
3520                  */
3521                 /* Try to push left. */
3522                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, true))
3523                         break;
3524
3525                 /* Try to push right. */
3526                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, false))
3527                         break;
3528
3529                 split = mab_calc_split(mas, b_node, &mid_split, prev_l_mas.min);
3530                 mast_split_data(&mast, mas, split);
3531                 /*
3532                  * Usually correct, mab_mas_cp in the above call overwrites
3533                  * r->max.
3534                  */
3535                 mast.r->max = mas->max;
3536                 mast_fill_bnode(&mast, mas, 1);
3537                 prev_l_mas = *mast.l;
3538                 prev_r_mas = *mast.r;
3539         }
3540
3541         /* Set the original node as dead */
3542         mat_add(mast.free, mas->node);
3543         mas->node = l_mas.node;
3544         mas_wmb_replace(mas, mast.free, NULL);
3545         mtree_range_walk(mas);
3546         return 1;
3547 }
3548
3549 /*
3550  * mas_reuse_node() - Reuse the node to store the data.
3551  * @wr_mas: The maple write state
3552  * @bn: The maple big node
3553  * @end: The end of the data.
3554  *
3555  * Will always return false in RCU mode.
3556  *
3557  * Return: True if node was reused, false otherwise.
3558  */
3559 static inline bool mas_reuse_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3560                           struct maple_big_node *bn, unsigned char end)
3561 {
3562         /* Need to be rcu safe. */
3563         if (mt_in_rcu(wr_mas->mas->tree))
3564                 return false;
3565
3566         if (end > bn->b_end) {
3567                 int clear = mt_slots[wr_mas->type] - bn->b_end;
3568
3569                 memset(wr_mas->slots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear--);
3570                 memset(wr_mas->pivots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear);
3571         }
3572         mab_mas_cp(bn, 0, bn->b_end, wr_mas->mas, false);
3573         return true;
3574 }
3575
3576 /*
3577  * mas_commit_b_node() - Commit the big node into the tree.
3578  * @wr_mas: The maple write state
3579  * @b_node: The maple big node
3580  * @end: The end of the data.
3581  */
3582 static inline int mas_commit_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3583                             struct maple_big_node *b_node, unsigned char end)
3584 {
3585         struct maple_node *node;
3586         unsigned char b_end = b_node->b_end;
3587         enum maple_type b_type = b_node->type;
3588
3589         if ((b_end < mt_min_slots[b_type]) &&
3590             (!mte_is_root(wr_mas->mas->node)) &&
3591             (mas_mt_height(wr_mas->mas) > 1))
3592                 return mas_rebalance(wr_mas->mas, b_node);
3593
3594         if (b_end >= mt_slots[b_type])
3595                 return mas_split(wr_mas->mas, b_node);
3596
3597         if (mas_reuse_node(wr_mas, b_node, end))
3598                 goto reuse_node;
3599
3600         mas_node_count(wr_mas->mas, 1);
3601         if (mas_is_err(wr_mas->mas))
3602                 return 0;
3603
3604         node = mas_pop_node(wr_mas->mas);
3605         node->parent = mas_mn(wr_mas->mas)->parent;
3606         wr_mas->mas->node = mt_mk_node(node, b_type);
3607         mab_mas_cp(b_node, 0, b_end, wr_mas->mas, false);
3608         mas_replace(wr_mas->mas, false);
3609 reuse_node:
3610         mas_update_gap(wr_mas->mas);
3611         return 1;
3612 }
3613
3614 /*
3615  * mas_root_expand() - Expand a root to a node
3616  * @mas: The maple state
3617  * @entry: The entry to store into the tree
3618  */
3619 static inline int mas_root_expand(struct ma_state *mas, void *entry)
3620 {
3621         void *contents = mas_root_locked(mas);
3622         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3623         struct maple_node *node;
3624         void __rcu **slots;
3625         unsigned long *pivots;
3626         int slot = 0;
3627
3628         mas_node_count(mas, 1);
3629         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
3630                 return 0;
3631
3632         node = mas_pop_node(mas);
3633         pivots = ma_pivots(node, type);
3634         slots = ma_slots(node, type);
3635         node->parent = ma_parent_ptr(
3636                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3637         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3638
3639         if (mas->index) {
3640                 if (contents) {
3641                         rcu_assign_pointer(slots[slot], contents);
3642                         if (likely(mas->index > 1))
3643                                 slot++;
3644                 }
3645                 pivots[slot++] = mas->index - 1;
3646         }
3647
3648         rcu_assign_pointer(slots[slot], entry);
3649         mas->offset = slot;
3650         pivots[slot] = mas->last;
3651         if (mas->last != ULONG_MAX)
3652                 slot++;
3653         mas->depth = 1;
3654         mas_set_height(mas);
3655
3656         /* swap the new root into the tree */
3657         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3658         ma_set_meta(node, maple_leaf_64, 0, slot);
3659         return slot;
3660 }
3661
3662 static inline void mas_store_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3663 {
3664         if (likely((mas->last != 0) || (mas->index != 0)))
3665                 mas_root_expand(mas, entry);
3666         else if (((unsigned long) (entry) & 3) == 2)
3667                 mas_root_expand(mas, entry);
3668         else {
3669                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3670                 mas->node = MAS_START;
3671         }
3672 }
3673
3674 /*
3675  * mas_is_span_wr() - Check if the write needs to be treated as a write that
3676  * spans the node.
3677  * @mas: The maple state
3678  * @piv: The pivot value being written
3679  * @type: The maple node type
3680  * @entry: The data to write
3681  *
3682  * Spanning writes are writes that start in one node and end in another OR if
3683  * the write of a %NULL will cause the node to end with a %NULL.
3684  *
3685  * Return: True if this is a spanning write, false otherwise.
3686  */
3687 static bool mas_is_span_wr(struct ma_wr_state *wr_mas)
3688 {
3689         unsigned long max;
3690         unsigned long last = wr_mas->mas->last;
3691         unsigned long piv = wr_mas->r_max;
3692         enum maple_type type = wr_mas->type;
3693         void *entry = wr_mas->entry;
3694
3695         /* Contained in this pivot */
3696         if (piv > last)
3697                 return false;
3698
3699         max = wr_mas->mas->max;
3700         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
3701                 /* Fits in the node, but may span slots. */
3702                 if (last < max)
3703                         return false;
3704
3705                 /* Writes to the end of the node but not null. */
3706                 if ((last == max) && entry)
3707                         return false;
3708
3709                 /*
3710                  * Writing ULONG_MAX is not a spanning write regardless of the
3711                  * value being written as long as the range fits in the node.
3712                  */
3713                 if ((last == ULONG_MAX) && (last == max))
3714                         return false;
3715         } else if (piv == last) {
3716                 if (entry)
3717                         return false;
3718
3719                 /* Detect spanning store wr walk */
3720                 if (last == ULONG_MAX)
3721                         return false;
3722         }
3723
3724         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, piv, entry);
3725
3726         return true;
3727 }
3728
3729 static inline void mas_wr_walk_descend(struct ma_wr_state *wr_mas)
3730 {
3731         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
3732         mas_wr_node_walk(wr_mas);
3733         wr_mas->slots = ma_slots(wr_mas->node, wr_mas->type);
3734 }
3735
3736 static inline void mas_wr_walk_traverse(struct ma_wr_state *wr_mas)
3737 {
3738         wr_mas->mas->max = wr_mas->r_max;
3739         wr_mas->mas->min = wr_mas->r_min;
3740         wr_mas->mas->node = wr_mas->content;
3741         wr_mas->mas->offset = 0;
3742         wr_mas->mas->depth++;
3743 }
3744 /*
3745  * mas_wr_walk() - Walk the tree for a write.
3746  * @wr_mas: The maple write state
3747  *
3748  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
3749  *
3750  * Return: True if it's contained in a node, false on spanning write.
3751  */
3752 static bool mas_wr_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
3753 {
3754         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3755
3756         while (true) {
3757                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3758                 if (unlikely(mas_is_span_wr(wr_mas)))
3759                         return false;
3760
3761                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3762                                                   mas->offset);
3763                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3764                         return true;
3765
3766                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3767         }
3768
3769         return true;
3770 }
3771
3772 static bool mas_wr_walk_index(struct ma_wr_state *wr_mas)
3773 {
3774         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3775
3776         while (true) {
3777                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3778                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3779                                                   mas->offset);
3780                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3781                         return true;
3782                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3783
3784         }
3785         return true;
3786 }
3787 /*
3788  * mas_extend_spanning_null() - Extend a store of a %NULL to include surrounding %NULLs.
3789  * @l_wr_mas: The left maple write state
3790  * @r_wr_mas: The right maple write state
3791  */
3792 static inline void mas_extend_spanning_null(struct ma_wr_state *l_wr_mas,
3793                                             struct ma_wr_state *r_wr_mas)
3794 {
3795         struct ma_state *r_mas = r_wr_mas->mas;
3796         struct ma_state *l_mas = l_wr_mas->mas;
3797         unsigned char l_slot;
3798
3799         l_slot = l_mas->offset;
3800         if (!l_wr_mas->content)
3801                 l_mas->index = l_wr_mas->r_min;
3802
3803         if ((l_mas->index == l_wr_mas->r_min) &&
3804                  (l_slot &&
3805                   !mas_slot_locked(l_mas, l_wr_mas->slots, l_slot - 1))) {
3806                 if (l_slot > 1)
3807                         l_mas->index = l_wr_mas->pivots[l_slot - 2] + 1;
3808                 else
3809                         l_mas->index = l_mas->min;
3810
3811                 l_mas->offset = l_slot - 1;
3812         }
3813
3814         if (!r_wr_mas->content) {
3815                 if (r_mas->last < r_wr_mas->r_max)
3816                         r_mas->last = r_wr_mas->r_max;
3817                 r_mas->offset++;
3818         } else if ((r_mas->last == r_wr_mas->r_max) &&
3819             (r_mas->last < r_mas->max) &&
3820             !mas_slot_locked(r_mas, r_wr_mas->slots, r_mas->offset + 1)) {
3821                 r_mas->last = mas_safe_pivot(r_mas, r_wr_mas->pivots,
3822                                              r_wr_mas->type, r_mas->offset + 1);
3823                 r_mas->offset++;
3824         }
3825 }
3826
3827 static inline void *mas_state_walk(struct ma_state *mas)
3828 {
3829         void *entry;
3830
3831         entry = mas_start(mas);
3832         if (mas_is_none(mas))
3833                 return NULL;
3834
3835         if (mas_is_ptr(mas))
3836                 return entry;
3837
3838         return mtree_range_walk(mas);
3839 }
3840
3841 /*
3842  * mtree_lookup_walk() - Internal quick lookup that does not keep maple state up
3843  * to date.
3844  *
3845  * @mas: The maple state.
3846  *
3847  * Note: Leaves mas in undesirable state.
3848  * Return: The entry for @mas->index or %NULL on dead node.
3849  */
3850 static inline void *mtree_lookup_walk(struct ma_state *mas)
3851 {
3852         unsigned long *pivots;
3853         unsigned char offset;
3854         struct maple_node *node;
3855         struct maple_enode *next;
3856         enum maple_type type;
3857         void __rcu **slots;
3858         unsigned char end;
3859         unsigned long max;
3860
3861         next = mas->node;
3862         max = ULONG_MAX;
3863         do {
3864                 offset = 0;
3865                 node = mte_to_node(next);
3866                 type = mte_node_type(next);
3867                 pivots = ma_pivots(node, type);
3868                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
3869                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3870                         goto dead_node;
3871
3872                 if (pivots[offset] >= mas->index)
3873                         goto next;
3874
3875                 do {
3876                         offset++;
3877                 } while ((offset < end) && (pivots[offset] < mas->index));
3878
3879                 if (likely(offset > end))
3880                         max = pivots[offset];
3881
3882 next:
3883                 slots = ma_slots(node, type);
3884                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
3885                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3886                         goto dead_node;
3887         } while (!ma_is_leaf(type));
3888
3889         return (void *)next;
3890
3891 dead_node:
3892         mas_reset(mas);
3893         return NULL;
3894 }
3895
3896 /*
3897  * mas_new_root() - Create a new root node that only contains the entry passed
3898  * in.
3899  * @mas: The maple state
3900  * @entry: The entry to store.
3901  *
3902  * Only valid when the index == 0 and the last == ULONG_MAX
3903  *
3904  * Return 0 on error, 1 on success.
3905  */
3906 static inline int mas_new_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3907 {
3908         struct maple_enode *root = mas_root_locked(mas);
3909         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3910         struct maple_node *node;
3911         void __rcu **slots;
3912         unsigned long *pivots;
3913
3914         if (!entry && !mas->index && mas->last == ULONG_MAX) {
3915                 mas->depth = 0;
3916                 mas_set_height(mas);
3917                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3918                 mas->node = MAS_START;
3919                 goto done;
3920         }
3921
3922         mas_node_count(mas, 1);
3923         if (mas_is_err(mas))
3924                 return 0;
3925
3926         node = mas_pop_node(mas);
3927         pivots = ma_pivots(node, type);
3928         slots = ma_slots(node, type);
3929         node->parent = ma_parent_ptr(
3930                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3931         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3932         rcu_assign_pointer(slots[0], entry);
3933         pivots[0] = mas->last;
3934         mas->depth = 1;
3935         mas_set_height(mas);
3936         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3937
3938 done:
3939         if (xa_is_node(root))
3940                 mte_destroy_walk(root, mas->tree);
3941
3942         return 1;
3943 }
3944 /*
3945  * mas_wr_spanning_store() - Create a subtree with the store operation completed
3946  * and new nodes where necessary, then place the sub-tree in the actual tree.
3947  * Note that mas is expected to point to the node which caused the store to
3948  * span.
3949  * @wr_mas: The maple write state
3950  *
3951  * Return: 0 on error, positive on success.
