Merge tag 'armsoc-soc' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/arm/arm-soc
[linux-2.6-microblaze.git] / lib / bitmap.c
1 /*
2  * lib/bitmap.c
3  * Helper functions for bitmap.h.
4  *
5  * This source code is licensed under the GNU General Public License,
6  * Version 2.  See the file COPYING for more details.
7  */
8 #include <linux/export.h>
9 #include <linux/thread_info.h>
10 #include <linux/ctype.h>
11 #include <linux/errno.h>
12 #include <linux/bitmap.h>
13 #include <linux/bitops.h>
14 #include <linux/bug.h>
15 #include <linux/kernel.h>
16 #include <linux/mm.h>
17 #include <linux/slab.h>
18 #include <linux/string.h>
19 #include <linux/uaccess.h>
20
21 #include <asm/page.h>
22
23 /**
24  * DOC: bitmap introduction
25  *
26  * bitmaps provide an array of bits, implemented using an an
27  * array of unsigned longs.  The number of valid bits in a
28  * given bitmap does _not_ need to be an exact multiple of
29  * BITS_PER_LONG.
30  *
31  * The possible unused bits in the last, partially used word
32  * of a bitmap are 'don't care'.  The implementation makes
33  * no particular effort to keep them zero.  It ensures that
34  * their value will not affect the results of any operation.
35  * The bitmap operations that return Boolean (bitmap_empty,
36  * for example) or scalar (bitmap_weight, for example) results
37  * carefully filter out these unused bits from impacting their
38  * results.
39  *
40  * The byte ordering of bitmaps is more natural on little
41  * endian architectures.  See the big-endian headers
42  * include/asm-ppc64/bitops.h and include/asm-s390/bitops.h
43  * for the best explanations of this ordering.
44  */
45
46 int __bitmap_equal(const unsigned long *bitmap1,
47                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
48 {
49         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
50         for (k = 0; k < lim; ++k)
51                 if (bitmap1[k] != bitmap2[k])
52                         return 0;
53
54         if (bits % BITS_PER_LONG)
55                 if ((bitmap1[k] ^ bitmap2[k]) & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits))
56                         return 0;
57
58         return 1;
59 }
60 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_equal);
61
62 void __bitmap_complement(unsigned long *dst, const unsigned long *src, unsigned int bits)
63 {
64         unsigned int k, lim = BITS_TO_LONGS(bits);
65         for (k = 0; k < lim; ++k)
66                 dst[k] = ~src[k];
67 }
68 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_complement);
69
70 /**
71  * __bitmap_shift_right - logical right shift of the bits in a bitmap
72  *   @dst : destination bitmap
73  *   @src : source bitmap
74  *   @shift : shift by this many bits
75  *   @nbits : bitmap size, in bits
76  *
77  * Shifting right (dividing) means moving bits in the MS -> LS bit
78  * direction.  Zeros are fed into the vacated MS positions and the
79  * LS bits shifted off the bottom are lost.
80  */
81 void __bitmap_shift_right(unsigned long *dst, const unsigned long *src,
82                         unsigned shift, unsigned nbits)
83 {
84         unsigned k, lim = BITS_TO_LONGS(nbits);
85         unsigned off = shift/BITS_PER_LONG, rem = shift % BITS_PER_LONG;
86         unsigned long mask = BITMAP_LAST_WORD_MASK(nbits);
87         for (k = 0; off + k < lim; ++k) {
88                 unsigned long upper, lower;
89
90                 /*
91                  * If shift is not word aligned, take lower rem bits of
92                  * word above and make them the top rem bits of result.
93                  */
94                 if (!rem || off + k + 1 >= lim)
95                         upper = 0;
96                 else {
97                         upper = src[off + k + 1];
98                         if (off + k + 1 == lim - 1)
99                                 upper &= mask;
100                         upper <<= (BITS_PER_LONG - rem);
101                 }
102                 lower = src[off + k];
103                 if (off + k == lim - 1)
104                         lower &= mask;
105                 lower >>= rem;
106                 dst[k] = lower | upper;
107         }
108         if (off)
109                 memset(&dst[lim - off], 0, off*sizeof(unsigned long));
110 }
111 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_shift_right);
112
113
114 /**
115  * __bitmap_shift_left - logical left shift of the bits in a bitmap
116  *   @dst : destination bitmap
117  *   @src : source bitmap
118  *   @shift : shift by this many bits
119  *   @nbits : bitmap size, in bits
120  *
121  * Shifting left (multiplying) means moving bits in the LS -> MS
122  * direction.  Zeros are fed into the vacated LS bit positions
123  * and those MS bits shifted off the top are lost.
124  */
125
126 void __bitmap_shift_left(unsigned long *dst, const unsigned long *src,
127                         unsigned int shift, unsigned int nbits)
128 {
129         int k;
130         unsigned int lim = BITS_TO_LONGS(nbits);
131         unsigned int off = shift/BITS_PER_LONG, rem = shift % BITS_PER_LONG;
132         for (k = lim - off - 1; k >= 0; --k) {
133                 unsigned long upper, lower;
134
135                 /*
136                  * If shift is not word aligned, take upper rem bits of
137                  * word below and make them the bottom rem bits of result.
