include/linux/maple_tree.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+ */
   2 #ifndef _LINUX_MAPLE_TREE_H
   3 #define _LINUX_MAPLE_TREE_H
   4 /*
   5  * Maple Tree - An RCU-safe adaptive tree for storing ranges
   6  * Copyright (c) 2018-2022 Oracle
   7  * Authors:     Liam R. Howlett <Liam.Howlett@Oracle.com>
   8  *              Matthew Wilcox <willy@infradead.org>
   9  */
  10
  11 #include <linux/kernel.h>
  12 #include <linux/rcupdate.h>
  13 #include <linux/spinlock.h>
  14 /* #define CONFIG_MAPLE_RCU_DISABLED */
  15
  16 /*
  17  * Allocated nodes are mutable until they have been inserted into the tree,
  18  * at which time they cannot change their type until they have been removed
  19  * from the tree and an RCU grace period has passed.
  20  *
  21  * Removed nodes have their ->parent set to point to themselves.  RCU readers
  22  * check ->parent before relying on the value that they loaded from the
  23  * slots array.  This lets us reuse the slots array for the RCU head.
  24  *
  25  * Nodes in the tree point to their parent unless bit 0 is set.
  26  */
  27 #if defined(CONFIG_64BIT) || defined(BUILD_VDSO32_64)
  28 /* 64bit sizes */
  29 #define MAPLE_NODE_SLOTS        31      /* 256 bytes including ->parent */
  30 #define MAPLE_RANGE64_SLOTS     16      /* 256 bytes */
  31 #define MAPLE_ARANGE64_SLOTS    10      /* 240 bytes */
  32 #define MAPLE_ARANGE64_META_MAX 15      /* Out of range for metadata */
  33 #define MAPLE_ALLOC_SLOTS       (MAPLE_NODE_SLOTS - 1)
  34 #else
  35 /* 32bit sizes */
  36 #define MAPLE_NODE_SLOTS        63      /* 256 bytes including ->parent */
  37 #define MAPLE_RANGE64_SLOTS     32      /* 256 bytes */
  38 #define MAPLE_ARANGE64_SLOTS    21      /* 240 bytes */
  39 #define MAPLE_ARANGE64_META_MAX 31      /* Out of range for metadata */
  40 #define MAPLE_ALLOC_SLOTS       (MAPLE_NODE_SLOTS - 2)
  41 #endif /* defined(CONFIG_64BIT) || defined(BUILD_VDSO32_64) */
  42
  43 #define MAPLE_NODE_MASK         255UL
  44
  45 /*
  46  * The node->parent of the root node has bit 0 set and the rest of the pointer
  47  * is a pointer to the tree itself.  No more bits are available in this pointer
  48  * (on m68k, the data structure may only be 2-byte aligned).
  49  *
  50  * Internal non-root nodes can only have maple_range_* nodes as parents.  The
  51  * parent pointer is 256B aligned like all other tree nodes.  When storing a 32
  52  * or 64 bit values, the offset can fit into 4 bits.  The 16 bit values need an
  53  * extra bit to store the offset.  This extra bit comes from a reuse of the last
  54  * bit in the node type.  This is possible by using bit 1 to indicate if bit 2
  55  * is part of the type or the slot.
  56  *
  57  * Once the type is decided, the decision of an allocation range type or a range
  58  * type is done by examining the immutable tree flag for the MAPLE_ALLOC_RANGE
  59  * flag.
  60  *
  61  *  Node types:
  62  *   0x??1 = Root
  63  *   0x?00 = 16 bit nodes
  64  *   0x010 = 32 bit nodes
  65  *   0x110 = 64 bit nodes
  66  *
  67  *  Slot size and location in the parent pointer:
  68  *   type  : slot location
  69  *   0x??1 : Root
  70  *   0x?00 : 16 bit values, type in 0-1, slot in 2-6
  71  *   0x010 : 32 bit values, type in 0-2, slot in 3-6
  72  *   0x110 : 64 bit values, type in 0-2, slot in 3-6
  73  */
  74
  75 /*
  76  * This metadata is used to optimize the gap updating code and in reverse
  77  * searching for gaps or any other code that needs to find the end of the data.
