maple_tree: clean up mas_dfs_postorder()
[linux-2.6-microblaze.git] / lib / maple_tree.c
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
2 /*
3  * Maple Tree implementation
4  * Copyright (c) 2018-2022 Oracle Corporation
5  * Authors: Liam R. Howlett <Liam.Howlett@oracle.com>
6  *          Matthew Wilcox <willy@infradead.org>
7  */
8
9 /*
10  * DOC: Interesting implementation details of the Maple Tree
11  *
12  * Each node type has a number of slots for entries and a number of slots for
13  * pivots.  In the case of dense nodes, the pivots are implied by the position
14  * and are simply the slot index + the minimum of the node.
15  *
16  * In regular B-Tree terms, pivots are called keys.  The term pivot is used to
17  * indicate that the tree is specifying ranges,  Pivots may appear in the
18  * subtree with an entry attached to the value where as keys are unique to a
19  * specific position of a B-tree.  Pivot values are inclusive of the slot with
20  * the same index.
21  *
22  *
23  * The following illustrates the layout of a range64 nodes slots and pivots.
24  *
25  *
26  *  Slots -> | 0 | 1 | 2 | ... | 12 | 13 | 14 | 15 |
27  *           ┬   ┬   ┬   ┬     ┬    ┬    ┬    ┬    ┬
28  *           │   │   │   │     │    │    │    │    └─ Implied maximum
29  *           │   │   │   │     │    │    │    └─ Pivot 14
30  *           │   │   │   │     │    │    └─ Pivot 13
31  *           │   │   │   │     │    └─ Pivot 12
32  *           │   │   │   │     └─ Pivot 11
33  *           │   │   │   └─ Pivot 2
34  *           │   │   └─ Pivot 1
35  *           │   └─ Pivot 0
36  *           └─  Implied minimum
37  *
38  * Slot contents:
39  *  Internal (non-leaf) nodes contain pointers to other nodes.
40  *  Leaf nodes contain entries.
41  *
42  * The location of interest is often referred to as an offset.  All offsets have
43  * a slot, but the last offset has an implied pivot from the node above (or
44  * UINT_MAX for the root node.
45  *
46  * Ranges complicate certain write activities.  When modifying any of
47  * the B-tree variants, it is known that one entry will either be added or
48  * deleted.  When modifying the Maple Tree, one store operation may overwrite
49  * the entire data set, or one half of the tree, or the middle half of the tree.
50  *
51  */
52
53
54 #include <linux/maple_tree.h>
55 #include <linux/xarray.h>
56 #include <linux/types.h>
57 #include <linux/export.h>
58 #include <linux/slab.h>
59 #include <linux/limits.h>
60 #include <asm/barrier.h>
61
62 #define CREATE_TRACE_POINTS
63 #include <trace/events/maple_tree.h>
64
65 #define MA_ROOT_PARENT 1
66
67 /*
68  * Maple state flags
69  * * MA_STATE_BULK              - Bulk insert mode
70  * * MA_STATE_REBALANCE         - Indicate a rebalance during bulk insert
71  * * MA_STATE_PREALLOC          - Preallocated nodes, WARN_ON allocation
72  */
73 #define MA_STATE_BULK           1
74 #define MA_STATE_REBALANCE      2
75 #define MA_STATE_PREALLOC       4
76
77 #define ma_parent_ptr(x) ((struct maple_pnode *)(x))
78 #define ma_mnode_ptr(x) ((struct maple_node *)(x))
79 #define ma_enode_ptr(x) ((struct maple_enode *)(x))
80 static struct kmem_cache *maple_node_cache;
81
82 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
83 static const unsigned long mt_max[] = {
84         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS,
85         [maple_leaf_64]         = ULONG_MAX,
86         [maple_range_64]        = ULONG_MAX,
87         [maple_arange_64]       = ULONG_MAX,
88 };
89 #define mt_node_max(x) mt_max[mte_node_type(x)]
90 #endif
91
92 static const unsigned char mt_slots[] = {
93         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS,
94         [maple_leaf_64]         = MAPLE_RANGE64_SLOTS,
95         [maple_range_64]        = MAPLE_RANGE64_SLOTS,
96         [maple_arange_64]       = MAPLE_ARANGE64_SLOTS,
97 };
98 #define mt_slot_count(x) mt_slots[mte_node_type(x)]
99
100 static const unsigned char mt_pivots[] = {
101         [maple_dense]           = 0,
102         [maple_leaf_64]         = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1,
103         [maple_range_64]        = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1,
104         [maple_arange_64]       = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1,
105 };
106 #define mt_pivot_count(x) mt_pivots[mte_node_type(x)]
107
108 static const unsigned char mt_min_slots[] = {
109         [maple_dense]           = MAPLE_NODE_SLOTS / 2,
110         [maple_leaf_64]         = (MAPLE_RANGE64_SLOTS / 2) - 2,
111         [maple_range_64]        = (MAPLE_RANGE64_SLOTS / 2) - 2,
112         [maple_arange_64]       = (MAPLE_ARANGE64_SLOTS / 2) - 1,
113 };
114 #define mt_min_slot_count(x) mt_min_slots[mte_node_type(x)]
115
116 #define MAPLE_BIG_NODE_SLOTS    (MAPLE_RANGE64_SLOTS * 2 + 2)
117 #define MAPLE_BIG_NODE_GAPS     (MAPLE_ARANGE64_SLOTS * 2 + 1)
118
119 struct maple_big_node {
120         struct maple_pnode *parent;
121         unsigned long pivot[MAPLE_BIG_NODE_SLOTS - 1];
122         union {
123                 struct maple_enode *slot[MAPLE_BIG_NODE_SLOTS];
124                 struct {
125                         unsigned long padding[MAPLE_BIG_NODE_GAPS];
126                         unsigned long gap[MAPLE_BIG_NODE_GAPS];
127                 };
128         };
129         unsigned char b_end;
130         enum maple_type type;
131 };
132
133 /*
134  * The maple_subtree_state is used to build a tree to replace a segment of an
135  * existing tree in a more atomic way.  Any walkers of the older tree will hit a
136  * dead node and restart on updates.