3952  */
3953 static inline int mas_wr_spanning_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
3954 {
3955         struct maple_subtree_state mast;
3956         struct maple_big_node b_node;
3957         struct ma_state *mas;
3958         unsigned char height;
3959
3960         /* Left and Right side of spanning store */
3961         MA_STATE(l_mas, NULL, 0, 0);
3962         MA_STATE(r_mas, NULL, 0, 0);
3963
3964         MA_WR_STATE(r_wr_mas, &r_mas, wr_mas->entry);
3965         MA_WR_STATE(l_wr_mas, &l_mas, wr_mas->entry);
3966
3967         /*
3968          * A store operation that spans multiple nodes is called a spanning
3969          * store and is handled early in the store call stack by the function
3970          * mas_is_span_wr().  When a spanning store is identified, the maple
3971          * state is duplicated.  The first maple state walks the left tree path
3972          * to ``index``, the duplicate walks the right tree path to ``last``.
3973          * The data in the two nodes are combined into a single node, two nodes,
3974          * or possibly three nodes (see the 3-way split above).  A ``NULL``
3975          * written to the last entry of a node is considered a spanning store as
3976          * a rebalance is required for the operation to complete and an overflow
3977          * of data may happen.
3978          */
3979         mas = wr_mas->mas;
3980         trace_ma_op(__func__, mas);
3981
3982         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX))
3983                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
3984         /*
3985          * Node rebalancing may occur due to this store, so there may be three new
3986          * entries per level plus a new root.
3987          */
3988         height = mas_mt_height(mas);
3989         mas_node_count(mas, 1 + height * 3);
3990         if (mas_is_err(mas))
3991                 return 0;
3992
3993         /*
3994          * Set up right side.  Need to get to the next offset after the spanning
3995          * store to ensure it's not NULL and to combine both the next node and
3996          * the node with the start together.
3997          */
3998         r_mas = *mas;
3999         /* Avoid overflow, walk to next slot in the tree. */
4000         if (r_mas.last + 1)
4001                 r_mas.last++;
4002
4003         r_mas.index = r_mas.last;
4004         mas_wr_walk_index(&r_wr_mas);
4005         r_mas.last = r_mas.index = mas->last;
4006
4007         /* Set up left side. */
4008         l_mas = *mas;
4009         mas_wr_walk_index(&l_wr_mas);
4010
4011         if (!wr_mas->entry) {
4012                 mas_extend_spanning_null(&l_wr_mas, &r_wr_mas);
4013                 mas->offset = l_mas.offset;
4014                 mas->index = l_mas.index;
4015                 mas->last = l_mas.last = r_mas.last;
4016         }
4017
4018         /* expanding NULLs may make this cover the entire range */
4019         if (!l_mas.index && r_mas.last == ULONG_MAX) {
4020                 mas_set_range(mas, 0, ULONG_MAX);
4021                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4022         }
4023
4024         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4025         /* Copy l_mas and store the value in b_node. */
4026         mas_store_b_node(&l_wr_mas, &b_node, l_wr_mas.node_end);
4027         /* Copy r_mas into b_node. */
4028         if (r_mas.offset <= r_wr_mas.node_end)
4029                 mas_mab_cp(&r_mas, r_mas.offset, r_wr_mas.node_end,
4030                            &b_node, b_node.b_end + 1);
4031         else
4032                 b_node.b_end++;
4033
4034         /* Stop spanning searches by searching for just index. */
4035         l_mas.index = l_mas.last = mas->index;
4036
4037         mast.bn = &b_node;
4038         mast.orig_l = &l_mas;
4039         mast.orig_r = &r_mas;
4040         /* Combine l_mas and r_mas and split them up evenly again. */
4041         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, height + 1);
4042 }
4043
4044 /*
4045  * mas_wr_node_store() - Attempt to store the value in a node
4046  * @wr_mas: The maple write state
4047  *
4048  * Attempts to reuse the node, but may allocate.
4049  *
4050  * Return: True if stored, false otherwise
4051  */
4052 static inline bool mas_wr_node_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4053 {
4054         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4055         void __rcu **dst_slots;
4056         unsigned long *dst_pivots;
4057         unsigned char dst_offset;
4058         unsigned char new_end = wr_mas->node_end;
4059         unsigned char offset;
4060         unsigned char node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4061         struct maple_node reuse, *newnode;
4062         unsigned char copy_size, max_piv = mt_pivots[wr_mas->type];
4063         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
4064
4065         offset = mas->offset;
4066         if (mas->last == wr_mas->r_max) {
4067                 /* runs right to the end of the node */
4068                 if (mas->last == mas->max)
4069                         new_end = offset;
4070                 /* don't copy this offset */
4071                 wr_mas->offset_end++;
4072         } else if (mas->last < wr_mas->r_max) {
4073                 /* new range ends in this range */
4074                 if (unlikely(wr_mas->r_max == ULONG_MAX))
4075                         mas_bulk_rebalance(mas, wr_mas->node_end, wr_mas->type);
4076
4077                 new_end++;
4078         } else {
4079                 if (wr_mas->end_piv == mas->last)
4080                         wr_mas->offset_end++;
4081
4082                 new_end -= wr_mas->offset_end - offset - 1;
4083         }
4084
4085         /* new range starts within a range */
4086         if (wr_mas->r_min < mas->index)
4087                 new_end++;
4088
4089         /* Not enough room */
4090         if (new_end >= node_slots)
4091                 return false;
4092
4093         /* Not enough data. */
4094         if (!mte_is_root(mas->node) && (new_end <= mt_min_slots[wr_mas->type]) &&
4095             !(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
4096                 return false;
4097
4098         /* set up node. */
4099         if (in_rcu) {
4100                 mas_node_count(mas, 1);
4101                 if (mas_is_err(mas))
4102                         return false;
4103
4104                 newnode = mas_pop_node(mas);
4105         } else {
4106                 memset(&reuse, 0, sizeof(struct maple_node));
4107                 newnode = &reuse;
4108         }
4109
4110         newnode->parent = mas_mn(mas)->parent;
4111         dst_pivots = ma_pivots(newnode, wr_mas->type);
4112         dst_slots = ma_slots(newnode, wr_mas->type);
4113         /* Copy from start to insert point */
4114         memcpy(dst_pivots, wr_mas->pivots, sizeof(unsigned long) * (offset + 1));
4115         memcpy(dst_slots, wr_mas->slots, sizeof(void *) * (offset + 1));
4116         dst_offset = offset;
4117
4118         /* Handle insert of new range starting after old range */
4119         if (wr_mas->r_min < mas->index) {
4120                 mas->offset++;
4121                 rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->content);
4122                 dst_pivots[dst_offset++] = mas->index - 1;
4123         }
4124
4125         /* Store the new entry and range end. */
4126         if (dst_offset < max_piv)
4127                 dst_pivots[dst_offset] = mas->last;
4128         mas->offset = dst_offset;
4129         rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->entry);
4130
4131         /*
4132          * this range wrote to the end of the node or it overwrote the rest of
4133          * the data
4134          */
4135         if (wr_mas->offset_end > wr_mas->node_end || mas->last >= mas->max) {
4136                 new_end = dst_offset;
4137                 goto done;
4138         }
4139
4140         dst_offset++;
4141         /* Copy to the end of node if necessary. */
4142         copy_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + 1;
4143         memcpy(dst_slots + dst_offset, wr_mas->slots + wr_mas->offset_end,
4144                sizeof(void *) * copy_size);
4145         if (dst_offset < max_piv) {
4146                 if (copy_size > max_piv - dst_offset)
4147                         copy_size = max_piv - dst_offset;
4148
4149                 memcpy(dst_pivots + dst_offset,
4150                        wr_mas->pivots + wr_mas->offset_end,
4151                        sizeof(unsigned long) * copy_size);
4152         }
4153
4154         if ((wr_mas->node_end == node_slots - 1) && (new_end < node_slots - 1))
4155                 dst_pivots[new_end] = mas->max;
4156
4157 done:
4158         mas_leaf_set_meta(mas, newnode, dst_pivots, maple_leaf_64, new_end);
4159         if (in_rcu) {
4160                 mas->node = mt_mk_node(newnode, wr_mas->type);
4161                 mas_replace(mas, false);
4162         } else {
4163                 memcpy(wr_mas->node, newnode, sizeof(struct maple_node));
4164         }
4165         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4166         mas_update_gap(mas);
4167         return true;
4168 }
4169
4170 /*
4171  * mas_wr_slot_store: Attempt to store a value in a slot.
4172  * @wr_mas: the maple write state
4173  *
4174  * Return: True if stored, false otherwise
4175  */
4176 static inline bool mas_wr_slot_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4177 {
4178         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4179         unsigned long lmax; /* Logical max. */
4180         unsigned char offset = mas->offset;
4181
4182         if ((wr_mas->r_max > mas->last) && ((wr_mas->r_min != mas->index) ||
4183                                   (offset != wr_mas->node_end)))
4184                 return false;
4185
4186         if (offset == wr_mas->node_end - 1)
4187                 lmax = mas->max;
4188         else
4189                 lmax = wr_mas->pivots[offset + 1];
4190
4191         /* going to overwrite too many slots. */
4192         if (lmax < mas->last)
4193                 return false;
4194
4195         if (wr_mas->r_min == mas->index) {
4196                 /* overwriting two or more ranges with one. */
4197                 if (lmax == mas->last)
4198                         return false;
4199
4200                 /* Overwriting all of offset and a portion of offset + 1. */
4201                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset], wr_mas->entry);
4202                 wr_mas->pivots[offset] = mas->last;
4203                 goto done;
4204         }
4205
4206         /* Doesn't end on the next range end. */
4207         if (lmax != mas->last)
4208                 return false;
4209
4210         /* Overwriting a portion of offset and all of offset + 1 */
4211         if ((offset + 1 < mt_pivots[wr_mas->type]) &&
4212             (wr_mas->entry || wr_mas->pivots[offset + 1]))
4213                 wr_mas->pivots[offset + 1] = mas->last;
4214
4215         rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset + 1], wr_mas->entry);
4216         wr_mas->pivots[offset] = mas->index - 1;
4217         mas->offset++; /* Keep mas accurate. */
4218
4219 done:
4220         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4221         mas_update_gap(mas);
4222         return true;
4223 }
4224
4225 static inline void mas_wr_end_piv(struct ma_wr_state *wr_mas)
4226 {
4227         while ((wr_mas->mas->last > wr_mas->end_piv) &&
4228                (wr_mas->offset_end < wr_mas->node_end))
4229                 wr_mas->end_piv = wr_mas->pivots[++wr_mas->offset_end];
4230
4231         if (wr_mas->mas->last > wr_mas->end_piv)
4232                 wr_mas->end_piv = wr_mas->mas->max;
4233 }
4234
4235 static inline void mas_wr_extend_null(struct ma_wr_state *wr_mas)
4236 {
4237         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4238
4239         if (mas->last < wr_mas->end_piv && !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end])
4240                 mas->last = wr_mas->end_piv;
4241
4242         /* Check next slot(s) if we are overwriting the end */
4243         if ((mas->last == wr_mas->end_piv) &&
4244             (wr_mas->node_end != wr_mas->offset_end) &&
4245             !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end + 1]) {
4246                 wr_mas->offset_end++;
4247                 if (wr_mas->offset_end == wr_mas->node_end)
4248                         mas->last = mas->max;
4249                 else
4250                         mas->last = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4251                 wr_mas->end_piv = mas->last;
4252         }
4253
4254         if (!wr_mas->content) {
4255                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4256                 mas->index = wr_mas->r_min;
4257         } else {
4258                 /* Check prev slot if we are overwriting the start */
4259                 if (mas->index == wr_mas->r_min && mas->offset &&
4260                     !wr_mas->slots[mas->offset - 1]) {
4261                         mas->offset--;
4262                         wr_mas->r_min = mas->index =
4263                                 mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, mas->offset);
4264                         wr_mas->r_max = wr_mas->pivots[mas->offset];
4265                 }
4266         }
4267 }
4268
4269 static inline bool mas_wr_append(struct ma_wr_state *wr_mas)
4270 {
4271         unsigned char end = wr_mas->node_end;
4272         unsigned char new_end = end + 1;
4273         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4274         unsigned char node_pivots = mt_pivots[wr_mas->type];
4275
4276         if ((mas->index != wr_mas->r_min) && (mas->last == wr_mas->r_max)) {
4277                 if (new_end < node_pivots)
4278                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4279
4280                 if (new_end < node_pivots)
4281                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4282
4283                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->entry);
4284                 mas->offset = new_end;
4285                 wr_mas->pivots[end] = mas->index - 1;
4286
4287                 return true;
4288         }
4289
4290         if ((mas->index == wr_mas->r_min) && (mas->last < wr_mas->r_max)) {
4291                 if (new_end < node_pivots)
4292                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4293
4294                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->content);
4295                 if (new_end < node_pivots)
4296                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4297
4298                 wr_mas->pivots[end] = mas->last;
4299                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[end], wr_mas->entry);
4300                 return true;
4301         }
4302
4303         return false;
4304 }
4305
4306 /*
4307  * mas_wr_bnode() - Slow path for a modification.
4308  * @wr_mas: The write maple state
4309  *
4310  * This is where split, rebalance end up.