  78  */
  79 struct maple_metadata {
  80         unsigned char end;
  81         unsigned char gap;
  82 };
  83
  84 /*
  85  * Leaf nodes do not store pointers to nodes, they store user data.  Users may
  86  * store almost any bit pattern.  As noted above, the optimisation of storing an
  87  * entry at 0 in the root pointer cannot be done for data which have the bottom
  88  * two bits set to '10'.  We also reserve values with the bottom two bits set to
  89  * '10' which are below 4096 (ie 2, 6, 10 .. 4094) for internal use.  Some APIs
  90  * return errnos as a negative errno shifted right by two bits and the bottom
  91  * two bits set to '10', and while choosing to store these values in the array
  92  * is not an error, it may lead to confusion if you're testing for an error with
  93  * mas_is_err().
  94  *
  95  * Non-leaf nodes store the type of the node pointed to (enum maple_type in bits
  96  * 3-6), bit 2 is reserved.  That leaves bits 0-1 unused for now.
  97  *
  98  * In regular B-Tree terms, pivots are called keys.  The term pivot is used to
  99  * indicate that the tree is specifying ranges,  Pivots may appear in the
 100  * subtree with an entry attached to the value whereas keys are unique to a
 101  * specific position of a B-tree.  Pivot values are inclusive of the slot with
 102  * the same index.
 103  */
 104
 105 struct maple_range_64 {
 106         struct maple_pnode *parent;
 107         unsigned long pivot[MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1];
 108         union {
 109                 void __rcu *slot[MAPLE_RANGE64_SLOTS];
 110                 struct {
 111                         void __rcu *pad[MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1];
 112                         struct maple_metadata meta;
 113                 };
 114         };
 115 };
 116
 117 /*
 118  * At tree creation time, the user can specify that they're willing to trade off
 119  * storing fewer entries in a tree in return for storing more information in
 120  * each node.
 121  *
 122  * The maple tree supports recording the largest range of NULL entries available
 123  * in this node, also called gaps.  This optimises the tree for allocating a
 124  * range.
 125  */
 126 struct maple_arange_64 {
 127         struct maple_pnode *parent;
 128         unsigned long pivot[MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1];
 129         void __rcu *slot[MAPLE_ARANGE64_SLOTS];
 130         unsigned long gap[MAPLE_ARANGE64_SLOTS];
 131         struct maple_metadata meta;
 132 };
 133
 134 struct maple_alloc {
 135         unsigned long total;
 136         unsigned char node_count;
 137         unsigned int request_count;
 138         struct maple_alloc *slot[MAPLE_ALLOC_SLOTS];
 139 };
 140
 141 struct maple_topiary {
 142         struct maple_pnode *parent;
 143         struct maple_enode *next; /* Overlaps the pivot */
 144 };
 145
 146 enum maple_type {
 147         maple_dense,
 148         maple_leaf_64,
 149         maple_range_64,
 150         maple_arange_64,
 151 };
 152
 153
 154 /**
 155  * DOC: Maple tree flags
 156  *
 157  * * MT_FLAGS_ALLOC_RANGE       - Track gaps in this tree
 158  * * MT_FLAGS_USE_RCU           - Operate in RCU mode
 159  * * MT_FLAGS_HEIGHT_OFFSET     - The position of the tree height in the flags
 160  * * MT_FLAGS_HEIGHT_MASK       - The mask for the maple tree height value
 161  * * MT_FLAGS_LOCK_MASK         - How the mt_lock is used
 162  * * MT_FLAGS_LOCK_IRQ          - Acquired irq-safe
 163  * * MT_FLAGS_LOCK_BH           - Acquired bh-safe
 164  * * MT_FLAGS_LOCK_EXTERN       - mt_lock is not used
 165  *
 166  * MAPLE_HEIGHT_MAX     The largest height that can be stored
 167  */
 168 #define MT_FLAGS_ALLOC_RANGE    0x01
 169 #define MT_FLAGS_USE_RCU        0x02
 170 #define MT_FLAGS_HEIGHT_OFFSET  0x02
 171 #define MT_FLAGS_HEIGHT_MASK    0x7C
 172 #define MT_FLAGS_LOCK_MASK      0x300
 173 #define MT_FLAGS_LOCK_IRQ       0x100
 174 #define MT_FLAGS_LOCK_BH        0x200
 175 #define MT_FLAGS_LOCK_EXTERN    0x300
 176
 177 #define MAPLE_HEIGHT_MAX        31
 178
 179
 180 #define MAPLE_NODE_TYPE_MASK    0x0F
 181 #define MAPLE_NODE_TYPE_SHIFT   0x03
 182
 183 #define MAPLE_RESERVED_RANGE    4096
 184
 185 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
 186 typedef struct lockdep_map *lockdep_map_p;
 187 #define mt_lock_is_held(mt)     lock_is_held(mt->ma_external_lock)
 188 #define mt_set_external_lock(mt, lock)                                  \
 189         (mt)->ma_external_lock = &(lock)->dep_map
 190 #else
 191 typedef struct { /* nothing */ } lockdep_map_p;
 192 #define mt_lock_is_held(mt)     1
 193 #define mt_set_external_lock(mt, lock)  do { } while (0)
 194 #endif
 195
 196 /*
 197  * If the tree contains a single entry at index 0, it is usually stored in
 198  * tree->ma_root.  To optimise for the page cache, an entry which ends in '00',
 199  * '01' or '11' is stored in the root, but an entry which ends in '10' will be
 200  * stored in a node.  Bits 3-6 are used to store enum maple_type.