137  */
138 struct maple_subtree_state {
139         struct ma_state *orig_l;        /* Original left side of subtree */
140         struct ma_state *orig_r;        /* Original right side of subtree */
141         struct ma_state *l;             /* New left side of subtree */
142         struct ma_state *m;             /* New middle of subtree (rare) */
143         struct ma_state *r;             /* New right side of subtree */
144         struct ma_topiary *free;        /* nodes to be freed */
145         struct ma_topiary *destroy;     /* Nodes to be destroyed (walked and freed) */
146         struct maple_big_node *bn;
147 };
148
149 #ifdef CONFIG_KASAN_STACK
150 /* Prevent mas_wr_bnode() from exceeding the stack frame limit */
151 #define noinline_for_kasan noinline_for_stack
152 #else
153 #define noinline_for_kasan inline
154 #endif
155
156 /* Functions */
157 static inline struct maple_node *mt_alloc_one(gfp_t gfp)
158 {
159         return kmem_cache_alloc(maple_node_cache, gfp);
160 }
161
162 static inline int mt_alloc_bulk(gfp_t gfp, size_t size, void **nodes)
163 {
164         return kmem_cache_alloc_bulk(maple_node_cache, gfp, size, nodes);
165 }
166
167 static inline void mt_free_bulk(size_t size, void __rcu **nodes)
168 {
169         kmem_cache_free_bulk(maple_node_cache, size, (void **)nodes);
170 }
171
172 static void mt_free_rcu(struct rcu_head *head)
173 {
174         struct maple_node *node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
175
176         kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
177 }
178
179 /*
180  * ma_free_rcu() - Use rcu callback to free a maple node
181  * @node: The node to free
182  *
183  * The maple tree uses the parent pointer to indicate this node is no longer in
184  * use and will be freed.
185  */
186 static void ma_free_rcu(struct maple_node *node)
187 {
188         WARN_ON(node->parent != ma_parent_ptr(node));
189         call_rcu(&node->rcu, mt_free_rcu);
190 }
191
192 static void mas_set_height(struct ma_state *mas)
193 {
194         unsigned int new_flags = mas->tree->ma_flags;
195
196         new_flags &= ~MT_FLAGS_HEIGHT_MASK;
197         BUG_ON(mas->depth > MAPLE_HEIGHT_MAX);
198         new_flags |= mas->depth << MT_FLAGS_HEIGHT_OFFSET;
199         mas->tree->ma_flags = new_flags;
200 }
201
202 static unsigned int mas_mt_height(struct ma_state *mas)
203 {
204         return mt_height(mas->tree);
205 }
206
207 static inline enum maple_type mte_node_type(const struct maple_enode *entry)
208 {
209         return ((unsigned long)entry >> MAPLE_NODE_TYPE_SHIFT) &
210                 MAPLE_NODE_TYPE_MASK;
211 }
212
213 static inline bool ma_is_dense(const enum maple_type type)
214 {
215         return type < maple_leaf_64;
216 }
217
218 static inline bool ma_is_leaf(const enum maple_type type)
219 {
220         return type < maple_range_64;
221 }
222
223 static inline bool mte_is_leaf(const struct maple_enode *entry)
224 {
225         return ma_is_leaf(mte_node_type(entry));
226 }
227
228 /*
229  * We also reserve values with the bottom two bits set to '10' which are
230  * below 4096
231  */
232 static inline bool mt_is_reserved(const void *entry)
233 {
234         return ((unsigned long)entry < MAPLE_RESERVED_RANGE) &&
235                 xa_is_internal(entry);
236 }
237
238 static inline void mas_set_err(struct ma_state *mas, long err)
239 {
240         mas->node = MA_ERROR(err);
241 }
242
243 static inline bool mas_is_ptr(struct ma_state *mas)
244 {
245         return mas->node == MAS_ROOT;
246 }
247
248 static inline bool mas_is_start(struct ma_state *mas)
249 {
250         return mas->node == MAS_START;
251 }
252
253 bool mas_is_err(struct ma_state *mas)
254 {
255         return xa_is_err(mas->node);
256 }
257
258 static inline bool mas_searchable(struct ma_state *mas)
259 {
260         if (mas_is_none(mas))
261                 return false;
262
263         if (mas_is_ptr(mas))
264                 return false;
265
266         return true;
267 }
268
269 static inline struct maple_node *mte_to_node(const struct maple_enode *entry)
270 {
271         return (struct maple_node *)((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
272 }
273
274 /*
275  * mte_to_mat() - Convert a maple encoded node to a maple topiary node.