138                  */
139                 if (rem && k > 0)
140                         lower = src[k - 1] >> (BITS_PER_LONG - rem);
141                 else
142                         lower = 0;
143                 upper = src[k] << rem;
144                 dst[k + off] = lower | upper;
145         }
146         if (off)
147                 memset(dst, 0, off*sizeof(unsigned long));
148 }
149 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_shift_left);
150
151 int __bitmap_and(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
152                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
153 {
154         unsigned int k;
155         unsigned int lim = bits/BITS_PER_LONG;
156         unsigned long result = 0;
157
158         for (k = 0; k < lim; k++)
159                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & bitmap2[k]);
160         if (bits % BITS_PER_LONG)
161                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & bitmap2[k] &
162                            BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits));
163         return result != 0;
164 }
165 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_and);
166
167 void __bitmap_or(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
168                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
169 {
170         unsigned int k;
171         unsigned int nr = BITS_TO_LONGS(bits);
172
173         for (k = 0; k < nr; k++)
174                 dst[k] = bitmap1[k] | bitmap2[k];
175 }
176 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_or);
177
178 void __bitmap_xor(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
179                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
180 {
181         unsigned int k;
182         unsigned int nr = BITS_TO_LONGS(bits);
183
184         for (k = 0; k < nr; k++)
185                 dst[k] = bitmap1[k] ^ bitmap2[k];
186 }
187 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_xor);
188
189 int __bitmap_andnot(unsigned long *dst, const unsigned long *bitmap1,
190                                 const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
191 {
192         unsigned int k;
193         unsigned int lim = bits/BITS_PER_LONG;
194         unsigned long result = 0;
195
196         for (k = 0; k < lim; k++)
197                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & ~bitmap2[k]);
198         if (bits % BITS_PER_LONG)
199                 result |= (dst[k] = bitmap1[k] & ~bitmap2[k] &
200                            BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits));
201         return result != 0;
202 }
203 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_andnot);
204
205 int __bitmap_intersects(const unsigned long *bitmap1,
206                         const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
207 {
208         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
209         for (k = 0; k < lim; ++k)
210                 if (bitmap1[k] & bitmap2[k])
211                         return 1;
212
213         if (bits % BITS_PER_LONG)
214                 if ((bitmap1[k] & bitmap2[k]) & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits))
215                         return 1;
216         return 0;
217 }
218 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_intersects);
219
220 int __bitmap_subset(const unsigned long *bitmap1,
221                     const unsigned long *bitmap2, unsigned int bits)
222 {
223         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
224         for (k = 0; k < lim; ++k)
225                 if (bitmap1[k] & ~bitmap2[k])
226                         return 0;
227
228         if (bits % BITS_PER_LONG)
229                 if ((bitmap1[k] & ~bitmap2[k]) & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits))
230                         return 0;
231         return 1;
232 }
233 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_subset);
234
235 int __bitmap_weight(const unsigned long *bitmap, unsigned int bits)
236 {
237         unsigned int k, lim = bits/BITS_PER_LONG;
238         int w = 0;
239
240         for (k = 0; k < lim; k++)
241                 w += hweight_long(bitmap[k]);
242
243         if (bits % BITS_PER_LONG)
244                 w += hweight_long(bitmap[k] & BITMAP_LAST_WORD_MASK(bits));
245
246         return w;
247 }
248 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_weight);
249
250 void __bitmap_set(unsigned long *map, unsigned int start, int len)
251 {
252         unsigned long *p = map + BIT_WORD(start);
253         const unsigned int size = start + len;
254         int bits_to_set = BITS_PER_LONG - (start % BITS_PER_LONG);
255         unsigned long mask_to_set = BITMAP_FIRST_WORD_MASK(start);
256
257         while (len - bits_to_set >= 0) {
258                 *p |= mask_to_set;
259                 len -= bits_to_set;
260                 bits_to_set = BITS_PER_LONG;
261                 mask_to_set = ~0UL;
262                 p++;
263         }
264         if (len) {
265                 mask_to_set &= BITMAP_LAST_WORD_MASK(size);
266                 *p |= mask_to_set;
267         }
268 }
269 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_set);
270
271 void __bitmap_clear(unsigned long *map, unsigned int start, int len)
272 {
273         unsigned long *p = map + BIT_WORD(start);
274         const unsigned int size = start + len;
275         int bits_to_clear = BITS_PER_LONG - (start % BITS_PER_LONG);
276         unsigned long mask_to_clear = BITMAP_FIRST_WORD_MASK(start);
277
278         while (len - bits_to_clear >= 0) {
279                 *p &= ~mask_to_clear;
280                 len -= bits_to_clear;
281                 bits_to_clear = BITS_PER_LONG;
282                 mask_to_clear = ~0UL;
283                 p++;
284         }
285         if (len) {
286                 mask_to_clear &= BITMAP_LAST_WORD_MASK(size);
287                 *p &= ~mask_to_clear;
288         }
289 }
290 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_clear);
291
292 /**
293  * bitmap_find_next_zero_area_off - find a contiguous aligned zero area
294  * @map: The address to base the search on
295  * @size: The bitmap size in bits
296  * @start: The bitnumber to start searching at
297  * @nr: The number of zeroed bits we're looking for
298  * @align_mask: Alignment mask for zero area
299  * @align_offset: Alignment offset for zero area.
300  *
301  * The @align_mask should be one less than a power of 2; the effect is that
302  * the bit offset of all zero areas this function finds plus @align_offset
303  * is multiple of that power of 2.
304  */
305 unsigned long bitmap_find_next_zero_area_off(unsigned long *map,
306                                              unsigned long size,
307                                              unsigned long start,
308                                              unsigned int nr,
309                                              unsigned long align_mask,
310                                              unsigned long align_offset)
311 {
312         unsigned long index, end, i;
313 again:
314         index = find_next_zero_bit(map, size, start);
315
316         /* Align allocation */
317         index = __ALIGN_MASK(index + align_offset, align_mask) - align_offset;
318
319         end = index + nr;
320         if (end > size)
321                 return end;
322         i = find_next_bit(map, end, index);
323         if (i < end) {
324                 start = i + 1;
325                 goto again;
326         }
327         return index;
328 }
329 EXPORT_SYMBOL(bitmap_find_next_zero_area_off);
330
331 /*
332  * Bitmap printing & parsing functions: first version by Nadia Yvette Chambers,
333  * second version by Paul Jackson, third by Joe Korty.