 201  *
 202  * The flags are used both to store some immutable information about this tree
 203  * (set at tree creation time) and dynamic information set under the spinlock.
 204  *
 205  * Another use of flags are to indicate global states of the tree.  This is the
 206  * case with the MAPLE_USE_RCU flag, which indicates the tree is currently in
 207  * RCU mode.  This mode was added to allow the tree to reuse nodes instead of
 208  * re-allocating and RCU freeing nodes when there is a single user.
 209  */
 210 struct maple_tree {
 211         union {
 212                 spinlock_t      ma_lock;
 213                 lockdep_map_p   ma_external_lock;
 214         };
 215         void __rcu      *ma_root;
 216         unsigned int    ma_flags;
 217 };
 218
 219 /**
 220  * MTREE_INIT() - Initialize a maple tree
 221  * @name: The maple tree name
 222  * @__flags: The maple tree flags
 223  *
 224  */
 225 #define MTREE_INIT(name, __flags) {                                     \
 226         .ma_lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED((name).ma_lock),                \
 227         .ma_flags = __flags,                                            \
 228         .ma_root = NULL,                                                \
 229 }
 230
 231 /**
 232  * MTREE_INIT_EXT() - Initialize a maple tree with an external lock.
 233  * @name: The tree name
 234  * @__flags: The maple tree flags
 235  * @__lock: The external lock
 236  */
 237 #ifdef CONFIG_LOCKDEP
 238 #define MTREE_INIT_EXT(name, __flags, __lock) {                         \
 239         .ma_external_lock = &(__lock).dep_map,                          \
 240         .ma_flags = (__flags),                                          \
 241         .ma_root = NULL,                                                \
 242 }
 243 #else
 244 #define MTREE_INIT_EXT(name, __flags, __lock)   MTREE_INIT(name, __flags)
 245 #endif
 246
 247 #define DEFINE_MTREE(name)                                              \
 248         struct maple_tree name = MTREE_INIT(name, 0)
 249
 250 #define mtree_lock(mt)          spin_lock((&(mt)->ma_lock))
 251 #define mtree_unlock(mt)        spin_unlock((&(mt)->ma_lock))
 252
 253 /*
 254  * The Maple Tree squeezes various bits in at various points which aren't
 255  * necessarily obvious.  Usually, this is done by observing that pointers are
 256  * N-byte aligned and thus the bottom log_2(N) bits are available for use.  We
 257  * don't use the high bits of pointers to store additional information because
 258  * we don't know what bits are unused on any given architecture.
 259  *
 260  * Nodes are 256 bytes in size and are also aligned to 256 bytes, giving us 8
 261  * low bits for our own purposes.  Nodes are currently of 4 types:
 262  * 1. Single pointer (Range is 0-0)
 263  * 2. Non-leaf Allocation Range nodes
 264  * 3. Non-leaf Range nodes
 265  * 4. Leaf Range nodes All nodes consist of a number of node slots,
 266  *    pivots, and a parent pointer.
 267  */
 268
 269 struct maple_node {
 270         union {
 271                 struct {
 272                         struct maple_pnode *parent;
 273                         void __rcu *slot[MAPLE_NODE_SLOTS];
 274                 };
 275                 struct {
 276                         void *pad;
 277                         struct rcu_head rcu;
 278                         struct maple_enode *piv_parent;
 279                         unsigned char parent_slot;
 280                         enum maple_type type;
 281                         unsigned char slot_len;
 282                         unsigned int ma_flags;
 283                 };
 284                 struct maple_range_64 mr64;
 285                 struct maple_arange_64 ma64;
 286                 struct maple_alloc alloc;
 287         };
 288 };
 289
 290 /*
 291  * More complicated stores can cause two nodes to become one or three and
 292  * potentially alter the height of the tree.  Either half of the tree may need
 293  * to be rebalanced against the other.  The ma_topiary struct is used to track
 294  * which nodes have been 'cut' from the tree so that the change can be done
 295  * safely at a later date.  This is done to support RCU.