4311  */
4312 static void mas_wr_bnode(struct ma_wr_state *wr_mas)
4313 {
4314         struct maple_big_node b_node;
4315
4316         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, 0, wr_mas->entry);
4317         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4318         mas_store_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->offset_end);
4319         mas_commit_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->node_end);
4320 }
4321
4322 static inline void mas_wr_modify(struct ma_wr_state *wr_mas)
4323 {
4324         unsigned char node_slots;
4325         unsigned char node_size;
4326         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4327
4328         /* Direct replacement */
4329         if (wr_mas->r_min == mas->index && wr_mas->r_max == mas->last) {
4330                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[mas->offset], wr_mas->entry);
4331                 if (!!wr_mas->entry ^ !!wr_mas->content)
4332                         mas_update_gap(mas);
4333                 return;
4334         }
4335
4336         /* Attempt to append */
4337         node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4338         node_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + mas->offset + 2;
4339         if (mas->max == ULONG_MAX)
4340                 node_size++;
4341
4342         /* slot and node store will not fit, go to the slow path */
4343         if (unlikely(node_size >= node_slots))
4344                 goto slow_path;
4345
4346         if (wr_mas->entry && (wr_mas->node_end < node_slots - 1) &&
4347             (mas->offset == wr_mas->node_end) && mas_wr_append(wr_mas)) {
4348                 if (!wr_mas->content || !wr_mas->entry)
4349                         mas_update_gap(mas);
4350                 return;
4351         }
4352
4353         if ((wr_mas->offset_end - mas->offset <= 1) && mas_wr_slot_store(wr_mas))
4354                 return;
4355         else if (mas_wr_node_store(wr_mas))
4356                 return;
4357
4358         if (mas_is_err(mas))
4359                 return;
4360
4361 slow_path:
4362         mas_wr_bnode(wr_mas);
4363 }
4364
4365 /*
4366  * mas_wr_store_entry() - Internal call to store a value
4367  * @mas: The maple state
4368  * @entry: The entry to store.
4369  *
4370  * Return: The contents that was stored at the index.
4371  */
4372 static inline void *mas_wr_store_entry(struct ma_wr_state *wr_mas)
4373 {
4374         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4375
4376         wr_mas->content = mas_start(mas);
4377         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4378                 mas_store_root(mas, wr_mas->entry);
4379                 return wr_mas->content;
4380         }
4381
4382         if (unlikely(!mas_wr_walk(wr_mas))) {
4383                 mas_wr_spanning_store(wr_mas);
4384                 return wr_mas->content;
4385         }
4386
4387         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4388         wr_mas->end_piv = wr_mas->r_max;
4389         mas_wr_end_piv(wr_mas);
4390
4391         if (!wr_mas->entry)
4392                 mas_wr_extend_null(wr_mas);
4393
4394         /* New root for a single pointer */
4395         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX)) {
4396                 mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4397                 return wr_mas->content;
4398         }
4399
4400         mas_wr_modify(wr_mas);
4401         return wr_mas->content;
4402 }
4403
4404 /**
4405  * mas_insert() - Internal call to insert a value
4406  * @mas: The maple state
4407  * @entry: The entry to store
4408  *
4409  * Return: %NULL or the contents that already exists at the requested index
4410  * otherwise.  The maple state needs to be checked for error conditions.
4411  */
4412 static inline void *mas_insert(struct ma_state *mas, void *entry)
4413 {
4414         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
4415
4416         /*
4417          * Inserting a new range inserts either 0, 1, or 2 pivots within the
4418          * tree.  If the insert fits exactly into an existing gap with a value
4419          * of NULL, then the slot only needs to be written with the new value.
4420          * If the range being inserted is adjacent to another range, then only a
4421          * single pivot needs to be inserted (as well as writing the entry).  If
4422          * the new range is within a gap but does not touch any other ranges,
4423          * then two pivots need to be inserted: the start - 1, and the end.  As
4424          * usual, the entry must be written.  Most operations require a new node
4425          * to be allocated and replace an existing node to ensure RCU safety,
4426          * when in RCU mode.  The exception to requiring a newly allocated node
4427          * is when inserting at the end of a node (appending).  When done
4428          * carefully, appending can reuse the node in place.
4429          */
4430         wr_mas.content = mas_start(mas);
4431         if (wr_mas.content)
4432                 goto exists;
4433
4434         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4435                 mas_store_root(mas, entry);
4436                 return NULL;
4437         }
4438
4439         /* spanning writes always overwrite something */
4440         if (!mas_wr_walk(&wr_mas))
4441                 goto exists;
4442
4443         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4444         wr_mas.offset_end = mas->offset;
4445         wr_mas.end_piv = wr_mas.r_max;
4446
4447         if (wr_mas.content || (mas->last > wr_mas.r_max))
4448                 goto exists;
4449
4450         if (!entry)
4451                 return NULL;
4452
4453         mas_wr_modify(&wr_mas);
4454         return wr_mas.content;
4455
4456 exists:
4457         mas_set_err(mas, -EEXIST);
4458         return wr_mas.content;
4459
4460 }
4461
4462 /*
4463  * mas_prev_node() - Find the prev non-null entry at the same level in the
4464  * tree.  The prev value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4465  * @mas: The maple state
4466  * @min: The lower limit to search
4467  *
4468  * The prev node value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4469  * Return: 1 if the node is dead, 0 otherwise.
4470  */
4471 static inline int mas_prev_node(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4472 {
4473         enum maple_type mt;
4474         int offset, level;
4475         void __rcu **slots;
4476         struct maple_node *node;
4477         struct maple_enode *enode;
4478         unsigned long *pivots;
4479
4480         if (mas_is_none(mas))
4481                 return 0;
4482
4483         level = 0;
4484         do {
4485                 node = mas_mn(mas);
4486                 if (ma_is_root(node))
4487                         goto no_entry;
4488
4489                 /* Walk up. */
4490                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4491                         return 1;
4492                 offset = mas->offset;
4493                 level++;
4494         } while (!offset);
4495
4496         offset--;
4497         mt = mte_node_type(mas->node);
4498         node = mas_mn(mas);
4499         slots = ma_slots(node, mt);
4500         pivots = ma_pivots(node, mt);
4501         mas->max = pivots[offset];
4502         if (offset)
4503                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4504         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4505                 return 1;
4506
4507         if (mas->max < min)
4508                 goto no_entry_min;
4509
4510         while (level > 1) {
4511                 level--;
4512                 enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4513                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4514                         return 1;
4515
4516                 mas->node = enode;
4517                 mt = mte_node_type(mas->node);
4518                 node = mas_mn(mas);
4519                 slots = ma_slots(node, mt);
4520                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4521                 offset = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4522                 if (offset)
4523                         mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4524
4525                 if (offset < mt_pivots[mt])
4526                         mas->max = pivots[offset];
4527
4528                 if (mas->max < min)
4529                         goto no_entry;
4530         }
4531
4532         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4533         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4534                 return 1;
4535
4536         mas->offset = mas_data_end(mas);
4537         if (unlikely(mte_dead_node(mas->node)))
4538                 return 1;
4539
4540         return 0;
4541
4542 no_entry_min:
4543         mas->offset = offset;
4544         if (offset)
4545                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4546 no_entry:
4547         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4548                 return 1;
4549
4550         mas->node = MAS_NONE;
4551         return 0;
4552 }
4553
4554 /*
4555  * mas_next_node() - Get the next node at the same level in the tree.
4556  * @mas: The maple state
4557  * @max: The maximum pivot value to check.
4558  *
4559  * The next value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4560  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise.
4561  */
4562 static inline int mas_next_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *node,
4563                                 unsigned long max)
4564 {
4565         unsigned long min, pivot;
4566         unsigned long *pivots;
4567         struct maple_enode *enode;
4568         int level = 0;
4569         unsigned char offset;
4570         enum maple_type mt;
4571         void __rcu **slots;
4572
4573         if (mas->max >= max)
4574                 goto no_entry;
4575
4576         level = 0;
4577         do {
4578                 if (ma_is_root(node))
4579                         goto no_entry;
4580
4581                 min = mas->max + 1;
4582                 if (min > max)
4583                         goto no_entry;
4584
4585                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4586                         return 1;
4587
4588                 offset = mas->offset;
4589                 level++;
4590                 node = mas_mn(mas);
4591                 mt = mte_node_type(mas->node);
4592                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4593         } while (unlikely(offset == ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max)));
4594
4595         slots = ma_slots(node, mt);
4596         pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, ++offset, mt);
4597         while (unlikely(level > 1)) {
4598                 /* Descend, if necessary */
4599                 enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4600                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4601                         return 1;
4602
4603                 mas->node = enode;
4604                 level--;
4605                 node = mas_mn(mas);
4606                 mt = mte_node_type(mas->node);
4607                 slots = ma_slots(node, mt);
4608                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4609                 offset = 0;
4610                 pivot = pivots[0];
4611         }
4612
4613         enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4614         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4615                 return 1;
4616
4617         mas->node = enode;
4618         mas->min = min;
4619         mas->max = pivot;
4620         return 0;
4621
4622 no_entry:
4623         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4624                 return 1;
4625
4626         mas->node = MAS_NONE;
4627         return 0;
4628 }
4629
4630 /*
4631  * mas_next_nentry() - Get the next node entry
4632  * @mas: The maple state
4633  * @max: The maximum value to check
4634  * @*range_start: Pointer to store the start of the range.
4635  *
4636  * Sets @mas->offset to the offset of the next node entry, @mas->last to the
4637  * pivot of the entry.
4638  *
4639  * Return: The next entry, %NULL otherwise
4640  */
4641 static inline void *mas_next_nentry(struct ma_state *mas,
4642             struct maple_node *node, unsigned long max, enum maple_type type)
4643 {
4644         unsigned char count;
4645         unsigned long pivot;
4646         unsigned long *pivots;
4647         void __rcu **slots;
4648         void *entry;
4649
4650         if (mas->last == mas->max) {
4651                 mas->index = mas->max;
4652                 return NULL;
4653         }
4654
4655         pivots = ma_pivots(node, type);
4656         slots = ma_slots(node, type);
4657         mas->index = mas_safe_min(mas, pivots, mas->offset);
4658         if (ma_dead_node(node))
4659                 return NULL;
4660
4661         if (mas->index > max)
4662                 return NULL;
4663
4664         count = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
4665         if (mas->offset > count)
4666                 return NULL;
4667
4668         while (mas->offset < count) {
4669                 pivot = pivots[mas->offset];
4670                 entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4671                 if (ma_dead_node(node))
4672                         return NULL;
4673
4674                 if (entry)
4675                         goto found;
4676
4677                 if (pivot >= max)
4678                         return NULL;
4679
4680                 mas->index = pivot + 1;
4681                 mas->offset++;
4682         }
4683
4684         if (mas->index > mas->max) {
4685                 mas->index = mas->last;
4686                 return NULL;
4687         }
4688
4689         pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
4690         entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4691         if (ma_dead_node(node))
4692                 return NULL;
4693
4694         if (!pivot)
4695                 return NULL;
4696
4697         if (!entry)
4698                 return NULL;
4699
4700 found:
4701         mas->last = pivot;
4702         return entry;
4703 }
4704
4705 static inline void mas_rewalk(struct ma_state *mas, unsigned long index)
4706 {
4707 retry:
4708         mas_set(mas, index);
4709         mas_state_walk(mas);
4710         if (mas_is_start(mas))
4711                 goto retry;
4712 }
4713
4714 /*
4715  * mas_next_entry() - Internal function to get the next entry.
4716  * @mas: The maple state
4717  * @limit: The maximum range start.
4718  *
4719  * Set the @mas->node to the next entry and the range_start to
4720  * the beginning value for the entry.  Does not check beyond @limit.
4721  * Sets @mas->index and @mas->last to the limit if it is hit.
4722  * Restarts on dead nodes.
4723  *
4724  * Return: the next entry or %NULL.
4725  */
4726 static inline void *mas_next_entry(struct ma_state *mas, unsigned long limit)
4727 {
4728         void *entry = NULL;
4729         struct maple_enode *prev_node;
4730         struct maple_node *node;
4731         unsigned char offset;
4732         unsigned long last;
4733         enum maple_type mt;
4734
4735         last = mas->last;
4736 retry:
4737         offset = mas->offset;
4738         prev_node = mas->node;
4739         node = mas_mn(mas);
4740         mt = mte_node_type(mas->node);
4741         mas->offset++;
4742         if (unlikely(mas->offset >= mt_slots[mt])) {
4743                 mas->offset = mt_slots[mt] - 1;
4744                 goto next_node;
4745         }
4746
4747         while (!mas_is_none(mas)) {
4748                 entry = mas_next_nentry(mas, node, limit, mt);
4749                 if (unlikely(ma_dead_node(node))) {
4750                         mas_rewalk(mas, last);
4751                         goto retry;
4752                 }
4753
4754                 if (likely(entry))
4755                         return entry;
4756
4757                 if (unlikely((mas->index > limit)))
4758                         break;
4759
4760 next_node:
4761                 prev_node = mas->node;
4762                 offset = mas->offset;
4763                 if (unlikely(mas_next_node(mas, node, limit))) {
4764                         mas_rewalk(mas, last);
4765                         goto retry;
4766                 }
4767                 mas->offset = 0;
4768                 node = mas_mn(mas);
4769                 mt = mte_node_type(mas->node);
4770         }
4771
4772         mas->index = mas->last = limit;
4773         mas->offset = offset;
4774         mas->node = prev_node;
4775         return NULL;
4776 }
4777
4778 /*
4779  * mas_prev_nentry() - Get the previous node entry.
4780  * @mas: The maple state.
4781  * @limit: The lower limit to check for a value.
4782  *
4783  * Return: the entry, %NULL otherwise.