334  */
335
336 #define CHUNKSZ                         32
337 #define nbits_to_hold_value(val)        fls(val)
338 #define BASEDEC 10              /* fancier cpuset lists input in decimal */
339
340 /**
341  * __bitmap_parse - convert an ASCII hex string into a bitmap.
342  * @buf: pointer to buffer containing string.
343  * @buflen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
344  *    then it must be terminated with a \0.
345  * @is_user: location of buffer, 0 indicates kernel space
346  * @maskp: pointer to bitmap array that will contain result.
347  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits.
348  *
349  * Commas group hex digits into chunks.  Each chunk defines exactly 32
350  * bits of the resultant bitmask.  No chunk may specify a value larger
351  * than 32 bits (%-EOVERFLOW), and if a chunk specifies a smaller value
352  * then leading 0-bits are prepended.  %-EINVAL is returned for illegal
353  * characters and for grouping errors such as "1,,5", ",44", "," and "".
354  * Leading and trailing whitespace accepted, but not embedded whitespace.
355  */
356 int __bitmap_parse(const char *buf, unsigned int buflen,
357                 int is_user, unsigned long *maskp,
358                 int nmaskbits)
359 {
360         int c, old_c, totaldigits, ndigits, nchunks, nbits;
361         u32 chunk;
362         const char __user __force *ubuf = (const char __user __force *)buf;
363
364         bitmap_zero(maskp, nmaskbits);
365
366         nchunks = nbits = totaldigits = c = 0;
367         do {
368                 chunk = 0;
369                 ndigits = totaldigits;
370
371                 /* Get the next chunk of the bitmap */
372                 while (buflen) {
373                         old_c = c;
374                         if (is_user) {
375                                 if (__get_user(c, ubuf++))
376                                         return -EFAULT;
377                         }
378                         else
379                                 c = *buf++;
380                         buflen--;
381                         if (isspace(c))
382                                 continue;
383
384                         /*
385                          * If the last character was a space and the current
386                          * character isn't '\0', we've got embedded whitespace.
387                          * This is a no-no, so throw an error.
388                          */
389                         if (totaldigits && c && isspace(old_c))
390                                 return -EINVAL;
391
392                         /* A '\0' or a ',' signal the end of the chunk */
393                         if (c == '\0' || c == ',')
394                                 break;
395
396                         if (!isxdigit(c))
397                                 return -EINVAL;
398
399                         /*
400                          * Make sure there are at least 4 free bits in 'chunk'.
401                          * If not, this hexdigit will overflow 'chunk', so
402                          * throw an error.
403                          */
404                         if (chunk & ~((1UL << (CHUNKSZ - 4)) - 1))
405                                 return -EOVERFLOW;
406
407                         chunk = (chunk << 4) | hex_to_bin(c);
408                         totaldigits++;
409                 }
410                 if (ndigits == totaldigits)
411                         return -EINVAL;
412                 if (nchunks == 0 && chunk == 0)
413                         continue;
414
415                 __bitmap_shift_left(maskp, maskp, CHUNKSZ, nmaskbits);
416                 *maskp |= chunk;
417                 nchunks++;
418                 nbits += (nchunks == 1) ? nbits_to_hold_value(chunk) : CHUNKSZ;
419                 if (nbits > nmaskbits)
420                         return -EOVERFLOW;
421         } while (buflen && c == ',');
422
423         return 0;
424 }
425 EXPORT_SYMBOL(__bitmap_parse);
426
427 /**
428  * bitmap_parse_user - convert an ASCII hex string in a user buffer into a bitmap
429  *
430  * @ubuf: pointer to user buffer containing string.
431  * @ulen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
432  *    then it must be terminated with a \0.
433  * @maskp: pointer to bitmap array that will contain result.
434  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits.
435  *
436  * Wrapper for __bitmap_parse(), providing it with user buffer.
437  *
438  * We cannot have this as an inline function in bitmap.h because it needs
439  * linux/uaccess.h to get the access_ok() declaration and this causes
440  * cyclic dependencies.
441  */
442 int bitmap_parse_user(const char __user *ubuf,
443                         unsigned int ulen, unsigned long *maskp,
444                         int nmaskbits)
445 {
446         if (!access_ok(VERIFY_READ, ubuf, ulen))
447                 return -EFAULT;
448         return __bitmap_parse((const char __force *)ubuf,
449                                 ulen, 1, maskp, nmaskbits);
450
451 }
452 EXPORT_SYMBOL(bitmap_parse_user);
453
454 /**
455  * bitmap_print_to_pagebuf - convert bitmap to list or hex format ASCII string
456  * @list: indicates whether the bitmap must be list
457  * @buf: page aligned buffer into which string is placed
458  * @maskp: pointer to bitmap to convert
459  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits
460  *
461  * Output format is a comma-separated list of decimal numbers and
462  * ranges if list is specified or hex digits grouped into comma-separated
463  * sets of 8 digits/set. Returns the number of characters written to buf.
464  *
465  * It is assumed that @buf is a pointer into a PAGE_SIZE, page-aligned
466  * area and that sufficient storage remains at @buf to accommodate the
467  * bitmap_print_to_pagebuf() output. Returns the number of characters
468  * actually printed to @buf, excluding terminating '\0'.
469  */
470 int bitmap_print_to_pagebuf(bool list, char *buf, const unsigned long *maskp,
471                             int nmaskbits)
472 {
473         ptrdiff_t len = PAGE_SIZE - offset_in_page(buf);
474
475         return list ? scnprintf(buf, len, "%*pbl\n", nmaskbits, maskp) :
476                       scnprintf(buf, len, "%*pb\n", nmaskbits, maskp);
477 }
478 EXPORT_SYMBOL(bitmap_print_to_pagebuf);
479
480 /**
481  * __bitmap_parselist - convert list format ASCII string to bitmap
482  * @buf: read nul-terminated user string from this buffer
483  * @buflen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
484  *    then it must be terminated with a \0.