 296  */
 297 struct ma_topiary {
 298         struct maple_enode *head;
 299         struct maple_enode *tail;
 300         struct maple_tree *mtree;
 301 };
 302
 303 void *mtree_load(struct maple_tree *mt, unsigned long index);
 304
 305 int mtree_insert(struct maple_tree *mt, unsigned long index,
 306                 void *entry, gfp_t gfp);
 307 int mtree_insert_range(struct maple_tree *mt, unsigned long first,
 308                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp);
 309 int mtree_alloc_range(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
 310                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
 311                 unsigned long max, gfp_t gfp);
 312 int mtree_alloc_rrange(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
 313                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
 314                 unsigned long max, gfp_t gfp);
 315
 316 int mtree_store_range(struct maple_tree *mt, unsigned long first,
 317                       unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp);
 318 int mtree_store(struct maple_tree *mt, unsigned long index,
 319                 void *entry, gfp_t gfp);
 320 void *mtree_erase(struct maple_tree *mt, unsigned long index);
 321
 322 void mtree_destroy(struct maple_tree *mt);
 323 void __mt_destroy(struct maple_tree *mt);
 324
 325 /**
 326  * mtree_empty() - Determine if a tree has any present entries.
 327  * @mt: Maple Tree.
 328  *
 329  * Context: Any context.
 330  * Return: %true if the tree contains only NULL pointers.
 331  */
 332 static inline bool mtree_empty(const struct maple_tree *mt)
 333 {
 334         return mt->ma_root == NULL;
 335 }
 336
 337 /* Advanced API */
 338
 339 /*
 340  * The maple state is defined in the struct ma_state and is used to keep track
 341  * of information during operations, and even between operations when using the
 342  * advanced API.
 343  *
 344  * If state->node has bit 0 set then it references a tree location which is not
 345  * a node (eg the root).  If bit 1 is set, the rest of the bits are a negative
 346  * errno.  Bit 2 (the 'unallocated slots' bit) is clear.  Bits 3-6 indicate the
 347  * node type.
 348  *
 349  * state->alloc either has a request number of nodes or an allocated node.  If
 350  * stat->alloc has a requested number of nodes, the first bit will be set (0x1)
 351  * and the remaining bits are the value.  If state->alloc is a node, then the
 352  * node will be of type maple_alloc.  maple_alloc has MAPLE_NODE_SLOTS - 1 for
 353  * storing more allocated nodes, a total number of nodes allocated, and the
 354  * node_count in this node.  node_count is the number of allocated nodes in this
 355  * node.  The scaling beyond MAPLE_NODE_SLOTS - 1 is handled by storing further
 356  * nodes into state->alloc->slot[0]'s node.  Nodes are taken from state->alloc
 357  * by removing a node from the state->alloc node until state->alloc->node_count
 358  * is 1, when state->alloc is returned and the state->alloc->slot[0] is promoted
 359  * to state->alloc.  Nodes are pushed onto state->alloc by putting the current
 360  * state->alloc into the pushed node's slot[0].
 361  *
 362  * The state also contains the implied min/max of the state->node, the depth of
 363  * this search, and the offset. The implied min/max are either from the parent
 364  * node or are 0-oo for the root node.  The depth is incremented or decremented
 365  * every time a node is walked down or up.  The offset is the slot/pivot of
 366  * interest in the node - either for reading or writing.
 367  *
 368  * When returning a value the maple state index and last respectively contain
 369  * the start and end of the range for the entry.  Ranges are inclusive in the
 370  * Maple Tree.
 371  */
 372 struct ma_state {
 373         struct maple_tree *tree;        /* The tree we're operating in */
 374         unsigned long index;            /* The index we're operating on - range start */
 375         unsigned long last;             /* The last index we're operating on - range end */
 376         struct maple_enode *node;       /* The node containing this entry */
 377         unsigned long min;              /* The minimum index of this node - implied pivot min */
 378         unsigned long max;              /* The maximum index of this node - implied pivot max */
 379         struct maple_alloc *alloc;      /* Allocated nodes for this operation */
 380         unsigned char depth;            /* depth of tree descent during write */
 381         unsigned char offset;
 382         unsigned char mas_flags;
 383 };
 384
 385 struct ma_wr_state {
 386         struct ma_state *mas;
 387         struct maple_node *node;        /* Decoded mas->node */
 388         unsigned long r_min;            /* range min */
 389         unsigned long r_max;            /* range max */
 390         enum maple_type type;           /* mas->node type */
 391         unsigned char offset_end;       /* The offset where the write ends */
 392         unsigned char node_end;         /* mas->node end */
 393         unsigned long *pivots;          /* mas->node->pivots pointer */
 394         unsigned long end_piv;          /* The pivot at the offset end */
 395         void __rcu **slots;             /* mas->node->slots pointer */
 396         void *entry;                    /* The entry to write */
 397         void *content;                  /* The existing entry that is being overwritten */
 398 };
 399
 400 #define mas_lock(mas)           spin_lock(&((mas)->tree->ma_lock))
 401 #define mas_unlock(mas)         spin_unlock(&((mas)->tree->ma_lock))
 402
 403
 404 /*
 405  * Special values for ma_state.node.