4784  */
4785 static inline void *mas_prev_nentry(struct ma_state *mas, unsigned long limit,
4786                                     unsigned long index)
4787 {
4788         unsigned long pivot, min;
4789         unsigned char offset;
4790         struct maple_node *mn;
4791         enum maple_type mt;
4792         unsigned long *pivots;
4793         void __rcu **slots;
4794         void *entry;
4795
4796 retry:
4797         if (!mas->offset)
4798                 return NULL;
4799
4800         mn = mas_mn(mas);
4801         mt = mte_node_type(mas->node);
4802         offset = mas->offset - 1;
4803         if (offset >= mt_slots[mt])
4804                 offset = mt_slots[mt] - 1;
4805
4806         slots = ma_slots(mn, mt);
4807         pivots = ma_pivots(mn, mt);
4808         if (offset == mt_pivots[mt])
4809                 pivot = mas->max;
4810         else
4811                 pivot = pivots[offset];
4812
4813         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4814                 mas_rewalk(mas, index);
4815                 goto retry;
4816         }
4817
4818         while (offset && ((!mas_slot(mas, slots, offset) && pivot >= limit) ||
4819                !pivot))
4820                 pivot = pivots[--offset];
4821
4822         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4823         entry = mas_slot(mas, slots, offset);
4824         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4825                 mas_rewalk(mas, index);
4826                 goto retry;
4827         }
4828
4829         if (likely(entry)) {
4830                 mas->offset = offset;
4831                 mas->last = pivot;
4832                 mas->index = min;
4833         }
4834         return entry;
4835 }
4836
4837 static inline void *mas_prev_entry(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4838 {
4839         void *entry;
4840
4841 retry:
4842         while (likely(!mas_is_none(mas))) {
4843                 entry = mas_prev_nentry(mas, min, mas->index);
4844                 if (unlikely(mas->last < min))
4845                         goto not_found;
4846
4847                 if (likely(entry))
4848                         return entry;
4849
4850                 if (unlikely(mas_prev_node(mas, min))) {
4851                         mas_rewalk(mas, mas->index);
4852                         goto retry;
4853                 }
4854
4855                 mas->offset++;
4856         }
4857
4858         mas->offset--;
4859 not_found:
4860         mas->index = mas->last = min;
4861         return NULL;
4862 }
4863
4864 /*
4865  * mas_rev_awalk() - Internal function.  Reverse allocation walk.  Find the
4866  * highest gap address of a given size in a given node and descend.
4867  * @mas: The maple state
4868  * @size: The needed size.
4869  *
4870  * Return: True if found in a leaf, false otherwise.
4871  *
4872  */
4873 static bool mas_rev_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
4874 {
4875         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4876         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
4877         unsigned long *pivots, *gaps;
4878         void __rcu **slots;
4879         unsigned long gap = 0;
4880         unsigned long max, min;
4881         unsigned char offset;
4882
4883         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
4884                 return true;
4885
4886         if (ma_is_dense(type)) {
4887                 /* dense nodes. */
4888                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4889                 return true;
4890         }
4891
4892         pivots = ma_pivots(node, type);
4893         slots = ma_slots(node, type);
4894         gaps = ma_gaps(node, type);
4895         offset = mas->offset;
4896         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4897         /* Skip out of bounds. */
4898         while (mas->last < min)
4899                 min = mas_safe_min(mas, pivots, --offset);
4900
4901         max = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
4902         while (mas->index <= max) {
4903                 gap = 0;
4904                 if (gaps)
4905                         gap = gaps[offset];
4906                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
4907                         gap = max - min + 1;
4908
4909                 if (gap) {
4910                         if ((size <= gap) && (size <= mas->last - min + 1))
4911                                 break;
4912
4913                         if (!gaps) {
4914                                 /* Skip the next slot, it cannot be a gap. */
4915                                 if (offset < 2)
4916                                         goto ascend;
4917
4918                                 offset -= 2;
4919                                 max = pivots[offset];
4920                                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4921                                 continue;
4922                         }
4923                 }
4924
4925                 if (!offset)
4926                         goto ascend;
4927
4928                 offset--;
4929                 max = min - 1;
4930                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4931         }
4932
4933         if (unlikely((mas->index > max) || (size - 1 > max - mas->index)))
4934                 goto no_space;
4935
4936         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
4937                 mas->offset = offset;
4938                 mas->min = min;
4939                 mas->max = min + gap - 1;
4940                 return true;
4941         }
4942
4943         /* descend, only happens under lock. */
4944         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4945         mas->min = min;
4946         mas->max = max;
4947         mas->offset = mas_data_end(mas);
4948         return false;
4949
4950 ascend:
4951         if (!mte_is_root(mas->node))
4952                 return false;
4953
4954 no_space:
4955         mas_set_err(mas, -EBUSY);
4956         return false;
4957 }
4958
4959 static inline bool mas_anode_descend(struct ma_state *mas, unsigned long size)
4960 {
4961         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4962         unsigned long pivot, min, gap = 0;
4963         unsigned char offset;
4964         unsigned long *gaps;
4965         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
4966         void __rcu **slots = ma_slots(mas_mn(mas), type);
4967         bool found = false;
4968
4969         if (ma_is_dense(type)) {
4970                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4971                 return true;
4972         }
4973
4974         gaps = ma_gaps(mte_to_node(mas->node), type);
4975         offset = mas->offset;
4976         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4977         for (; offset < mt_slots[type]; offset++) {
4978                 pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
4979                 if (offset && !pivot)
4980                         break;
4981
4982                 /* Not within lower bounds */
4983                 if (mas->index > pivot)
4984                         goto next_slot;
4985
4986                 if (gaps)
4987                         gap = gaps[offset];
4988                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
4989                         gap = min(pivot, mas->last) - max(mas->index, min) + 1;
4990                 else
4991                         goto next_slot;
4992
4993                 if (gap >= size) {
4994                         if (ma_is_leaf(type)) {
4995                                 found = true;
4996                                 goto done;
4997                         }
4998                         if (mas->index <= pivot) {
4999                                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
5000                                 mas->min = min;
5001                                 mas->max = pivot;
5002                                 offset = 0;
5003                                 break;
5004                         }
5005                 }
5006 next_slot:
5007                 min = pivot + 1;
5008                 if (mas->last <= pivot) {
5009                         mas_set_err(mas, -EBUSY);
5010                         return true;
5011                 }
5012         }
5013
5014         if (mte_is_root(mas->node))
5015                 found = true;
5016 done:
5017         mas->offset = offset;
5018         return found;
5019 }
5020
5021 /**
5022  * mas_walk() - Search for @mas->index in the tree.
5023  * @mas: The maple state.
5024  *
5025  * mas->index and mas->last will be set to the range if there is a value.  If
5026  * mas->node is MAS_NONE, reset to MAS_START.
5027  *
5028  * Return: the entry at the location or %NULL.
5029  */
5030 void *mas_walk(struct ma_state *mas)
5031 {
5032         void *entry;
5033
5034 retry:
5035         entry = mas_state_walk(mas);
5036         if (mas_is_start(mas))
5037                 goto retry;
5038
5039         if (mas_is_ptr(mas)) {
5040                 if (!mas->index) {
5041                         mas->last = 0;
5042                 } else {
5043                         mas->index = 1;
5044                         mas->last = ULONG_MAX;
5045                 }
5046                 return entry;
5047         }
5048
5049         if (mas_is_none(mas)) {
5050                 mas->index = 0;
5051                 mas->last = ULONG_MAX;
5052         }
5053
5054         return entry;
5055 }
5056 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_walk);
5057
5058 static inline bool mas_rewind_node(struct ma_state *mas)
5059 {
5060         unsigned char slot;
5061
5062         do {
5063                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5064                         slot = mas->offset;
5065                         if (!slot)
5066                                 return false;
5067                 } else {
5068                         mas_ascend(mas);
5069                         slot = mas->offset;
5070                 }
5071         } while (!slot);
5072
5073         mas->offset = --slot;
5074         return true;
5075 }
5076
5077 /*
5078  * mas_skip_node() - Internal function.  Skip over a node.
5079  * @mas: The maple state.
5080  *
5081  * Return: true if there is another node, false otherwise.
5082  */
5083 static inline bool mas_skip_node(struct ma_state *mas)
5084 {
5085         unsigned char slot, slot_count;
5086         unsigned long *pivots;
5087         enum maple_type mt;
5088
5089         mt = mte_node_type(mas->node);
5090         slot_count = mt_slots[mt] - 1;
5091         do {
5092                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5093                         slot = mas->offset;
5094                         if (slot > slot_count) {
5095                                 mas_set_err(mas, -EBUSY);
5096                                 return false;
5097                         }
5098                 } else {
5099                         mas_ascend(mas);
5100                         slot = mas->offset;
5101                         mt = mte_node_type(mas->node);
5102                         slot_count = mt_slots[mt] - 1;
5103                 }
5104         } while (slot > slot_count);
5105
5106         mas->offset = ++slot;
5107         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), mt);
5108         if (slot > 0)
5109                 mas->min = pivots[slot - 1] + 1;
5110
5111         if (slot <= slot_count)
5112                 mas->max = pivots[slot];
5113
5114         return true;
5115 }
5116
5117 /*
5118  * mas_awalk() - Allocation walk.  Search from low address to high, for a gap of
5119  * @size
5120  * @mas: The maple state
5121  * @size: The size of the gap required
5122  *
5123  * Search between @mas->index and @mas->last for a gap of @size.
5124  */
5125 static inline void mas_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
5126 {
5127         struct maple_enode *last = NULL;
5128
5129         /*
5130          * There are 4 options:
5131          * go to child (descend)
5132          * go back to parent (ascend)
5133          * no gap found. (return, slot == MAPLE_NODE_SLOTS)
5134          * found the gap. (return, slot != MAPLE_NODE_SLOTS)
5135          */
5136         while (!mas_is_err(mas) && !mas_anode_descend(mas, size)) {
5137                 if (last == mas->node)
5138                         mas_skip_node(mas);
5139                 else
5140                         last = mas->node;
5141         }
5142 }
5143
5144 /*
5145  * mas_fill_gap() - Fill a located gap with @entry.
5146  * @mas: The maple state
5147  * @entry: The value to store
5148  * @slot: The offset into the node to store the @entry
5149  * @size: The size of the entry
5150  * @index: The start location
5151  */
5152 static inline void mas_fill_gap(struct ma_state *mas, void *entry,
5153                 unsigned char slot, unsigned long size, unsigned long *index)
5154 {
5155         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5156         unsigned char pslot = mte_parent_slot(mas->node);
5157         struct maple_enode *mn = mas->node;
5158         unsigned long *pivots;
5159         enum maple_type ptype;
5160         /*
5161          * mas->index is the start address for the search
5162          *  which may no longer be needed.
5163          * mas->last is the end address for the search
5164          */
5165
5166         *index = mas->index;
5167         mas->last = mas->index + size - 1;
5168
5169         /*
5170          * It is possible that using mas->max and mas->min to correctly
5171          * calculate the index and last will cause an issue in the gap
5172          * calculation, so fix the ma_state here
5173          */
5174         mas_ascend(mas);
5175         ptype = mte_node_type(mas->node);
5176         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), ptype);
5177         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, pslot, ptype);
5178         mas->min = mas_safe_min(mas, pivots, pslot);
5179         mas->node = mn;
5180         mas->offset = slot;
5181         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5182 }
5183
5184 /*
5185  * mas_sparse_area() - Internal function.  Return upper or lower limit when
5186  * searching for a gap in an empty tree.
5187  * @mas: The maple state
5188  * @min: the minimum range
5189  * @max: The maximum range
5190  * @size: The size of the gap
5191  * @fwd: Searching forward or back
5192  */
5193 static inline void mas_sparse_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5194                                 unsigned long max, unsigned long size, bool fwd)
5195 {
5196         unsigned long start = 0;
5197
5198         if (!unlikely(mas_is_none(mas)))
5199                 start++;
5200         /* mas_is_ptr */
5201
5202         if (start < min)
5203                 start = min;
5204
5205         if (fwd) {
5206                 mas->index = start;
5207                 mas->last = start + size - 1;
5208                 return;
5209         }
5210
5211         mas->index = max;
5212 }
5213
5214 /*
5215  * mas_empty_area() - Get the lowest address within the range that is
5216  * sufficient for the size requested.
5217  * @mas: The maple state
5218  * @min: The lowest value of the range
5219  * @max: The highest value of the range
5220  * @size: The size needed
5221  */
5222 int mas_empty_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5223                 unsigned long max, unsigned long size)
5224 {
5225         unsigned char offset;
5226         unsigned long *pivots;
5227         enum maple_type mt;
5228
5229         if (mas_is_start(mas))
5230                 mas_start(mas);
5231         else if (mas->offset >= 2)
5232                 mas->offset -= 2;
5233         else if (!mas_skip_node(mas))
5234                 return -EBUSY;
5235
5236         /* Empty set */
5237         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5238                 mas_sparse_area(mas, min, max, size, true);
5239                 return 0;
5240         }
5241
5242         /* The start of the window can only be within these values */
5243         mas->index = min;
5244         mas->last = max;
5245         mas_awalk(mas, size);
5246
5247         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5248                 return xa_err(mas->node);
5249
5250         offset = mas->offset;
5251         if (unlikely(offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5252                 return -EBUSY;
5253
5254         mt = mte_node_type(mas->node);
5255         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), mt);
5256         if (offset)
5257                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
5258
5259         if (offset < mt_pivots[mt])
5260                 mas->max = pivots[offset];
5261
5262         if (mas->index < mas->min)
5263                 mas->index = mas->min;
5264
5265         mas->last = mas->index + size - 1;
5266         return 0;
5267 }
5268 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area);
5269
5270 /*
5271  * mas_empty_area_rev() - Get the highest address within the range that is
5272  * sufficient for the size requested.
5273  * @mas: The maple state
5274  * @min: The lowest value of the range
5275  * @max: The highest value of the range
5276  * @size: The size needed
5277  */
5278 int mas_empty_area_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5279                 unsigned long max, unsigned long size)
5280 {
5281         struct maple_enode *last = mas->node;
5282
5283         if (mas_is_start(mas)) {
5284                 mas_start(mas);
5285                 mas->offset = mas_data_end(mas);
5286         } else if (mas->offset >= 2) {
5287                 mas->offset -= 2;
5288         } else if (!mas_rewind_node(mas)) {
5289                 return -EBUSY;
5290         }
5291
5292         /* Empty set. */
5293         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5294                 mas_sparse_area(mas, min, max, size, false);
5295                 return 0;
5296         }
5297
5298         /* The start of the window can only be within these values. */
5299         mas->index = min;
5300         mas->last = max;
5301
5302         while (!mas_rev_awalk(mas, size)) {
5303                 if (last == mas->node) {
5304                         if (!mas_rewind_node(mas))
5305                                 return -EBUSY;
5306                 } else {
5307                         last = mas->node;
5308                 }
5309         }
5310
5311         if (mas_is_err(mas))
5312                 return xa_err(mas->node);
5313
5314         if (unlikely(mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5315                 return -EBUSY;
5316
5317         /*
5318          * mas_rev_awalk() has set mas->min and mas->max to the gap values.  If
5319          * the maximum is outside the window we are searching, then use the last
5320          * location in the search.