485  * @is_user: location of buffer, 0 indicates kernel space
486  * @maskp: write resulting mask here
487  * @nmaskbits: number of bits in mask to be written
488  *
489  * Input format is a comma-separated list of decimal numbers and
490  * ranges.  Consecutively set bits are shown as two hyphen-separated
491  * decimal numbers, the smallest and largest bit numbers set in
492  * the range.
493  * Optionally each range can be postfixed to denote that only parts of it
494  * should be set. The range will divided to groups of specific size.
495  * From each group will be used only defined amount of bits.
496  * Syntax: range:used_size/group_size
497  * Example: 0-1023:2/256 ==> 0,1,256,257,512,513,768,769
498  *
499  * Returns: 0 on success, -errno on invalid input strings. Error values:
500  *
501  *   - ``-EINVAL``: second number in range smaller than first
502  *   - ``-EINVAL``: invalid character in string
503  *   - ``-ERANGE``: bit number specified too large for mask
504  */
505 static int __bitmap_parselist(const char *buf, unsigned int buflen,
506                 int is_user, unsigned long *maskp,
507                 int nmaskbits)
508 {
509         unsigned int a, b, old_a, old_b;
510         unsigned int group_size, used_size, off;
511         int c, old_c, totaldigits, ndigits;
512         const char __user __force *ubuf = (const char __user __force *)buf;
513         int at_start, in_range, in_partial_range;
514
515         totaldigits = c = 0;
516         old_a = old_b = 0;
517         group_size = used_size = 0;
518         bitmap_zero(maskp, nmaskbits);
519         do {
520                 at_start = 1;
521                 in_range = 0;
522                 in_partial_range = 0;
523                 a = b = 0;
524                 ndigits = totaldigits;
525
526                 /* Get the next cpu# or a range of cpu#'s */
527                 while (buflen) {
528                         old_c = c;
529                         if (is_user) {
530                                 if (__get_user(c, ubuf++))
531                                         return -EFAULT;
532                         } else
533                                 c = *buf++;
534                         buflen--;
535                         if (isspace(c))
536                                 continue;
537
538                         /* A '\0' or a ',' signal the end of a cpu# or range */
539                         if (c == '\0' || c == ',')
540                                 break;
541                         /*
542                         * whitespaces between digits are not allowed,
543                         * but it's ok if whitespaces are on head or tail.
544                         * when old_c is whilespace,
545                         * if totaldigits == ndigits, whitespace is on head.
546                         * if whitespace is on tail, it should not run here.
547                         * as c was ',' or '\0',
548                         * the last code line has broken the current loop.
549                         */
550                         if ((totaldigits != ndigits) && isspace(old_c))
551                                 return -EINVAL;
552
553                         if (c == '/') {
554                                 used_size = a;
555                                 at_start = 1;
556                                 in_range = 0;
557                                 a = b = 0;
558                                 continue;
559                         }
560
561                         if (c == ':') {
562                                 old_a = a;
563                                 old_b = b;
564                                 at_start = 1;
565                                 in_range = 0;
566                                 in_partial_range = 1;
567                                 a = b = 0;
568                                 continue;
569                         }
570
571                         if (c == '-') {
572                                 if (at_start || in_range)
573                                         return -EINVAL;
574                                 b = 0;
575                                 in_range = 1;
576                                 at_start = 1;
577                                 continue;
578                         }
579
580                         if (!isdigit(c))
581                                 return -EINVAL;
582
583                         b = b * 10 + (c - '0');
584                         if (!in_range)
585                                 a = b;
586                         at_start = 0;
587                         totaldigits++;
588                 }
589                 if (ndigits == totaldigits)
590                         continue;
591                 if (in_partial_range) {
592                         group_size = a;
593                         a = old_a;
594                         b = old_b;
595                         old_a = old_b = 0;
596                 } else {
597                         used_size = group_size = b - a + 1;
598                 }
599                 /* if no digit is after '-', it's wrong*/
600                 if (at_start && in_range)
601                         return -EINVAL;
602                 if (!(a <= b) || group_size == 0 || !(used_size <= group_size))
603                         return -EINVAL;
604                 if (b >= nmaskbits)
605                         return -ERANGE;
606                 while (a <= b) {
607                         off = min(b - a + 1, used_size);
608                         bitmap_set(maskp, a, off);
609                         a += group_size;
610                 }
611         } while (buflen && c == ',');
612         return 0;
613 }
614
615 int bitmap_parselist(const char *bp, unsigned long *maskp, int nmaskbits)
616 {
617         char *nl  = strchrnul(bp, '\n');
618         int len = nl - bp;
619
620         return __bitmap_parselist(bp, len, 0, maskp, nmaskbits);
621 }
622 EXPORT_SYMBOL(bitmap_parselist);
623
624
625 /**
626  * bitmap_parselist_user()
627  *
628  * @ubuf: pointer to user buffer containing string.
629  * @ulen: buffer size in bytes.  If string is smaller than this
630  *    then it must be terminated with a \0.
631  * @maskp: pointer to bitmap array that will contain result.
632  * @nmaskbits: size of bitmap, in bits.
633  *
634  * Wrapper for bitmap_parselist(), providing it with user buffer.
635  *
636  * We cannot have this as an inline function in bitmap.h because it needs
637  * linux/uaccess.h to get the access_ok() declaration and this causes
638  * cyclic dependencies.