 406  * MAS_START means we have not searched the tree.
 407  * MAS_ROOT means we have searched the tree and the entry we found lives in
 408  * the root of the tree (ie it has index 0, length 1 and is the only entry in
 409  * the tree).
 410  * MAS_NONE means we have searched the tree and there is no node in the
 411  * tree for this entry.  For example, we searched for index 1 in an empty
 412  * tree.  Or we have a tree which points to a full leaf node and we
 413  * searched for an entry which is larger than can be contained in that
 414  * leaf node.
 415  * MA_ERROR represents an errno.  After dropping the lock and attempting
 416  * to resolve the error, the walk would have to be restarted from the
 417  * top of the tree as the tree may have been modified.
 418  */
 419 #define MAS_START       ((struct maple_enode *)1UL)
 420 #define MAS_ROOT        ((struct maple_enode *)5UL)
 421 #define MAS_NONE        ((struct maple_enode *)9UL)
 422 #define MAS_PAUSE       ((struct maple_enode *)17UL)
 423 #define MA_ERROR(err) \
 424                 ((struct maple_enode *)(((unsigned long)err << 2) | 2UL))
 425
 426 #define MA_STATE(name, mt, first, end)                                  \
 427         struct ma_state name = {                                        \
 428                 .tree = mt,                                             \
 429                 .index = first,                                         \
 430                 .last = end,                                            \
 431                 .node = MAS_START,                                      \
 432                 .min = 0,                                               \
 433                 .max = ULONG_MAX,                                       \
 434                 .alloc = NULL,                                          \
 435                 .mas_flags = 0,                                         \
 436         }
 437
 438 #define MA_WR_STATE(name, ma_state, wr_entry)                           \
 439         struct ma_wr_state name = {                                     \
 440                 .mas = ma_state,                                        \
 441                 .content = NULL,                                        \
 442                 .entry = wr_entry,                                      \
 443         }
 444
 445 #define MA_TOPIARY(name, tree)                                          \
 446         struct ma_topiary name = {                                      \
 447                 .head = NULL,                                           \
 448                 .tail = NULL,                                           \
 449                 .mtree = tree,                                          \
 450         }
 451
 452 void *mas_walk(struct ma_state *mas);
 453 void *mas_store(struct ma_state *mas, void *entry);
 454 void *mas_erase(struct ma_state *mas);
 455 int mas_store_gfp(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp);
 456 void mas_store_prealloc(struct ma_state *mas, void *entry);
 457 void *mas_find(struct ma_state *mas, unsigned long max);
 458 void *mas_find_range(struct ma_state *mas, unsigned long max);
 459 void *mas_find_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min);
 460 void *mas_find_range_rev(struct ma_state *mas, unsigned long max);
 461 int mas_preallocate(struct ma_state *mas, gfp_t gfp);
 462 bool mas_is_err(struct ma_state *mas);
 463
 464 bool mas_nomem(struct ma_state *mas, gfp_t gfp);
 465 void mas_pause(struct ma_state *mas);
 466 void maple_tree_init(void);
 467 void mas_destroy(struct ma_state *mas);
 468 int mas_expected_entries(struct ma_state *mas, unsigned long nr_entries);
 469
 470 void *mas_prev(struct ma_state *mas, unsigned long min);
 471 void *mas_prev_range(struct ma_state *mas, unsigned long max);
 472 void *mas_next(struct ma_state *mas, unsigned long max);
 473 void *mas_next_range(struct ma_state *mas, unsigned long max);
 474
 475 int mas_empty_area(struct ma_state *mas, unsigned long min, unsigned long max,
 476                    unsigned long size);
 477 /*
 478  * This finds an empty area from the highest address to the lowest.