5321          * mas->max and mas->min is the range of the gap.
5322          * mas->index and mas->last are currently set to the search range.
5323          */
5324
5325         /* Trim the upper limit to the max. */
5326         if (mas->max <= mas->last)
5327                 mas->last = mas->max;
5328
5329         mas->index = mas->last - size + 1;
5330         return 0;
5331 }
5332 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area_rev);
5333
5334 static inline int mas_alloc(struct ma_state *mas, void *entry,
5335                 unsigned long size, unsigned long *index)
5336 {
5337         unsigned long min;
5338
5339         mas_start(mas);
5340         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5341                 mas_root_expand(mas, entry);
5342                 if (mas_is_err(mas))
5343                         return xa_err(mas->node);
5344
5345                 if (!mas->index)
5346                         return mte_pivot(mas->node, 0);
5347                 return mte_pivot(mas->node, 1);
5348         }
5349
5350         /* Must be walking a tree. */
5351         mas_awalk(mas, size);
5352         if (mas_is_err(mas))
5353                 return xa_err(mas->node);
5354
5355         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5356                 goto no_gap;
5357
5358         /*
5359          * At this point, mas->node points to the right node and we have an
5360          * offset that has a sufficient gap.
5361          */
5362         min = mas->min;
5363         if (mas->offset)
5364                 min = mte_pivot(mas->node, mas->offset - 1) + 1;
5365
5366         if (mas->index < min)
5367                 mas->index = min;
5368
5369         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5370         return 0;
5371
5372 no_gap:
5373         return -EBUSY;
5374 }
5375
5376 static inline int mas_rev_alloc(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5377                                 unsigned long max, void *entry,
5378                                 unsigned long size, unsigned long *index)
5379 {
5380         int ret = 0;
5381
5382         ret = mas_empty_area_rev(mas, min, max, size);
5383         if (ret)
5384                 return ret;
5385
5386         if (mas_is_err(mas))
5387                 return xa_err(mas->node);
5388
5389         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5390                 goto no_gap;
5391
5392         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5393         return 0;
5394
5395 no_gap:
5396         return -EBUSY;
5397 }
5398
5399 /*
5400  * mas_dead_leaves() - Mark all leaves of a node as dead.
5401  * @mas: The maple state
5402  * @slots: Pointer to the slot array
5403  *
5404  * Must hold the write lock.
5405  *
5406  * Return: The number of leaves marked as dead.
5407  */
5408 static inline
5409 unsigned char mas_dead_leaves(struct ma_state *mas, void __rcu **slots)
5410 {
5411         struct maple_node *node;
5412         enum maple_type type;
5413         void *entry;
5414         int offset;
5415
5416         for (offset = 0; offset < mt_slot_count(mas->node); offset++) {
5417                 entry = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
5418                 type = mte_node_type(entry);
5419                 node = mte_to_node(entry);
5420                 /* Use both node and type to catch LE & BE metadata */
5421                 if (!node || !type)
5422                         break;
5423
5424                 mte_set_node_dead(entry);
5425                 smp_wmb(); /* Needed for RCU */
5426                 node->type = type;
5427                 rcu_assign_pointer(slots[offset], node);
5428         }
5429
5430         return offset;
5431 }
5432
5433 static void __rcu **mas_dead_walk(struct ma_state *mas, unsigned char offset)
5434 {
5435         struct maple_node *node, *next;
5436         void __rcu **slots = NULL;
5437
5438         next = mas_mn(mas);
5439         do {
5440                 mas->node = ma_enode_ptr(next);
5441                 node = mas_mn(mas);
5442                 slots = ma_slots(node, node->type);
5443                 next = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
5444                 offset = 0;
5445         } while (!ma_is_leaf(next->type));
5446
5447         return slots;
5448 }
5449
5450 static void mt_free_walk(struct rcu_head *head)
5451 {
5452         void __rcu **slots;
5453         struct maple_node *node, *start;
5454         struct maple_tree mt;
5455         unsigned char offset;
5456         enum maple_type type;
5457         MA_STATE(mas, &mt, 0, 0);
5458
5459         node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
5460
5461         if (ma_is_leaf(node->type))
5462                 goto free_leaf;
5463
5464         mt_init_flags(&mt, node->ma_flags);
5465         mas_lock(&mas);
5466         start = node;
5467         mas.node = mt_mk_node(node, node->type);
5468         slots = mas_dead_walk(&mas, 0);
5469         node = mas_mn(&mas);
5470         do {
5471                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5472                 offset = node->parent_slot + 1;
5473                 mas.node = node->piv_parent;
5474                 if (mas_mn(&mas) == node)
5475                         goto start_slots_free;
5476
5477                 type = mte_node_type(mas.node);
5478                 slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), type);
5479                 if ((offset < mt_slots[type]) && (slots[offset]))
5480                         slots = mas_dead_walk(&mas, offset);
5481
5482                 node = mas_mn(&mas);
5483         } while ((node != start) || (node->slot_len < offset));
5484
5485         slots = ma_slots(node, node->type);
5486         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5487
5488 start_slots_free:
5489         mas_unlock(&mas);
5490 free_leaf:
5491         mt_free_rcu(&node->rcu);
5492 }
5493
5494 static inline void __rcu **mas_destroy_descend(struct ma_state *mas,
5495                         struct maple_enode *prev, unsigned char offset)
5496 {
5497         struct maple_node *node;
5498         struct maple_enode *next = mas->node;
5499         void __rcu **slots = NULL;
5500
5501         do {
5502                 mas->node = next;
5503                 node = mas_mn(mas);
5504                 slots = ma_slots(node, mte_node_type(mas->node));
5505                 next = mas_slot_locked(mas, slots, 0);
5506                 if ((mte_dead_node(next)))
5507                         next = mas_slot_locked(mas, slots, 1);
5508
5509                 mte_set_node_dead(mas->node);
5510                 node->type = mte_node_type(mas->node);
5511                 node->piv_parent = prev;
5512                 node->parent_slot = offset;
5513                 offset = 0;
5514                 prev = mas->node;
5515         } while (!mte_is_leaf(next));
5516
5517         return slots;
5518 }
5519
5520 static void mt_destroy_walk(struct maple_enode *enode, unsigned char ma_flags,
5521                             bool free)
5522 {
5523         void __rcu **slots;
5524         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5525         struct maple_enode *start;
5526         struct maple_tree mt;
5527
5528         MA_STATE(mas, &mt, 0, 0);
5529
5530         if (mte_is_leaf(enode))
5531                 goto free_leaf;
5532
5533         mt_init_flags(&mt, ma_flags);
5534         mas_lock(&mas);
5535
5536         mas.node = start = enode;
5537         slots = mas_destroy_descend(&mas, start, 0);
5538         node = mas_mn(&mas);
5539         do {
5540                 enum maple_type type;
5541                 unsigned char offset;
5542                 struct maple_enode *parent, *tmp;
5543
5544                 node->slot_len = mas_dead_leaves(&mas, slots);
5545                 if (free)
5546                         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5547                 offset = node->parent_slot + 1;
5548                 mas.node = node->piv_parent;
5549                 if (mas_mn(&mas) == node)
5550                         goto start_slots_free;
5551
5552                 type = mte_node_type(mas.node);
5553                 slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), type);
5554                 if (offset >= mt_slots[type])
5555                         goto next;
5556
5557                 tmp = mas_slot_locked(&mas, slots, offset);
5558                 if (mte_node_type(tmp) && mte_to_node(tmp)) {
5559                         parent = mas.node;
5560                         mas.node = tmp;
5561                         slots = mas_destroy_descend(&mas, parent, offset);
5562                 }
5563 next:
5564                 node = mas_mn(&mas);
5565         } while (start != mas.node);
5566
5567         node = mas_mn(&mas);
5568         node->slot_len = mas_dead_leaves(&mas, slots);
5569         if (free)
5570                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5571
5572 start_slots_free:
5573         mas_unlock(&mas);
5574
5575 free_leaf:
5576         if (free)
5577                 mt_free_rcu(&node->rcu);
5578 }
5579
5580 /*
5581  * mte_destroy_walk() - Free a tree or sub-tree.
5582  * @enode: the encoded maple node (maple_enode) to start
5583  * @mt: the tree to free - needed for node types.
5584  *
5585  * Must hold the write lock.
5586  */
5587 static inline void mte_destroy_walk(struct maple_enode *enode,
5588                                     struct maple_tree *mt)
5589 {
5590         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5591
5592         if (mt_in_rcu(mt)) {
5593                 mt_destroy_walk(enode, mt->ma_flags, false);
5594                 call_rcu(&node->rcu, mt_free_walk);
5595         } else {
5596                 mt_destroy_walk(enode, mt->ma_flags, true);
5597         }
5598 }
5599
5600 static void mas_wr_store_setup(struct ma_wr_state *wr_mas)
5601 {
5602         if (!mas_is_start(wr_mas->mas)) {
5603                 if (mas_is_none(wr_mas->mas)) {
5604                         mas_reset(wr_mas->mas);
5605                 } else {
5606                         wr_mas->r_max = wr_mas->mas->max;
5607                         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
5608                         if (mas_is_span_wr(wr_mas))
5609                                 mas_reset(wr_mas->mas);
5610                 }
5611         }
5612 }
5613
5614 /* Interface */
5615
5616 /**
5617  * mas_store() - Store an @entry.
5618  * @mas: The maple state.
5619  * @entry: The entry to store.
5620  *
5621  * The @mas->index and @mas->last is used to set the range for the @entry.
5622  * Note: The @mas should have pre-allocated entries to ensure there is memory to
5623  * store the entry.  Please see mas_expected_entries()/mas_destroy() for more details.
5624  *
5625  * Return: the first entry between mas->index and mas->last or %NULL.
5626  */
5627 void *mas_store(struct ma_state *mas, void *entry)
5628 {
5629         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5630
5631         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5632 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
5633         if (mas->index > mas->last)
5634                 pr_err("Error %lu > %lu %p\n", mas->index, mas->last, entry);
5635         MT_BUG_ON(mas->tree, mas->index > mas->last);
5636         if (mas->index > mas->last) {
5637                 mas_set_err(mas, -EINVAL);
5638                 return NULL;
5639         }
5640
5641 #endif
5642
5643         /*
5644          * Storing is the same operation as insert with the added caveat that it
5645          * can overwrite entries.  Although this seems simple enough, one may
5646          * want to examine what happens if a single store operation was to
5647          * overwrite multiple entries within a self-balancing B-Tree.
5648          */
5649         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5650         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5651         return wr_mas.content;
5652 }
5653 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store);
5654
5655 /**
5656  * mas_store_gfp() - Store a value into the tree.
5657  * @mas: The maple state
5658  * @entry: The entry to store
5659  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations if necessary.
5660  *
5661  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
5662  * be allocated.
5663  */
5664 int mas_store_gfp(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5665 {
5666         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5667
5668         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5669         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5670 retry:
5671         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5672         if (unlikely(mas_nomem(mas, gfp)))
5673                 goto retry;
5674
5675         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5676                 return xa_err(mas->node);
5677
5678         return 0;
5679 }
5680 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_gfp);
5681
5682 /**
5683  * mas_store_prealloc() - Store a value into the tree using memory
5684  * preallocated in the maple state.
5685  * @mas: The maple state
5686  * @entry: The entry to store.
5687  */
5688 void mas_store_prealloc(struct ma_state *mas, void *entry)
5689 {
5690         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5691
5692         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5693         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5694         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5695         BUG_ON(mas_is_err(mas));
5696         mas_destroy(mas);
5697 }
5698 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_prealloc);
5699
5700 /**
5701  * mas_preallocate() - Preallocate enough nodes for a store operation
5702  * @mas: The maple state
5703  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
5704  *
5705  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5706  */
5707 int mas_preallocate(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
5708 {
5709         int ret;
5710
5711         mas_node_count_gfp(mas, 1 + mas_mt_height(mas) * 3, gfp);
5712         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5713         if (likely(!mas_is_err(mas)))
5714                 return 0;
5715
5716         mas_set_alloc_req(mas, 0);
5717         ret = xa_err(mas->node);
5718         mas_reset(mas);
5719         mas_destroy(mas);
5720         mas_reset(mas);
5721         return ret;
5722 }
5723
5724 /*
5725  * mas_destroy() - destroy a maple state.
5726  * @mas: The maple state
5727  *
5728  * Upon completion, check the left-most node and rebalance against the node to
5729  * the right if necessary.  Frees any allocated nodes associated with this maple
5730  * state.
5731  */
5732 void mas_destroy(struct ma_state *mas)
5733 {
5734         struct maple_alloc *node;
5735         unsigned long total;
5736
5737         /*
5738          * When using mas_for_each() to insert an expected number of elements,
5739          * it is possible that the number inserted is less than the expected
5740          * number.  To fix an invalid final node, a check is performed here to
5741          * rebalance the previous node with the final node.
5742          */
5743         if (mas->mas_flags & MA_STATE_REBALANCE) {
5744                 unsigned char end;
5745
5746                 if (mas_is_start(mas))
5747                         mas_start(mas);
5748
5749                 mtree_range_walk(mas);
5750                 end = mas_data_end(mas) + 1;
5751                 if (end < mt_min_slot_count(mas->node) - 1)
5752                         mas_destroy_rebalance(mas, end);
5753
5754                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
5755         }
5756         mas->mas_flags &= ~(MA_STATE_BULK|MA_STATE_PREALLOC);
5757
5758         total = mas_allocated(mas);
5759         while (total) {
5760                 node = mas->alloc;
5761                 mas->alloc = node->slot[0];
5762                 if (node->node_count > 1) {
5763                         size_t count = node->node_count - 1;
5764
5765                         mt_free_bulk(count, (void __rcu **)&node->slot[1]);
5766                         total -= count;
5767                 }
5768                 kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
5769                 total--;
5770         }
5771
5772         mas->alloc = NULL;
5773 }
5774 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_destroy);
5775
5776 /*
5777  * mas_expected_entries() - Set the expected number of entries that will be inserted.