639  */
640 int bitmap_parselist_user(const char __user *ubuf,
641                         unsigned int ulen, unsigned long *maskp,
642                         int nmaskbits)
643 {
644         if (!access_ok(VERIFY_READ, ubuf, ulen))
645                 return -EFAULT;
646         return __bitmap_parselist((const char __force *)ubuf,
647                                         ulen, 1, maskp, nmaskbits);
648 }
649 EXPORT_SYMBOL(bitmap_parselist_user);
650
651
652 /**
653  * bitmap_pos_to_ord - find ordinal of set bit at given position in bitmap
654  *      @buf: pointer to a bitmap
655  *      @pos: a bit position in @buf (0 <= @pos < @nbits)
656  *      @nbits: number of valid bit positions in @buf
657  *
658  * Map the bit at position @pos in @buf (of length @nbits) to the
659  * ordinal of which set bit it is.  If it is not set or if @pos
660  * is not a valid bit position, map to -1.
661  *
662  * If for example, just bits 4 through 7 are set in @buf, then @pos
663  * values 4 through 7 will get mapped to 0 through 3, respectively,
664  * and other @pos values will get mapped to -1.  When @pos value 7
665  * gets mapped to (returns) @ord value 3 in this example, that means
666  * that bit 7 is the 3rd (starting with 0th) set bit in @buf.
667  *
668  * The bit positions 0 through @bits are valid positions in @buf.
669  */
670 static int bitmap_pos_to_ord(const unsigned long *buf, unsigned int pos, unsigned int nbits)
671 {
672         if (pos >= nbits || !test_bit(pos, buf))
673                 return -1;
674
675         return __bitmap_weight(buf, pos);
676 }
677
678 /**
679  * bitmap_ord_to_pos - find position of n-th set bit in bitmap
680  *      @buf: pointer to bitmap
681  *      @ord: ordinal bit position (n-th set bit, n >= 0)
682  *      @nbits: number of valid bit positions in @buf
683  *
684  * Map the ordinal offset of bit @ord in @buf to its position in @buf.
685  * Value of @ord should be in range 0 <= @ord < weight(buf). If @ord
686  * >= weight(buf), returns @nbits.
687  *
688  * If for example, just bits 4 through 7 are set in @buf, then @ord
689  * values 0 through 3 will get mapped to 4 through 7, respectively,
690  * and all other @ord values returns @nbits.  When @ord value 3
691  * gets mapped to (returns) @pos value 7 in this example, that means
692  * that the 3rd set bit (starting with 0th) is at position 7 in @buf.
693  *
694  * The bit positions 0 through @nbits-1 are valid positions in @buf.
695  */
696 unsigned int bitmap_ord_to_pos(const unsigned long *buf, unsigned int ord, unsigned int nbits)
697 {
698         unsigned int pos;
699
700         for (pos = find_first_bit(buf, nbits);
701              pos < nbits && ord;
702              pos = find_next_bit(buf, nbits, pos + 1))
703                 ord--;
704
705         return pos;
706 }
707
708 /**
709  * bitmap_remap - Apply map defined by a pair of bitmaps to another bitmap
710  *      @dst: remapped result
711  *      @src: subset to be remapped
712  *      @old: defines domain of map
713  *      @new: defines range of map
714  *      @nbits: number of bits in each of these bitmaps
715  *
716  * Let @old and @new define a mapping of bit positions, such that
717  * whatever position is held by the n-th set bit in @old is mapped
718  * to the n-th set bit in @new.  In the more general case, allowing
719  * for the possibility that the weight 'w' of @new is less than the
720  * weight of @old, map the position of the n-th set bit in @old to
721  * the position of the m-th set bit in @new, where m == n % w.
722  *
723  * If either of the @old and @new bitmaps are empty, or if @src and
724  * @dst point to the same location, then this routine copies @src
725  * to @dst.
726  *
727  * The positions of unset bits in @old are mapped to themselves
728  * (the identify map).
729  *
730  * Apply the above specified mapping to @src, placing the result in
731  * @dst, clearing any bits previously set in @dst.
732  *
733  * For example, lets say that @old has bits 4 through 7 set, and
734  * @new has bits 12 through 15 set.  This defines the mapping of bit
735  * position 4 to 12, 5 to 13, 6 to 14 and 7 to 15, and of all other
736  * bit positions unchanged.  So if say @src comes into this routine
737  * with bits 1, 5 and 7 set, then @dst should leave with bits 1,
738  * 13 and 15 set.
739  */
740 void bitmap_remap(unsigned long *dst, const unsigned long *src,
741                 const unsigned long *old, const unsigned long *new,
742                 unsigned int nbits)
743 {
744         unsigned int oldbit, w;
745
746         if (dst == src)         /* following doesn't handle inplace remaps */
747                 return;
748         bitmap_zero(dst, nbits);
749
750         w = bitmap_weight(new, nbits);
751         for_each_set_bit(oldbit, src, nbits) {
752                 int n = bitmap_pos_to_ord(old, oldbit, nbits);
753
754                 if (n < 0 || w == 0)
755                         set_bit(oldbit, dst);   /* identity map */
756                 else
757                         set_bit(bitmap_ord_to_pos(new, n % w, nbits), dst);
758         }
759 }
760 EXPORT_SYMBOL(bitmap_remap);
761
762 /**
763  * bitmap_bitremap - Apply map defined by a pair of bitmaps to a single bit
764  *      @oldbit: bit position to be mapped
765  *      @old: defines domain of map
766  *      @new: defines range of map
767  *      @bits: number of bits in each of these bitmaps
768  *
769  * Let @old and @new define a mapping of bit positions, such that
770  * whatever position is held by the n-th set bit in @old is mapped
771  * to the n-th set bit in @new.  In the more general case, allowing
772  * for the possibility that the weight 'w' of @new is less than the
773  * weight of @old, map the position of the n-th set bit in @old to
774  * the position of the m-th set bit in @new, where m == n % w.
775  *
776  * The positions of unset bits in @old are mapped to themselves
777  * (the identify map).
778  *
779  * Apply the above specified mapping to bit position @oldbit, returning
780  * the new bit position.