 479  * AKA "Topdown" version,
 480  */
 481 int mas_empty_area_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min,
 482                        unsigned long max, unsigned long size);
 483
 484 static inline void mas_init(struct ma_state *mas, struct maple_tree *tree,
 485                             unsigned long addr)
 486 {
 487         memset(mas, 0, sizeof(struct ma_state));
 488         mas->tree = tree;
 489         mas->index = mas->last = addr;
 490         mas->max = ULONG_MAX;
 491         mas->node = MAS_START;
 492 }
 493
 494 /* Checks if a mas has not found anything */
 495 static inline bool mas_is_none(const struct ma_state *mas)
 496 {
 497         return mas->node == MAS_NONE;
 498 }
 499
 500 /* Checks if a mas has been paused */
 501 static inline bool mas_is_paused(const struct ma_state *mas)
 502 {
 503         return mas->node == MAS_PAUSE;
 504 }
 505
 506 /**
 507  * mas_reset() - Reset a Maple Tree operation state.
 508  * @mas: Maple Tree operation state.
 509  *
 510  * Resets the error or walk state of the @mas so future walks of the
 511  * array will start from the root.  Use this if you have dropped the
 512  * lock and want to reuse the ma_state.
 513  *
 514  * Context: Any context.
 515  */
 516 static inline void mas_reset(struct ma_state *mas)
 517 {
 518         mas->node = MAS_START;
 519 }
 520
 521 /**
 522  * mas_for_each() - Iterate over a range of the maple tree.
 523  * @__mas: Maple Tree operation state (maple_state)
 524  * @__entry: Entry retrieved from the tree
 525  * @__max: maximum index to retrieve from the tree
 526  *
 527  * When returned, mas->index and mas->last will hold the entire range for the
 528  * entry.
 529  *
 530  * Note: may return the zero entry.
 531  */
 532 #define mas_for_each(__mas, __entry, __max) \
 533         while (((__entry) = mas_find((__mas), (__max))) != NULL)
 534
 535 /**
 536  * mas_set_range() - Set up Maple Tree operation state for a different index.
 537  * @mas: Maple Tree operation state.
 538  * @start: New start of range in the Maple Tree.
 539  * @last: New end of range in the Maple Tree.
 540  *
 541  * Move the operation state to refer to a different range.  This will
 542  * have the effect of starting a walk from the top; see mas_next()
 543  * to move to an adjacent index.
 544  */
 545 static inline
 546 void mas_set_range(struct ma_state *mas, unsigned long start, unsigned long last)
 547 {
 548                mas->index = start;
 549                mas->last = last;
 550                mas->node = MAS_START;
 551 }
 552
 553 /**
 554  * mas_set() - Set up Maple Tree operation state for a different index.
 555  * @mas: Maple Tree operation state.
 556  * @index: New index into the Maple Tree.
 557  *
 558  * Move the operation state to refer to a different index.  This will
 559  * have the effect of starting a walk from the top; see mas_next()
 560  * to move to an adjacent index.
 561  */
 562 static inline void mas_set(struct ma_state *mas, unsigned long index)
 563 {
 564
 565         mas_set_range(mas, index, index);
 566 }
 567
 568 static inline bool mt_external_lock(const struct maple_tree *mt)
 569 {
 570         return (mt->ma_flags & MT_FLAGS_LOCK_MASK) == MT_FLAGS_LOCK_EXTERN;
 571 }
 572
 573 /**
 574  * mt_init_flags() - Initialise an empty maple tree with flags.
 575  * @mt: Maple Tree
 576  * @flags: maple tree flags.
 577  *
 578  * If you need to initialise a Maple Tree with special flags (eg, an
 579  * allocation tree), use this function.
 580  *
 581  * Context: Any context.
 582  */
 583 static inline void mt_init_flags(struct maple_tree *mt, unsigned int flags)
 584 {
 585         mt->ma_flags = flags;
 586         if (!mt_external_lock(mt))
 587                 spin_lock_init(&mt->ma_lock);
 588         rcu_assign_pointer(mt->ma_root, NULL);
 589 }
 590
 591 /**
 592  * mt_init() - Initialise an empty maple tree.
 593  * @mt: Maple Tree
 594  *
 595  * An empty Maple Tree.
 596  *
 597  * Context: Any context.
 598  */
 599 static inline void mt_init(struct maple_tree *mt)
 600 {
 601         mt_init_flags(mt, 0);
 602 }
 603
 604 static inline bool mt_in_rcu(struct maple_tree *mt)
 605 {
 606 #ifdef CONFIG_MAPLE_RCU_DISABLED
 607         return false;
 608 #endif
 609         return mt->ma_flags & MT_FLAGS_USE_RCU;
 610 }
 611
 612 /**
 613  * mt_clear_in_rcu() - Switch the tree to non-RCU mode.