5778  * @mas: The maple state
5779  * @nr_entries: The number of expected entries.
5780  *
5781  * This will attempt to pre-allocate enough nodes to store the expected number
5782  * of entries.  The allocations will occur using the bulk allocator interface
5783  * for speed.  Please call mas_destroy() on the @mas after inserting the entries
5784  * to ensure any unused nodes are freed.
5785  *
5786  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5787  */
5788 int mas_expected_entries(struct ma_state *mas, unsigned long nr_entries)
5789 {
5790         int nonleaf_cap = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 2;
5791         struct maple_enode *enode = mas->node;
5792         int nr_nodes;
5793         int ret;
5794
5795         /*
5796          * Sometimes it is necessary to duplicate a tree to a new tree, such as
5797          * forking a process and duplicating the VMAs from one tree to a new
5798          * tree.  When such a situation arises, it is known that the new tree is
5799          * not going to be used until the entire tree is populated.  For
5800          * performance reasons, it is best to use a bulk load with RCU disabled.
5801          * This allows for optimistic splitting that favours the left and reuse
5802          * of nodes during the operation.
5803          */
5804
5805         /* Optimize splitting for bulk insert in-order */
5806         mas->mas_flags |= MA_STATE_BULK;
5807
5808         /*
5809          * Avoid overflow, assume a gap between each entry and a trailing null.
5810          * If this is wrong, it just means allocation can happen during
5811          * insertion of entries.
5812          */
5813         nr_nodes = max(nr_entries, nr_entries * 2 + 1);
5814         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
5815                 nonleaf_cap = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2;
5816
5817         /* Leaves; reduce slots to keep space for expansion */
5818         nr_nodes = DIV_ROUND_UP(nr_nodes, MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2);
5819         /* Internal nodes */
5820         nr_nodes += DIV_ROUND_UP(nr_nodes, nonleaf_cap);
5821         /* Add working room for split (2 nodes) + new parents */
5822         mas_node_count(mas, nr_nodes + 3);
5823
5824         /* Detect if allocations run out */
5825         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5826
5827         if (!mas_is_err(mas))
5828                 return 0;
5829
5830         ret = xa_err(mas->node);
5831         mas->node = enode;
5832         mas_destroy(mas);
5833         return ret;
5834
5835 }
5836 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_expected_entries);
5837
5838 /**
5839  * mas_next() - Get the next entry.
5840  * @mas: The maple state
5841  * @max: The maximum index to check.
5842  *
5843  * Returns the next entry after @mas->index.
5844  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5845  * Can return the zero entry.
5846  *
5847  * Return: The next entry or %NULL
5848  */
5849 void *mas_next(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5850 {
5851         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5852                 mas->node = MAS_START;
5853
5854         if (mas_is_start(mas))
5855                 mas_walk(mas); /* Retries on dead nodes handled by mas_walk */
5856
5857         if (mas_is_ptr(mas)) {
5858                 if (!mas->index) {
5859                         mas->index = 1;
5860                         mas->last = ULONG_MAX;
5861                 }
5862                 return NULL;
5863         }
5864
5865         if (mas->last == ULONG_MAX)
5866                 return NULL;
5867
5868         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
5869         return mas_next_entry(mas, max);
5870 }
5871 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next);
5872
5873 /**
5874  * mt_next() - get the next value in the maple tree
5875  * @mt: The maple tree
5876  * @index: The start index
5877  * @max: The maximum index to check
5878  *
5879  * Return: The entry at @index or higher, or %NULL if nothing is found.
5880  */
5881 void *mt_next(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long max)
5882 {
5883         void *entry = NULL;
5884         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5885
5886         rcu_read_lock();
5887         entry = mas_next(&mas, max);
5888         rcu_read_unlock();
5889         return entry;
5890 }
5891 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_next);
5892
5893 /**
5894  * mas_prev() - Get the previous entry
5895  * @mas: The maple state
5896  * @min: The minimum value to check.
5897  *
5898  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5899  * Will reset mas to MAS_START if the node is MAS_NONE.  Will stop on not
5900  * searchable nodes.
5901  *
5902  * Return: the previous value or %NULL.
5903  */
5904 void *mas_prev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
5905 {
5906         if (!mas->index) {
5907                 /* Nothing comes before 0 */
5908                 mas->last = 0;
5909                 return NULL;
5910         }
5911
5912         if (unlikely(mas_is_ptr(mas)))
5913                 return NULL;
5914
5915         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5916                 mas->node = MAS_START;
5917
5918         if (mas_is_start(mas)) {
5919                 mas_walk(mas);
5920                 if (!mas->index)
5921                         return NULL;
5922         }
5923
5924         if (mas_is_ptr(mas)) {
5925                 if (!mas->index) {
5926                         mas->last = 0;
5927                         return NULL;
5928                 }
5929
5930                 mas->index = mas->last = 0;
5931                 return mas_root_locked(mas);
5932         }
5933         return mas_prev_entry(mas, min);
5934 }
5935 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev);
5936
5937 /**
5938  * mt_prev() - get the previous value in the maple tree
5939  * @mt: The maple tree
5940  * @index: The start index
5941  * @min: The minimum index to check
5942  *
5943  * Return: The entry at @index or lower, or %NULL if nothing is found.
5944  */
5945 void *mt_prev(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long min)
5946 {
5947         void *entry = NULL;
5948         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5949
5950         rcu_read_lock();
5951         entry = mas_prev(&mas, min);
5952         rcu_read_unlock();
5953         return entry;
5954 }
5955 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_prev);
5956
5957 /**
5958  * mas_pause() - Pause a mas_find/mas_for_each to drop the lock.
5959  * @mas: The maple state to pause
5960  *
5961  * Some users need to pause a walk and drop the lock they're holding in
5962  * order to yield to a higher priority thread or carry out an operation
5963  * on an entry.  Those users should call this function before they drop
5964  * the lock.  It resets the @mas to be suitable for the next iteration
5965  * of the loop after the user has reacquired the lock.  If most entries
5966  * found during a walk require you to call mas_pause(), the mt_for_each()
5967  * iterator may be more appropriate.
5968  *
5969  */
5970 void mas_pause(struct ma_state *mas)
5971 {
5972         mas->node = MAS_PAUSE;
5973 }
5974 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_pause);
5975
5976 /**
5977  * mas_find() - On the first call, find the entry at or after mas->index up to
5978  * %max.  Otherwise, find the entry after mas->index.
5979  * @mas: The maple state
5980  * @max: The maximum value to check.
5981  *
5982  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5983  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
5984  * May set @mas->node to MAS_NONE.
5985  *
5986  * Return: The entry or %NULL.
5987  */
5988 void *mas_find(struct ma_state *mas, unsigned long max)
5989 {
5990         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
5991                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
5992                         mas->node = MAS_NONE;
5993                         return NULL;
5994                 }
5995                 mas->node = MAS_START;
5996                 mas->index = ++mas->last;
5997         }
5998
5999         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6000                 /* First run or continue */
6001                 void *entry;
6002
6003                 if (mas->index > max)
6004                         return NULL;
6005
6006                 entry = mas_walk(mas);
6007                 if (entry)
6008                         return entry;
6009         }
6010
6011         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6012                 return NULL;
6013
6014         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
6015         return mas_next_entry(mas, max);
6016 }
6017 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find);
6018
6019 /**
6020  * mas_find_rev: On the first call, find the first non-null entry at or below
6021  * mas->index down to %min.  Otherwise find the first non-null entry below
6022  * mas->index down to %min.
6023  * @mas: The maple state
6024  * @min: The minimum value to check.
6025  *
6026  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6027  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6028  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6029  *
6030  * Return: The entry or %NULL.
6031  */
6032 void *mas_find_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6033 {
6034         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
6035                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
6036                         mas->node = MAS_NONE;
6037                         return NULL;
6038                 }
6039                 mas->node = MAS_START;
6040                 mas->last = --mas->index;
6041         }
6042
6043         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6044                 /* First run or continue */
6045                 void *entry;
6046
6047                 if (mas->index < min)
6048                         return NULL;
6049
6050                 entry = mas_walk(mas);
6051                 if (entry)
6052                         return entry;
6053         }
6054
6055         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6056                 return NULL;
6057
6058         if (mas->index < min)
6059                 return NULL;
6060
6061         /* Retries on dead nodes handled by mas_prev_entry */
6062         return mas_prev_entry(mas, min);
6063 }
6064 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_rev);
6065
6066 /**
6067  * mas_erase() - Find the range in which index resides and erase the entire
6068  * range.
6069  * @mas: The maple state
6070  *
6071  * Must hold the write lock.
6072  * Searches for @mas->index, sets @mas->index and @mas->last to the range and
6073  * erases that range.
6074  *
6075  * Return: the entry that was erased or %NULL, @mas->index and @mas->last are updated.
6076  */
6077 void *mas_erase(struct ma_state *mas)
6078 {
6079         void *entry;
6080         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, NULL);
6081
6082         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
6083                 mas->node = MAS_START;
6084
6085         /* Retry unnecessary when holding the write lock. */
6086         entry = mas_state_walk(mas);
6087         if (!entry)
6088                 return NULL;
6089
6090 write_retry:
6091         /* Must reset to ensure spanning writes of last slot are detected */
6092         mas_reset(mas);
6093         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
6094         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6095         if (mas_nomem(mas, GFP_KERNEL))
6096                 goto write_retry;
6097
6098         return entry;
6099 }
6100 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_erase);
6101
6102 /**
6103  * mas_nomem() - Check if there was an error allocating and do the allocation
6104  * if necessary If there are allocations, then free them.
6105  * @mas: The maple state
6106  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6107  * Return: true on allocation, false otherwise.
6108  */
6109 bool mas_nomem(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
6110         __must_hold(mas->tree->lock)
6111 {
6112         if (likely(mas->node != MA_ERROR(-ENOMEM))) {
6113                 mas_destroy(mas);
6114                 return false;
6115         }
6116
6117         if (gfpflags_allow_blocking(gfp) && !mt_external_lock(mas->tree)) {
6118                 mtree_unlock(mas->tree);
6119                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6120                 mtree_lock(mas->tree);
6121         } else {
6122                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6123         }
6124
6125         if (!mas_allocated(mas))
6126                 return false;
6127
6128         mas->node = MAS_START;
6129         return true;
6130 }
6131
6132 void __init maple_tree_init(void)
6133 {
6134         maple_node_cache = kmem_cache_create("maple_node",
6135                         sizeof(struct maple_node), sizeof(struct maple_node),
6136                         SLAB_PANIC, NULL);
6137 }
6138
6139 /**
6140  * mtree_load() - Load a value stored in a maple tree
6141  * @mt: The maple tree
6142  * @index: The index to load
6143  *
6144  * Return: the entry or %NULL
6145  */
6146 void *mtree_load(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6147 {
6148         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6149         void *entry;
6150
6151         trace_ma_read(__func__, &mas);
6152         rcu_read_lock();
6153 retry:
6154         entry = mas_start(&mas);
6155         if (unlikely(mas_is_none(&mas)))
6156                 goto unlock;
6157
6158         if (unlikely(mas_is_ptr(&mas))) {
6159                 if (index)
6160                         entry = NULL;
6161
6162                 goto unlock;
6163         }
6164
6165         entry = mtree_lookup_walk(&mas);
6166         if (!entry && unlikely(mas_is_start(&mas)))
6167                 goto retry;
6168 unlock:
6169         rcu_read_unlock();
6170         if (xa_is_zero(entry))
6171                 return NULL;
6172
6173         return entry;
6174 }
6175 EXPORT_SYMBOL(mtree_load);
6176
6177 /**
6178  * mtree_store_range() - Store an entry at a given range.
6179  * @mt: The maple tree
6180  * @index: The start of the range
6181  * @last: The end of the range
6182  * @entry: The entry to store
6183  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6184  *
6185  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6186  * be allocated.
6187  */
6188 int mtree_store_range(struct maple_tree *mt, unsigned long index,
6189                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6190 {
6191         MA_STATE(mas, mt, index, last);
6192         MA_WR_STATE(wr_mas, &mas, entry);
6193
6194         trace_ma_write(__func__, &mas, 0, entry);
6195         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6196                 return -EINVAL;
6197
6198         if (index > last)
6199                 return -EINVAL;
6200
6201         mtree_lock(mt);
6202 retry:
6203         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6204         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6205                 goto retry;
6206
6207         mtree_unlock(mt);
6208         if (mas_is_err(&mas))
6209                 return xa_err(mas.node);
6210
6211         return 0;
6212 }
6213 EXPORT_SYMBOL(mtree_store_range);
6214
6215 /**
6216  * mtree_store() - Store an entry at a given index.
6217  * @mt: The maple tree
6218  * @index: The index to store the value
6219  * @entry: The entry to store
6220  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6221  *
6222  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6223  * be allocated.
6224  */
6225 int mtree_store(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6226                  gfp_t gfp)
6227 {
6228         return mtree_store_range(mt, index, index, entry, gfp);
6229 }
6230 EXPORT_SYMBOL(mtree_store);
6231
6232 /**
6233  * mtree_insert_range() - Insert an entry at a give range if there is no value.