781  *
782  * For example, lets say that @old has bits 4 through 7 set, and
783  * @new has bits 12 through 15 set.  This defines the mapping of bit
784  * position 4 to 12, 5 to 13, 6 to 14 and 7 to 15, and of all other
785  * bit positions unchanged.  So if say @oldbit is 5, then this routine
786  * returns 13.
787  */
788 int bitmap_bitremap(int oldbit, const unsigned long *old,
789                                 const unsigned long *new, int bits)
790 {
791         int w = bitmap_weight(new, bits);
792         int n = bitmap_pos_to_ord(old, oldbit, bits);
793         if (n < 0 || w == 0)
794                 return oldbit;
795         else
796                 return bitmap_ord_to_pos(new, n % w, bits);
797 }
798 EXPORT_SYMBOL(bitmap_bitremap);
799
800 /**
801  * bitmap_onto - translate one bitmap relative to another
802  *      @dst: resulting translated bitmap
803  *      @orig: original untranslated bitmap
804  *      @relmap: bitmap relative to which translated
805  *      @bits: number of bits in each of these bitmaps
806  *
807  * Set the n-th bit of @dst iff there exists some m such that the
808  * n-th bit of @relmap is set, the m-th bit of @orig is set, and
809  * the n-th bit of @relmap is also the m-th _set_ bit of @relmap.
810  * (If you understood the previous sentence the first time your
811  * read it, you're overqualified for your current job.)
812  *
813  * In other words, @orig is mapped onto (surjectively) @dst,
814  * using the map { <n, m> | the n-th bit of @relmap is the
815  * m-th set bit of @relmap }.
816  *
817  * Any set bits in @orig above bit number W, where W is the
818  * weight of (number of set bits in) @relmap are mapped nowhere.
819  * In particular, if for all bits m set in @orig, m >= W, then
820  * @dst will end up empty.  In situations where the possibility
821  * of such an empty result is not desired, one way to avoid it is
822  * to use the bitmap_fold() operator, below, to first fold the
823  * @orig bitmap over itself so that all its set bits x are in the
824  * range 0 <= x < W.  The bitmap_fold() operator does this by
825  * setting the bit (m % W) in @dst, for each bit (m) set in @orig.
826  *
827  * Example [1] for bitmap_onto():
828  *  Let's say @relmap has bits 30-39 set, and @orig has bits
829  *  1, 3, 5, 7, 9 and 11 set.  Then on return from this routine,
830  *  @dst will have bits 31, 33, 35, 37 and 39 set.
831  *
832  *  When bit 0 is set in @orig, it means turn on the bit in
833  *  @dst corresponding to whatever is the first bit (if any)
834  *  that is turned on in @relmap.  Since bit 0 was off in the
835  *  above example, we leave off that bit (bit 30) in @dst.
836  *
837  *  When bit 1 is set in @orig (as in the above example), it
838  *  means turn on the bit in @dst corresponding to whatever
839  *  is the second bit that is turned on in @relmap.  The second
840  *  bit in @relmap that was turned on in the above example was
841  *  bit 31, so we turned on bit 31 in @dst.
842  *
843  *  Similarly, we turned on bits 33, 35, 37 and 39 in @dst,
844  *  because they were the 4th, 6th, 8th and 10th set bits
845  *  set in @relmap, and the 4th, 6th, 8th and 10th bits of
846  *  @orig (i.e. bits 3, 5, 7 and 9) were also set.
847  *
848  *  When bit 11 is set in @orig, it means turn on the bit in
849  *  @dst corresponding to whatever is the twelfth bit that is
850  *  turned on in @relmap.  In the above example, there were
851  *  only ten bits turned on in @relmap (30..39), so that bit
852  *  11 was set in @orig had no affect on @dst.
853  *
854  * Example [2] for bitmap_fold() + bitmap_onto():
855  *  Let's say @relmap has these ten bits set::
856  *
857  *              40 41 42 43 45 48 53 61 74 95
858  *
859  *  (for the curious, that's 40 plus the first ten terms of the
860  *  Fibonacci sequence.)
861  *
862  *  Further lets say we use the following code, invoking
863  *  bitmap_fold() then bitmap_onto, as suggested above to
864  *  avoid the possibility of an empty @dst result::
865  *
866  *      unsigned long *tmp;     // a temporary bitmap's bits
867  *
868  *      bitmap_fold(tmp, orig, bitmap_weight(relmap, bits), bits);
869  *      bitmap_onto(dst, tmp, relmap, bits);
870  *
871  *  Then this table shows what various values of @dst would be, for
872  *  various @orig's.  I list the zero-based positions of each set bit.
873  *  The tmp column shows the intermediate result, as computed by
874  *  using bitmap_fold() to fold the @orig bitmap modulo ten
875  *  (the weight of @relmap):
876  *
877  *      =============== ============== =================
878  *      @orig           tmp            @dst
879  *      0                0             40
880  *      1                1             41
881  *      9                9             95
882  *      10               0             40 [#f1]_
883  *      1 3 5 7          1 3 5 7       41 43 48 61
884  *      0 1 2 3 4        0 1 2 3 4     40 41 42 43 45
885  *      0 9 18 27        0 9 8 7       40 61 74 95
886  *      0 10 20 30       0             40
887  *      0 11 22 33       0 1 2 3       40 41 42 43
888  *      0 12 24 36       0 2 4 6       40 42 45 53
889  *      78 102 211       1 2 8         41 42 74 [#f1]_
890  *      =============== ============== =================
891  *
892  * .. [#f1]
893  *
894  *     For these marked lines, if we hadn't first done bitmap_fold()
895  *     into tmp, then the @dst result would have been empty.
896  *
897  * If either of @orig or @relmap is empty (no set bits), then @dst
898  * will be returned empty.
899  *
900  * If (as explained above) the only set bits in @orig are in positions
901  * m where m >= W, (where W is the weight of @relmap) then @dst will
902  * once again be returned empty.
903  *
904  * All bits in @dst not set by the above rule are cleared.