 614  * @mt: The Maple Tree
 615  */
 616 static inline void mt_clear_in_rcu(struct maple_tree *mt)
 617 {
 618         if (!mt_in_rcu(mt))
 619                 return;
 620
 621         if (mt_external_lock(mt)) {
 622                 WARN_ON(!mt_lock_is_held(mt));
 623                 mt->ma_flags &= ~MT_FLAGS_USE_RCU;
 624         } else {
 625                 mtree_lock(mt);
 626                 mt->ma_flags &= ~MT_FLAGS_USE_RCU;
 627                 mtree_unlock(mt);
 628         }
 629 }
 630
 631 /**
 632  * mt_set_in_rcu() - Switch the tree to RCU safe mode.
 633  * @mt: The Maple Tree
 634  */
 635 static inline void mt_set_in_rcu(struct maple_tree *mt)
 636 {
 637         if (mt_in_rcu(mt))
 638                 return;
 639
 640         if (mt_external_lock(mt)) {
 641                 WARN_ON(!mt_lock_is_held(mt));
 642                 mt->ma_flags |= MT_FLAGS_USE_RCU;
 643         } else {
 644                 mtree_lock(mt);
 645                 mt->ma_flags |= MT_FLAGS_USE_RCU;
 646                 mtree_unlock(mt);
 647         }
 648 }
 649
 650 static inline unsigned int mt_height(const struct maple_tree *mt)
 651 {
 652         return (mt->ma_flags & MT_FLAGS_HEIGHT_MASK) >> MT_FLAGS_HEIGHT_OFFSET;
 653 }
 654
 655 void *mt_find(struct maple_tree *mt, unsigned long *index, unsigned long max);
 656 void *mt_find_after(struct maple_tree *mt, unsigned long *index,
 657                     unsigned long max);
 658 void *mt_prev(struct maple_tree *mt, unsigned long index,  unsigned long min);
 659 void *mt_next(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long max);
 660
 661 /**
 662  * mt_for_each - Iterate over each entry starting at index until max.
 663  * @__tree: The Maple Tree
 664  * @__entry: The current entry
 665  * @__index: The index to update to track the location in the tree
 666  * @__max: The maximum limit for @index
 667  *
 668  * Note: Will not return the zero entry.
 669  */
 670 #define mt_for_each(__tree, __entry, __index, __max) \
 671         for (__entry = mt_find(__tree, &(__index), __max); \
 672                 __entry; __entry = mt_find_after(__tree, &(__index), __max))
 673
 674
 675 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
 676 enum mt_dump_format {
 677         mt_dump_dec,
 678         mt_dump_hex,
 679 };
 680
 681 extern atomic_t maple_tree_tests_run;
 682 extern atomic_t maple_tree_tests_passed;
 683
 684 void mt_dump(const struct maple_tree *mt, enum mt_dump_format format);
 685 void mas_dump(const struct ma_state *mas);
 686 void mas_wr_dump(const struct ma_wr_state *wr_mas);
 687 void mt_validate(struct maple_tree *mt);
 688 void mt_cache_shrink(void);
 689 #define MT_BUG_ON(__tree, __x) do {                                     \
 690         atomic_inc(&maple_tree_tests_run);                              \
 691         if (__x) {                                                      \
 692                 pr_info("BUG at %s:%d (%u)\n",                          \
 693                 __func__, __LINE__, __x);                               \
 694                 mt_dump(__tree, mt_dump_hex);                           \
 695                 pr_info("Pass: %u Run:%u\n",                            \
 696                         atomic_read(&maple_tree_tests_passed),          \
 697                         atomic_read(&maple_tree_tests_run));            \
 698                 dump_stack();                                           \
 699         } else {                                                        \
 700                 atomic_inc(&maple_tree_tests_passed);                   \
 701         }                                                               \
 702 } while (0)
 703
 704 #define MAS_BUG_ON(__mas, __x) do {                                     \
 705         atomic_inc(&maple_tree_tests_run);                              \
 706         if (__x) {                                                      \
 707                 pr_info("BUG at %s:%d (%u)\n",                          \
 708                 __func__, __LINE__, __x);                               \
 709                 mas_dump(__mas);                                        \
 710                 mt_dump((__mas)->tree, mt_dump_hex);                    \
 711                 pr_info("Pass: %u Run:%u\n",                            \
 712                         atomic_read(&maple_tree_tests_passed),          \
 713                         atomic_read(&maple_tree_tests_run));            \
 714                 dump_stack();                                           \
 715         } else {                                                        \
 716                 atomic_inc(&maple_tree_tests_passed);                   \
 717         }                                                               \
 718 } while (0)
 719
 720 #define MAS_WR_BUG_ON(__wrmas, __x) do {                                \
 721         atomic_inc(&maple_tree_tests_run);                              \
 722         if (__x) {                                                      \
 723                 pr_info("BUG at %s:%d (%u)\n",                          \