6234  * @mt: The maple tree
6235  * @first: The start of the range
6236  * @last: The end of the range
6237  * @entry: The entry to store
6238  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6239  *
6240  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6241  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6242  */
6243 int mtree_insert_range(struct maple_tree *mt, unsigned long first,
6244                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6245 {
6246         MA_STATE(ms, mt, first, last);
6247
6248         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6249                 return -EINVAL;
6250
6251         if (first > last)
6252                 return -EINVAL;
6253
6254         mtree_lock(mt);
6255 retry:
6256         mas_insert(&ms, entry);
6257         if (mas_nomem(&ms, gfp))
6258                 goto retry;
6259
6260         mtree_unlock(mt);
6261         if (mas_is_err(&ms))
6262                 return xa_err(ms.node);
6263
6264         return 0;
6265 }
6266 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert_range);
6267
6268 /**
6269  * mtree_insert() - Insert an entry at a give index if there is no value.
6270  * @mt: The maple tree
6271  * @index : The index to store the value
6272  * @entry: The entry to store
6273  * @gfp: The FGP_FLAGS to use for allocations.
6274  *
6275  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6276  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6277  */
6278 int mtree_insert(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6279                  gfp_t gfp)
6280 {
6281         return mtree_insert_range(mt, index, index, entry, gfp);
6282 }
6283 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert);
6284
6285 int mtree_alloc_range(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6286                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6287                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6288 {
6289         int ret = 0;
6290
6291         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6292         if (!mt_is_alloc(mt))
6293                 return -EINVAL;
6294
6295         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6296                 return -EINVAL;
6297
6298         if (min > max)
6299                 return -EINVAL;
6300
6301         if (max < size)
6302                 return -EINVAL;
6303
6304         if (!size)
6305                 return -EINVAL;
6306
6307         mtree_lock(mt);
6308 retry:
6309         mas.offset = 0;
6310         mas.index = min;
6311         mas.last = max - size;
6312         ret = mas_alloc(&mas, entry, size, startp);
6313         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6314                 goto retry;
6315
6316         mtree_unlock(mt);
6317         return ret;
6318 }
6319 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_range);
6320
6321 int mtree_alloc_rrange(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6322                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6323                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6324 {
6325         int ret = 0;
6326
6327         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6328         if (!mt_is_alloc(mt))
6329                 return -EINVAL;
6330
6331         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6332                 return -EINVAL;
6333
6334         if (min >= max)
6335                 return -EINVAL;
6336
6337         if (max < size - 1)
6338                 return -EINVAL;
6339
6340         if (!size)
6341                 return -EINVAL;
6342
6343         mtree_lock(mt);
6344 retry:
6345         ret = mas_rev_alloc(&mas, min, max, entry, size, startp);
6346         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6347                 goto retry;
6348
6349         mtree_unlock(mt);
6350         return ret;
6351 }
6352 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_rrange);
6353
6354 /**
6355  * mtree_erase() - Find an index and erase the entire range.
6356  * @mt: The maple tree
6357  * @index: The index to erase
6358  *
6359  * Erasing is the same as a walk to an entry then a store of a NULL to that
6360  * ENTIRE range.  In fact, it is implemented as such using the advanced API.
6361  *
6362  * Return: The entry stored at the @index or %NULL
6363  */
6364 void *mtree_erase(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6365 {
6366         void *entry = NULL;
6367
6368         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6369         trace_ma_op(__func__, &mas);
6370
6371         mtree_lock(mt);
6372         entry = mas_erase(&mas);
6373         mtree_unlock(mt);
6374
6375         return entry;
6376 }
6377 EXPORT_SYMBOL(mtree_erase);
6378
6379 /**
6380  * __mt_destroy() - Walk and free all nodes of a locked maple tree.
6381  * @mt: The maple tree
6382  *
6383  * Note: Does not handle locking.
6384  */
6385 void __mt_destroy(struct maple_tree *mt)
6386 {
6387         void *root = mt_root_locked(mt);
6388
6389         rcu_assign_pointer(mt->ma_root, NULL);
6390         if (xa_is_node(root))
6391                 mte_destroy_walk(root, mt);
6392
6393         mt->ma_flags = 0;
6394 }
6395 EXPORT_SYMBOL_GPL(__mt_destroy);
6396
6397 /**
6398  * mtree_destroy() - Destroy a maple tree
6399  * @mt: The maple tree
6400  *
6401  * Frees all resources used by the tree.  Handles locking.
6402  */
6403 void mtree_destroy(struct maple_tree *mt)
6404 {
6405         mtree_lock(mt);
6406         __mt_destroy(mt);
6407         mtree_unlock(mt);
6408 }
6409 EXPORT_SYMBOL(mtree_destroy);
6410
6411 /**
6412  * mt_find() - Search from the start up until an entry is found.
6413  * @mt: The maple tree
6414  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6415  * @max: The maximum value to check
6416  *
6417  * Handles locking.  @index will be incremented to one beyond the range.
6418  *
6419  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6420  */
6421 void *mt_find(struct maple_tree *mt, unsigned long *index, unsigned long max)
6422 {
6423         MA_STATE(mas, mt, *index, *index);
6424         void *entry;
6425 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6426         unsigned long copy = *index;
6427 #endif
6428
6429         trace_ma_read(__func__, &mas);
6430
6431         if ((*index) > max)
6432                 return NULL;
6433
6434         rcu_read_lock();
6435 retry:
6436         entry = mas_state_walk(&mas);
6437         if (mas_is_start(&mas))
6438                 goto retry;
6439
6440         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6441                 entry = NULL;
6442
6443         if (entry)
6444                 goto unlock;
6445
6446         while (mas_searchable(&mas) && (mas.index < max)) {
6447                 entry = mas_next_entry(&mas, max);
6448                 if (likely(entry && !xa_is_zero(entry)))
6449                         break;
6450         }
6451
6452         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6453                 entry = NULL;
6454 unlock:
6455         rcu_read_unlock();
6456         if (likely(entry)) {
6457                 *index = mas.last + 1;
6458 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6459                 if ((*index) && (*index) <= copy)
6460                         pr_err("index not increased! %lx <= %lx\n",
6461                                *index, copy);
6462                 MT_BUG_ON(mt, (*index) && ((*index) <= copy));
6463 #endif
6464         }
6465
6466         return entry;
6467 }
6468 EXPORT_SYMBOL(mt_find);
6469
6470 /**
6471  * mt_find_after() - Search from the start up until an entry is found.
6472  * @mt: The maple tree
6473  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6474  * @max: The maximum value to check
6475  *
6476  * Handles locking, detects wrapping on index == 0
6477  *
6478  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6479  */
6480 void *mt_find_after(struct maple_tree *mt, unsigned long *index,
6481                     unsigned long max)
6482 {
6483         if (!(*index))
6484                 return NULL;
6485
6486         return mt_find(mt, index, max);
6487 }
6488 EXPORT_SYMBOL(mt_find_after);
6489
6490 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6491 atomic_t maple_tree_tests_run;
6492 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_run);
6493 atomic_t maple_tree_tests_passed;
6494 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_passed);
6495
6496 #ifndef __KERNEL__
6497 extern void kmem_cache_set_non_kernel(struct kmem_cache *, unsigned int);
6498 void mt_set_non_kernel(unsigned int val)
6499 {
6500         kmem_cache_set_non_kernel(maple_node_cache, val);
6501 }
6502
6503 extern unsigned long kmem_cache_get_alloc(struct kmem_cache *);
6504 unsigned long mt_get_alloc_size(void)
6505 {
6506         return kmem_cache_get_alloc(maple_node_cache);
6507 }
6508
6509 extern void kmem_cache_zero_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6510 void mt_zero_nr_tallocated(void)
6511 {
6512         kmem_cache_zero_nr_tallocated(maple_node_cache);
6513 }
6514
6515 extern unsigned int kmem_cache_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6516 unsigned int mt_nr_tallocated(void)
6517 {
6518         return kmem_cache_nr_tallocated(maple_node_cache);
6519 }
6520
6521 extern unsigned int kmem_cache_nr_allocated(struct kmem_cache *);
6522 unsigned int mt_nr_allocated(void)
6523 {
6524         return kmem_cache_nr_allocated(maple_node_cache);
6525 }
6526
6527 /*
6528  * mas_dead_node() - Check if the maple state is pointing to a dead node.
6529  * @mas: The maple state
6530  * @index: The index to restore in @mas.
6531  *
6532  * Used in test code.
6533  * Return: 1 if @mas has been reset to MAS_START, 0 otherwise.
6534  */
6535 static inline int mas_dead_node(struct ma_state *mas, unsigned long index)
6536 {
6537         if (unlikely(!mas_searchable(mas) || mas_is_start(mas)))
6538                 return 0;
6539
6540         if (likely(!mte_dead_node(mas->node)))
6541                 return 0;
6542
6543         mas_rewalk(mas, index);
6544         return 1;
6545 }
6546
6547 void mt_cache_shrink(void)
6548 {
6549 }
6550 #else
6551 /*
6552  * mt_cache_shrink() - For testing, don't use this.
6553  *
6554  * Certain testcases can trigger an OOM when combined with other memory
6555  * debugging configuration options.  This function is used to reduce the
6556  * possibility of an out of memory even due to kmem_cache objects remaining
6557  * around for longer than usual.
6558  */
6559 void mt_cache_shrink(void)
6560 {
6561         kmem_cache_shrink(maple_node_cache);
6562
6563 }
6564 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_cache_shrink);
6565
6566 #endif /* not defined __KERNEL__ */
6567 /*
6568  * mas_get_slot() - Get the entry in the maple state node stored at @offset.
6569  * @mas: The maple state
6570  * @offset: The offset into the slot array to fetch.
6571  *
6572  * Return: The entry stored at @offset.
6573  */
6574 static inline struct maple_enode *mas_get_slot(struct ma_state *mas,
6575                 unsigned char offset)
6576 {
6577         return mas_slot(mas, ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node)),
6578                         offset);
6579 }
6580
6581
6582 /*
6583  * mas_first_entry() - Go the first leaf and find the first entry.
6584  * @mas: the maple state.
6585  * @limit: the maximum index to check.
6586  * @*r_start: Pointer to set to the range start.
6587  *
6588  * Sets mas->offset to the offset of the entry, r_start to the range minimum.
6589  *
6590  * Return: The first entry or MAS_NONE.
6591  */
6592 static inline void *mas_first_entry(struct ma_state *mas, struct maple_node *mn,
6593                 unsigned long limit, enum maple_type mt)
6594
6595 {
6596         unsigned long max;
6597         unsigned long *pivots;
6598         void __rcu **slots;
6599         void *entry = NULL;
6600
6601         mas->index = mas->min;
6602         if (mas->index > limit)
6603                 goto none;
6604
6605         max = mas->max;
6606         mas->offset = 0;
6607         while (likely(!ma_is_leaf(mt))) {
6608                 MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6609                 slots = ma_slots(mn, mt);
6610                 pivots = ma_pivots(mn, mt);
6611                 max = pivots[0];
6612                 entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6613                 if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6614                         return NULL;
6615                 mas->node = entry;
6616                 mn = mas_mn(mas);
6617                 mt = mte_node_type(mas->node);
6618         }
6619         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6620
6621         mas->max = max;
6622         slots = ma_slots(mn, mt);
6623         entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6624         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6625                 return NULL;
6626
6627         /* Slot 0 or 1 must be set */
6628         if (mas->index > limit)
6629                 goto none;
6630
6631         if (likely(entry))
6632                 return entry;
6633
6634         pivots = ma_pivots(mn, mt);
6635         mas->index = pivots[0] + 1;
6636         mas->offset = 1;
6637         entry = mas_slot(mas, slots, 1);
6638         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6639                 return NULL;
6640
6641         if (mas->index > limit)
6642                 goto none;
6643
6644         if (likely(entry))
6645                 return entry;
6646
6647 none:
6648         if (likely(!ma_dead_node(mn)))
6649                 mas->node = MAS_NONE;
6650         return NULL;
6651 }
6652
6653 /* Depth first search, post-order */
6654 static void mas_dfs_postorder(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6655 {
6656
6657         struct maple_enode *p = MAS_NONE, *mn = mas->node;
6658         unsigned long p_min, p_max;
6659
6660         mas_next_node(mas, mas_mn(mas), max);
6661         if (!mas_is_none(mas))
6662                 return;
6663
6664         if (mte_is_root(mn))
6665                 return;
6666
6667         mas->node = mn;
6668         mas_ascend(mas);
6669         while (mas->node != MAS_NONE) {
6670                 p = mas->node;
6671                 p_min = mas->min;
6672                 p_max = mas->max;
6673                 mas_prev_node(mas, 0);
6674         }
6675
6676         if (p == MAS_NONE)
6677                 return;
6678
6679         mas->node = p;
6680         mas->max = p_max;
6681         mas->min = p_min;
6682 }
6683
6684 /* Tree validations */
6685 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6686                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth);
6687 static void mt_dump_range(unsigned long min, unsigned long max,
6688                           unsigned int depth)
6689 {
6690         static const char spaces[] = "                                ";
6691
6692         if (min == max)
6693                 pr_info("%.*s%lu: ", depth * 2, spaces, min);
6694         else
6695                 pr_info("%.*s%lu-%lu: ", depth * 2, spaces, min, max);
6696 }
6697
6698 static void mt_dump_entry(void *entry, unsigned long min, unsigned long max,
6699                           unsigned int depth)
6700 {
6701         mt_dump_range(min, max, depth);
6702
6703         if (xa_is_value(entry))
6704                 pr_cont("value %ld (0x%lx) [%p]\n", xa_to_value(entry),
6705                                 xa_to_value(entry), entry);
6706         else if (xa_is_zero(entry))
6707                 pr_cont("zero (%ld)\n", xa_to_internal(entry));
6708         else if (mt_is_reserved(entry))
6709                 pr_cont("UNKNOWN ENTRY (%p)\n", entry);
6710         else
6711                 pr_cont("%p\n", entry);
6712 }
6713
6714 static void mt_dump_range64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6715                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6716 {
6717         struct maple_range_64 *node = &mte_to_node(entry)->mr64;
6718         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6719         unsigned long first = min;
6720         int i;
6721
6722         pr_cont(" contents: ");
6723         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1; i++)
6724                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6725         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6726         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS; i++) {
6727                 unsigned long last = max;
6728
6729                 if (i < (MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1))
6730                         last = node->pivot[i];
6731                 else if (!node->slot[i] && max != mt_node_max(entry))
6732                         break;
6733                 if (last == 0 && i > 0)
6734                         break;
6735                 if (leaf)
6736                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6737                                         first, last, depth + 1);
6738                 else if (node->slot[i])
6739                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6740                                         first, last, depth + 1);
6741
6742                 if (last == max)
6743                         break;
6744                 if (last > max) {
6745                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6746                                         node, last, max, i);
6747                         break;
6748                 }
6749                 first = last + 1;
6750         }
6751 }
6752
6753 static void mt_dump_arange64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6754                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6755 {
6756         struct maple_arange_64 *node = &mte_to_node(entry)->ma64;
6757         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6758         unsigned long first = min;
6759         int i;
6760
6761         pr_cont(" contents: ");
6762         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++)
6763                 pr_cont("%lu ", node->gap[i]);
6764         pr_cont("| %02X %02X| ", node->meta.end, node->meta.gap);
6765         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1; i++)
6766                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6767         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6768         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++) {
6769                 unsigned long last = max;
6770
6771                 if (i < (MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1))
6772                         last = node->pivot[i];
6773                 else if (!node->slot[i])
6774                         break;
6775                 if (last == 0 && i > 0)
6776                         break;
6777                 if (leaf)
6778                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6779                                         first, last, depth + 1);
6780                 else if (node->slot[i])
6781                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6782                                         first, last, depth + 1);
6783
6784                 if (last == max)
6785                         break;
6786                 if (last > max) {
6787                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6788                                         node, last, max, i);
6789                         break;
6790                 }
6791                 first = last + 1;
6792         }
6793 }
6794
6795 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6796                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6797 {
6798         struct maple_node *node = mte_to_node(entry);
6799         unsigned int type = mte_node_type(entry);
6800         unsigned int i;
6801
6802         mt_dump_range(min, max, depth);
6803
6804         pr_cont("node %p depth %d type %d parent %p", node, depth, type,
6805                         node ? node->parent : NULL);
6806         switch (type) {
6807         case maple_dense:
6808                 pr_cont("\n");
6809                 for (i = 0; i < MAPLE_NODE_SLOTS; i++) {
6810                         if (min + i > max)
6811                                 pr_cont("OUT OF RANGE: ");
6812                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6813                                         min + i, min + i, depth);
6814                 }
6815                 break;
6816         case maple_leaf_64:
6817         case maple_range_64:
6818                 mt_dump_range64(mt, entry, min, max, depth);
6819                 break;
6820         case maple_arange_64:
6821                 mt_dump_arange64(mt, entry, min, max, depth);
6822                 break;
6823
6824         default:
6825                 pr_cont(" UNKNOWN TYPE\n");
6826         }
6827 }
6828
6829 void mt_dump(const struct maple_tree *mt)
6830 {
6831         void *entry = rcu_dereference_check(mt->ma_root, mt_locked(mt));
6832
6833         pr_info("maple_tree(%p) flags %X, height %u root %p\n",
6834                  mt, mt->ma_flags, mt_height(mt), entry);
6835         if (!xa_is_node(entry))
6836                 mt_dump_entry(entry, 0, 0, 0);
6837         else if (entry)
6838                 mt_dump_node(mt, entry, 0, mt_node_max(entry), 0);
6839 }
6840 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_dump);
6841
6842 /*
6843  * Calculate the maximum gap in a node and check if that's what is reported in
6844  * the parent (unless root).