905  */
906 void bitmap_onto(unsigned long *dst, const unsigned long *orig,
907                         const unsigned long *relmap, unsigned int bits)
908 {
909         unsigned int n, m;      /* same meaning as in above comment */
910
911         if (dst == orig)        /* following doesn't handle inplace mappings */
912                 return;
913         bitmap_zero(dst, bits);
914
915         /*
916          * The following code is a more efficient, but less
917          * obvious, equivalent to the loop:
918          *      for (m = 0; m < bitmap_weight(relmap, bits); m++) {
919          *              n = bitmap_ord_to_pos(orig, m, bits);
920          *              if (test_bit(m, orig))
921          *                      set_bit(n, dst);
922          *      }
923          */
924
925         m = 0;
926         for_each_set_bit(n, relmap, bits) {
927                 /* m == bitmap_pos_to_ord(relmap, n, bits) */
928                 if (test_bit(m, orig))
929                         set_bit(n, dst);
930                 m++;
931         }
932 }
933 EXPORT_SYMBOL(bitmap_onto);
934
935 /**
936  * bitmap_fold - fold larger bitmap into smaller, modulo specified size
937  *      @dst: resulting smaller bitmap
938  *      @orig: original larger bitmap
939  *      @sz: specified size
940  *      @nbits: number of bits in each of these bitmaps
941  *
942  * For each bit oldbit in @orig, set bit oldbit mod @sz in @dst.
943  * Clear all other bits in @dst.  See further the comment and
944  * Example [2] for bitmap_onto() for why and how to use this.
945  */
946 void bitmap_fold(unsigned long *dst, const unsigned long *orig,
947                         unsigned int sz, unsigned int nbits)
948 {
949         unsigned int oldbit;
950
951         if (dst == orig)        /* following doesn't handle inplace mappings */
952                 return;
953         bitmap_zero(dst, nbits);
954
955         for_each_set_bit(oldbit, orig, nbits)
956                 set_bit(oldbit % sz, dst);
957 }
958 EXPORT_SYMBOL(bitmap_fold);
959
960 /*
961  * Common code for bitmap_*_region() routines.
962  *      bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
963  *      pos: the beginning of the region
964  *      order: region size (log base 2 of number of bits)
965  *      reg_op: operation(s) to perform on that region of bitmap
966  *
967  * Can set, verify and/or release a region of bits in a bitmap,
968  * depending on which combination of REG_OP_* flag bits is set.
969  *
970  * A region of a bitmap is a sequence of bits in the bitmap, of
971  * some size '1 << order' (a power of two), aligned to that same
972  * '1 << order' power of two.
973  *
974  * Returns 1 if REG_OP_ISFREE succeeds (region is all zero bits).
975  * Returns 0 in all other cases and reg_ops.
976  */
977
978 enum {
979         REG_OP_ISFREE,          /* true if region is all zero bits */
980         REG_OP_ALLOC,           /* set all bits in region */
981         REG_OP_RELEASE,         /* clear all bits in region */
982 };
983
984 static int __reg_op(unsigned long *bitmap, unsigned int pos, int order, int reg_op)
985 {
986         int nbits_reg;          /* number of bits in region */
987         int index;              /* index first long of region in bitmap */
988         int offset;             /* bit offset region in bitmap[index] */
989         int nlongs_reg;         /* num longs spanned by region in bitmap */
990         int nbitsinlong;        /* num bits of region in each spanned long */
991         unsigned long mask;     /* bitmask for one long of region */
992         int i;                  /* scans bitmap by longs */
993         int ret = 0;            /* return value */
994
995         /*
996          * Either nlongs_reg == 1 (for small orders that fit in one long)
997          * or (offset == 0 && mask == ~0UL) (for larger multiword orders.)
998          */
999         nbits_reg = 1 << order;
1000         index = pos / BITS_PER_LONG;
1001         offset = pos - (index * BITS_PER_LONG);
1002         nlongs_reg = BITS_TO_LONGS(nbits_reg);
1003         nbitsinlong = min(nbits_reg,  BITS_PER_LONG);
1004
1005         /*
1006          * Can't do "mask = (1UL << nbitsinlong) - 1", as that
1007          * overflows if nbitsinlong == BITS_PER_LONG.
1008          */
1009         mask = (1UL << (nbitsinlong - 1));
1010         mask += mask - 1;
1011         mask <<= offset;
1012
1013         switch (reg_op) {
1014         case REG_OP_ISFREE:
1015                 for (i = 0; i < nlongs_reg; i++) {
1016                         if (bitmap[index + i] & mask)
1017                                 goto done;
1018                 }
1019                 ret = 1;        /* all bits in region free (zero) */
1020                 break;
1021
1022         case REG_OP_ALLOC:
1023                 for (i = 0; i < nlongs_reg; i++)
1024                         bitmap[index + i] |= mask;
1025                 break;
1026
1027         case REG_OP_RELEASE:
1028                 for (i = 0; i < nlongs_reg; i++)
1029                         bitmap[index + i] &= ~mask;
1030                 break;
1031         }
1032 done:
1033         return ret;
1034 }
1035
1036 /**
1037  * bitmap_find_free_region - find a contiguous aligned mem region
1038  *      @bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
1039  *      @bits: number of bits in the bitmap
1040  *      @order: region size (log base 2 of number of bits) to find
1041  *
1042  * Find a region of free (zero) bits in a @bitmap of @bits bits and
1043  * allocate them (set them to one).  Only consider regions of length
1044  * a power (@order) of two, aligned to that power of two, which
1045  * makes the search algorithm much faster.
1046  *
1047  * Return the bit offset in bitmap of the allocated region,
1048  * or -errno on failure.