 724                 __func__, __LINE__, __x);                               \
 725                 mas_wr_dump(__wrmas);                                   \
 726                 mas_dump((__wrmas)->mas);                               \
 727                 mt_dump((__wrmas)->mas->tree, mt_dump_hex);             \
 728                 pr_info("Pass: %u Run:%u\n",                            \
 729                         atomic_read(&maple_tree_tests_passed),          \
 730                         atomic_read(&maple_tree_tests_run));            \
 731                 dump_stack();                                           \
 732         } else {                                                        \
 733                 atomic_inc(&maple_tree_tests_passed);                   \
 734         }                                                               \
 735 } while (0)
 736
 737 #define MT_WARN_ON(__tree, __x)  ({                                     \
 738         int ret = !!(__x);                                              \
 739         atomic_inc(&maple_tree_tests_run);                              \
 740         if (ret) {                                                      \
 741                 pr_info("WARN at %s:%d (%u)\n",                         \
 742                 __func__, __LINE__, __x);                               \
 743                 mt_dump(__tree, mt_dump_hex);                           \
 744                 pr_info("Pass: %u Run:%u\n",                            \
 745                         atomic_read(&maple_tree_tests_passed),          \
 746                         atomic_read(&maple_tree_tests_run));            \
 747                 dump_stack();                                           \
 748         } else {                                                        \
 749                 atomic_inc(&maple_tree_tests_passed);                   \
 750         }                                                               \
 751         unlikely(ret);                                                  \
 752 })
 753
 754 #define MAS_WARN_ON(__mas, __x) ({                                      \
 755         int ret = !!(__x);                                              \
 756         atomic_inc(&maple_tree_tests_run);                              \
 757         if (ret) {                                                      \
 758                 pr_info("WARN at %s:%d (%u)\n",                         \
 759                 __func__, __LINE__, __x);                               \
 760                 mas_dump(__mas);                                        \
 761                 mt_dump((__mas)->tree, mt_dump_hex);                    \
 762                 pr_info("Pass: %u Run:%u\n",                            \
 763                         atomic_read(&maple_tree_tests_passed),          \
 764                         atomic_read(&maple_tree_tests_run));            \
 765                 dump_stack();                                           \
 766         } else {                                                        \
 767                 atomic_inc(&maple_tree_tests_passed);                   \
 768         }                                                               \
 769         unlikely(ret);                                                  \
 770 })
 771
 772 #define MAS_WR_WARN_ON(__wrmas, __x) ({                                 \
 773         int ret = !!(__x);                                              \
 774         atomic_inc(&maple_tree_tests_run);                              \
 775         if (ret) {                                                      \
 776                 pr_info("WARN at %s:%d (%u)\n",                         \
 777                 __func__, __LINE__, __x);                               \
 778                 mas_wr_dump(__wrmas);                                   \
 779                 mas_dump((__wrmas)->mas);                               \
 780                 mt_dump((__wrmas)->mas->tree, mt_dump_hex);             \
 781                 pr_info("Pass: %u Run:%u\n",                            \
 782                         atomic_read(&maple_tree_tests_passed),          \
 783                         atomic_read(&maple_tree_tests_run));            \
 784                 dump_stack();                                           \
 785         } else {                                                        \
 786                 atomic_inc(&maple_tree_tests_passed);                   \
 787         }                                                               \
 788         unlikely(ret);                                                  \
 789 })
 790 #else
 791 #define MT_BUG_ON(__tree, __x)          BUG_ON(__x)
 792 #define MAS_BUG_ON(__mas, __x)          BUG_ON(__x)
 793 #define MAS_WR_BUG_ON(__mas, __x)       BUG_ON(__x)
 794 #define MT_WARN_ON(__tree, __x)         WARN_ON(__x)
 795 #define MAS_WARN_ON(__mas, __x)         WARN_ON(__x)
 796 #define MAS_WR_WARN_ON(__mas, __x)      WARN_ON(__x)
 797 #endif /* CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE */
 798
 799 #endif /*_LINUX_MAPLE_TREE_H */