6845  */
6846 static void mas_validate_gaps(struct ma_state *mas)
6847 {
6848         struct maple_enode *mte = mas->node;
6849         struct maple_node *p_mn;
6850         unsigned long gap = 0, max_gap = 0;
6851         unsigned long p_end, p_start = mas->min;
6852         unsigned char p_slot;
6853         unsigned long *gaps = NULL;
6854         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6855         int i;
6856
6857         if (ma_is_dense(mte_node_type(mte))) {
6858                 for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6859                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6860                                 if (gap > max_gap)
6861                                         max_gap = gap;
6862                                 gap = 0;
6863                                 continue;
6864                         }
6865                         gap++;
6866                 }
6867                 goto counted;
6868         }
6869
6870         gaps = ma_gaps(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6871         for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6872                 p_end = mas_logical_pivot(mas, pivots, i, mte_node_type(mte));
6873
6874                 if (!gaps) {
6875                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6876                                 gap = 0;
6877                                 goto not_empty;
6878                         }
6879
6880                         gap += p_end - p_start + 1;
6881                 } else {
6882                         void *entry = mas_get_slot(mas, i);
6883
6884                         gap = gaps[i];
6885                         if (!entry) {
6886                                 if (gap != p_end - p_start + 1) {
6887                                         pr_err("%p[%u] -> %p %lu != %lu - %lu + 1\n",
6888                                                 mas_mn(mas), i,
6889                                                 mas_get_slot(mas, i), gap,
6890                                                 p_end, p_start);
6891                                         mt_dump(mas->tree);
6892
6893                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
6894                                                 gap != p_end - p_start + 1);
6895                                 }
6896                         } else {
6897                                 if (gap > p_end - p_start + 1) {
6898                                         pr_err("%p[%u] %lu >= %lu - %lu + 1 (%lu)\n",
6899                                         mas_mn(mas), i, gap, p_end, p_start,
6900                                         p_end - p_start + 1);
6901                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
6902                                                 gap > p_end - p_start + 1);
6903                                 }
6904                         }
6905                 }
6906
6907                 if (gap > max_gap)
6908                         max_gap = gap;
6909 not_empty:
6910                 p_start = p_end + 1;
6911                 if (p_end >= mas->max)
6912                         break;
6913         }
6914
6915 counted:
6916         if (mte_is_root(mte))
6917                 return;
6918
6919         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
6920         p_mn = mte_parent(mte);
6921         MT_BUG_ON(mas->tree, max_gap > mas->max);
6922         if (ma_gaps(p_mn, mas_parent_enum(mas, mte))[p_slot] != max_gap) {
6923                 pr_err("gap %p[%u] != %lu\n", p_mn, p_slot, max_gap);
6924                 mt_dump(mas->tree);
6925         }
6926
6927         MT_BUG_ON(mas->tree,
6928                   ma_gaps(p_mn, mas_parent_enum(mas, mte))[p_slot] != max_gap);
6929 }
6930
6931 static void mas_validate_parent_slot(struct ma_state *mas)
6932 {
6933         struct maple_node *parent;
6934         struct maple_enode *node;
6935         enum maple_type p_type = mas_parent_enum(mas, mas->node);
6936         unsigned char p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
6937         void __rcu **slots;
6938         int i;
6939
6940         if (mte_is_root(mas->node))
6941                 return;
6942
6943         parent = mte_parent(mas->node);
6944         slots = ma_slots(parent, p_type);
6945         MT_BUG_ON(mas->tree, mas_mn(mas) == parent);
6946
6947         /* Check prev/next parent slot for duplicate node entry */
6948
6949         for (i = 0; i < mt_slots[p_type]; i++) {
6950                 node = mas_slot(mas, slots, i);
6951                 if (i == p_slot) {
6952                         if (node != mas->node)
6953                                 pr_err("parent %p[%u] does not have %p\n",
6954                                         parent, i, mas_mn(mas));
6955                         MT_BUG_ON(mas->tree, node != mas->node);
6956                 } else if (node == mas->node) {
6957                         pr_err("Invalid child %p at parent %p[%u] p_slot %u\n",
6958                                mas_mn(mas), parent, i, p_slot);
6959                         MT_BUG_ON(mas->tree, node == mas->node);
6960                 }
6961         }
6962 }
6963
6964 static void mas_validate_child_slot(struct ma_state *mas)
6965 {
6966         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
6967         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
6968         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mas->node), type);
6969         struct maple_enode *child;
6970         unsigned char i;
6971
6972         if (mte_is_leaf(mas->node))
6973                 return;
6974
6975         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
6976                 child = mas_slot(mas, slots, i);
6977                 if (!pivots[i] || pivots[i] == mas->max)
6978                         break;
6979
6980                 if (!child)
6981                         break;
6982
6983                 if (mte_parent_slot(child) != i) {
6984                         pr_err("Slot error at %p[%u]: child %p has pslot %u\n",
6985                                mas_mn(mas), i, mte_to_node(child),
6986                                mte_parent_slot(child));
6987                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
6988                 }
6989
6990                 if (mte_parent(child) != mte_to_node(mas->node)) {
6991                         pr_err("child %p has parent %p not %p\n",
6992                                mte_to_node(child), mte_parent(child),
6993                                mte_to_node(mas->node));
6994                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
6995                 }
6996         }
6997 }
6998
6999 /*
7000  * Validate all pivots are within mas->min and mas->max.
7001  */
7002 static void mas_validate_limits(struct ma_state *mas)
7003 {
7004         int i;
7005         unsigned long prev_piv = 0;
7006         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7007         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7008         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
7009
7010         /* all limits are fine here. */
7011         if (mte_is_root(mas->node))
7012                 return;
7013
7014         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7015                 unsigned long piv;
7016
7017                 piv = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, type);
7018
7019                 if (!piv && (i != 0))
7020                         break;
7021
7022                 if (!mte_is_leaf(mas->node)) {
7023                         void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7024
7025                         if (!entry)
7026                                 pr_err("%p[%u] cannot be null\n",
7027                                        mas_mn(mas), i);
7028
7029                         MT_BUG_ON(mas->tree, !entry);
7030                 }
7031
7032                 if (prev_piv > piv) {
7033                         pr_err("%p[%u] piv %lu < prev_piv %lu\n",
7034                                 mas_mn(mas), i, piv, prev_piv);
7035                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < prev_piv);
7036                 }
7037
7038                 if (piv < mas->min) {
7039                         pr_err("%p[%u] %lu < %lu\n", mas_mn(mas), i,
7040                                 piv, mas->min);
7041                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < mas->min);
7042                 }
7043                 if (piv > mas->max) {
7044                         pr_err("%p[%u] %lu > %lu\n", mas_mn(mas), i,
7045                                 piv, mas->max);
7046                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv > mas->max);
7047                 }
7048                 prev_piv = piv;
7049                 if (piv == mas->max)
7050                         break;
7051         }
7052         for (i += 1; i < mt_slots[type]; i++) {
7053                 void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7054
7055                 if (entry && (i != mt_slots[type] - 1)) {
7056                         pr_err("%p[%u] should not have entry %p\n", mas_mn(mas),
7057                                i, entry);
7058                         MT_BUG_ON(mas->tree, entry != NULL);
7059                 }
7060
7061                 if (i < mt_pivots[type]) {
7062                         unsigned long piv = pivots[i];
7063
7064                         if (!piv)
7065                                 continue;
7066
7067                         pr_err("%p[%u] should not have piv %lu\n",
7068                                mas_mn(mas), i, piv);
7069                         MT_BUG_ON(mas->tree, i < mt_pivots[type] - 1);
7070                 }
7071         }
7072 }
7073
7074 static void mt_validate_nulls(struct maple_tree *mt)
7075 {
7076         void *entry, *last = (void *)1;
7077         unsigned char offset = 0;
7078         void __rcu **slots;
7079         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7080
7081         mas_start(&mas);
7082         if (mas_is_none(&mas) || (mas.node == MAS_ROOT))
7083                 return;
7084
7085         while (!mte_is_leaf(mas.node))
7086                 mas_descend(&mas);
7087
7088         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), mte_node_type(mas.node));
7089         do {
7090                 entry = mas_slot(&mas, slots, offset);
7091                 if (!last && !entry) {
7092                         pr_err("Sequential nulls end at %p[%u]\n",
7093                                 mas_mn(&mas), offset);
7094                 }
7095                 MT_BUG_ON(mt, !last && !entry);
7096                 last = entry;
7097                 if (offset == mas_data_end(&mas)) {
7098                         mas_next_node(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX);
7099                         if (mas_is_none(&mas))
7100                                 return;
7101                         offset = 0;
7102                         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node),
7103                                          mte_node_type(mas.node));
7104                 } else {
7105                         offset++;
7106                 }
7107
7108         } while (!mas_is_none(&mas));
7109 }
7110
7111 /*
7112  * validate a maple tree by checking:
7113  * 1. The limits (pivots are within mas->min to mas->max)
7114  * 2. The gap is correctly set in the parents
7115  */
7116 void mt_validate(struct maple_tree *mt)
7117 {
7118         unsigned char end;
7119
7120         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7121         rcu_read_lock();
7122         mas_start(&mas);
7123         if (!mas_searchable(&mas))
7124                 goto done;
7125
7126         mas_first_entry(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX, mte_node_type(mas.node));
7127         while (!mas_is_none(&mas)) {
7128                 MT_BUG_ON(mas.tree, mte_dead_node(mas.node));
7129                 if (!mte_is_root(mas.node)) {
7130                         end = mas_data_end(&mas);
7131                         if ((end < mt_min_slot_count(mas.node)) &&
7132                             (mas.max != ULONG_MAX)) {
7133                                 pr_err("Invalid size %u of %p\n", end,
7134                                 mas_mn(&mas));
7135                                 MT_BUG_ON(mas.tree, 1);
7136                         }
7137
7138                 }
7139                 mas_validate_parent_slot(&mas);
7140                 mas_validate_child_slot(&mas);
7141                 mas_validate_limits(&mas);
7142                 if (mt_is_alloc(mt))
7143                         mas_validate_gaps(&mas);
7144                 mas_dfs_postorder(&mas, ULONG_MAX);
7145         }
7146         mt_validate_nulls(mt);
7147 done:
7148         rcu_read_unlock();
7149
7150 }
7151 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_validate);
7152
7153 #endif /* CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE */
This page took 0.421566 seconds and 4 git commands to generate.