1049  */
1050 int bitmap_find_free_region(unsigned long *bitmap, unsigned int bits, int order)
1051 {
1052         unsigned int pos, end;          /* scans bitmap by regions of size order */
1053
1054         for (pos = 0 ; (end = pos + (1U << order)) <= bits; pos = end) {
1055                 if (!__reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ISFREE))
1056                         continue;
1057                 __reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ALLOC);
1058                 return pos;
1059         }
1060         return -ENOMEM;
1061 }
1062 EXPORT_SYMBOL(bitmap_find_free_region);
1063
1064 /**
1065  * bitmap_release_region - release allocated bitmap region
1066  *      @bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
1067  *      @pos: beginning of bit region to release
1068  *      @order: region size (log base 2 of number of bits) to release
1069  *
1070  * This is the complement to __bitmap_find_free_region() and releases
1071  * the found region (by clearing it in the bitmap).
1072  *
1073  * No return value.
1074  */
1075 void bitmap_release_region(unsigned long *bitmap, unsigned int pos, int order)
1076 {
1077         __reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_RELEASE);
1078 }
1079 EXPORT_SYMBOL(bitmap_release_region);
1080
1081 /**
1082  * bitmap_allocate_region - allocate bitmap region
1083  *      @bitmap: array of unsigned longs corresponding to the bitmap
1084  *      @pos: beginning of bit region to allocate
1085  *      @order: region size (log base 2 of number of bits) to allocate
1086  *
1087  * Allocate (set bits in) a specified region of a bitmap.
1088  *
1089  * Return 0 on success, or %-EBUSY if specified region wasn't
1090  * free (not all bits were zero).
1091  */
1092 int bitmap_allocate_region(unsigned long *bitmap, unsigned int pos, int order)
1093 {
1094         if (!__reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ISFREE))
1095                 return -EBUSY;
1096         return __reg_op(bitmap, pos, order, REG_OP_ALLOC);
1097 }
1098 EXPORT_SYMBOL(bitmap_allocate_region);
1099
1100 /**
1101  * bitmap_copy_le - copy a bitmap, putting the bits into little-endian order.
1102  * @dst:   destination buffer
1103  * @src:   bitmap to copy
1104  * @nbits: number of bits in the bitmap
1105  *
1106  * Require nbits % BITS_PER_LONG == 0.
1107  */
1108 #ifdef __BIG_ENDIAN
1109 void bitmap_copy_le(unsigned long *dst, const unsigned long *src, unsigned int nbits)
1110 {
1111         unsigned int i;
1112
1113         for (i = 0; i < nbits/BITS_PER_LONG; i++) {
1114                 if (BITS_PER_LONG == 64)
1115                         dst[i] = cpu_to_le64(src[i]);
1116                 else
1117                         dst[i] = cpu_to_le32(src[i]);
1118         }
1119 }
1120 EXPORT_SYMBOL(bitmap_copy_le);
1121 #endif
1122
1123 unsigned long *bitmap_alloc(unsigned int nbits, gfp_t flags)
1124 {
1125         return kmalloc_array(BITS_TO_LONGS(nbits), sizeof(unsigned long),
1126                              flags);
1127 }
1128 EXPORT_SYMBOL(bitmap_alloc);
1129
1130 unsigned long *bitmap_zalloc(unsigned int nbits, gfp_t flags)
1131 {
1132         return bitmap_alloc(nbits, flags | __GFP_ZERO);
1133 }
1134 EXPORT_SYMBOL(bitmap_zalloc);
1135
1136 void bitmap_free(const unsigned long *bitmap)
1137 {
1138         kfree(bitmap);
1139 }
1140 EXPORT_SYMBOL(bitmap_free);
1141
1142 #if BITS_PER_LONG == 64
1143 /**
1144  * bitmap_from_arr32 - copy the contents of u32 array of bits to bitmap
1145  *      @bitmap: array of unsigned longs, the destination bitmap
1146  *      @buf: array of u32 (in host byte order), the source bitmap
1147  *      @nbits: number of bits in @bitmap
1148  */
1149 void bitmap_from_arr32(unsigned long *bitmap, const u32 *buf, unsigned int nbits)
1150 {
1151         unsigned int i, halfwords;
1152
1153         halfwords = DIV_ROUND_UP(nbits, 32);
1154         for (i = 0; i < halfwords; i++) {
1155                 bitmap[i/2] = (unsigned long) buf[i];
1156                 if (++i < halfwords)
1157                         bitmap[i/2] |= ((unsigned long) buf[i]) << 32;
1158         }
1159
1160         /* Clear tail bits in last word beyond nbits. */
1161         if (nbits % BITS_PER_LONG)
1162                 bitmap[(halfwords - 1) / 2] &= BITMAP_LAST_WORD_MASK(nbits);
1163 }
1164 EXPORT_SYMBOL(bitmap_from_arr32);
1165
1166 /**
1167  * bitmap_to_arr32 - copy the contents of bitmap to a u32 array of bits
1168  *      @buf: array of u32 (in host byte order), the dest bitmap
1169  *      @bitmap: array of unsigned longs, the source bitmap
1170  *      @nbits: number of bits in @bitmap
1171  */
1172 void bitmap_to_arr32(u32 *buf, const unsigned long *bitmap, unsigned int nbits)
1173 {
1174         unsigned int i, halfwords;
1175
1176         halfwords = DIV_ROUND_UP(nbits, 32);
1177         for (i = 0; i < halfwords; i++) {
1178                 buf[i] = (u32) (bitmap[i/2] & UINT_MAX);
1179                 if (++i < halfwords)
1180                         buf[i] = (u32) (bitmap[i/2] >> 32);
1181         }
1182
1183         /* Clear tail bits in last element of array beyond nbits. */
1184         if (nbits % BITS_PER_LONG)
1185                 buf[halfwords - 1] &= (u32) (UINT_MAX >> ((-nbits) & 31));
1186 }
1187 EXPORT_SYMBOL(bitmap_to_arr32);
1188
1189 #endif