276  * @entry: The maple encoded node
277  *
278  * Return: a maple topiary pointer
279  */
280 static inline struct maple_topiary *mte_to_mat(const struct maple_enode *entry)
281 {
282         return (struct maple_topiary *)
283                 ((unsigned long)entry & ~MAPLE_NODE_MASK);
284 }
285
286 /*
287  * mas_mn() - Get the maple state node.
288  * @mas: The maple state
289  *
290  * Return: the maple node (not encoded - bare pointer).
291  */
292 static inline struct maple_node *mas_mn(const struct ma_state *mas)
293 {
294         return mte_to_node(mas->node);
295 }
296
297 /*
298  * mte_set_node_dead() - Set a maple encoded node as dead.
299  * @mn: The maple encoded node.
300  */
301 static inline void mte_set_node_dead(struct maple_enode *mn)
302 {
303         mte_to_node(mn)->parent = ma_parent_ptr(mte_to_node(mn));
304         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
305 }
306
307 /* Bit 1 indicates the root is a node */
308 #define MAPLE_ROOT_NODE                 0x02
309 /* maple_type stored bit 3-6 */
310 #define MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT          0x03
311 /* Bit 2 means a NULL somewhere below */
312 #define MAPLE_ENODE_NULL                0x04
313
314 static inline struct maple_enode *mt_mk_node(const struct maple_node *node,
315                                              enum maple_type type)
316 {
317         return (void *)((unsigned long)node |
318                         (type << MAPLE_ENODE_TYPE_SHIFT) | MAPLE_ENODE_NULL);
319 }
320
321 static inline void *mte_mk_root(const struct maple_enode *node)
322 {
323         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ROOT_NODE);
324 }
325
326 static inline void *mte_safe_root(const struct maple_enode *node)
327 {
328         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ROOT_NODE);
329 }
330
331 static inline void *mte_set_full(const struct maple_enode *node)
332 {
333         return (void *)((unsigned long)node & ~MAPLE_ENODE_NULL);
334 }
335
336 static inline void *mte_clear_full(const struct maple_enode *node)
337 {
338         return (void *)((unsigned long)node | MAPLE_ENODE_NULL);
339 }
340
341 static inline bool mte_has_null(const struct maple_enode *node)
342 {
343         return (unsigned long)node & MAPLE_ENODE_NULL;
344 }
345
346 static inline bool ma_is_root(struct maple_node *node)
347 {
348         return ((unsigned long)node->parent & MA_ROOT_PARENT);
349 }
350
351 static inline bool mte_is_root(const struct maple_enode *node)
352 {
353         return ma_is_root(mte_to_node(node));
354 }
355
356 static inline bool mas_is_root_limits(const struct ma_state *mas)
357 {
358         return !mas->min && mas->max == ULONG_MAX;
359 }
360
361 static inline bool mt_is_alloc(struct maple_tree *mt)
362 {
363         return (mt->ma_flags & MT_FLAGS_ALLOC_RANGE);
364 }
365
366 /*
367  * The Parent Pointer
368  * Excluding root, the parent pointer is 256B aligned like all other tree nodes.
369  * When storing a 32 or 64 bit values, the offset can fit into 5 bits.  The 16
370  * bit values need an extra bit to store the offset.  This extra bit comes from
371  * a reuse of the last bit in the node type.  This is possible by using bit 1 to
372  * indicate if bit 2 is part of the type or the slot.
373  *
374  * Note types:
375  *  0x??1 = Root
376  *  0x?00 = 16 bit nodes
377  *  0x010 = 32 bit nodes
378  *  0x110 = 64 bit nodes
379  *
380  * Slot size and alignment
381  *  0b??1 : Root
382  *  0b?00 : 16 bit values, type in 0-1, slot in 2-7
383  *  0b010 : 32 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
384  *  0b110 : 64 bit values, type in 0-2, slot in 3-7
385  */
386
387 #define MAPLE_PARENT_ROOT               0x01
388
389 #define MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT         0x03
390 #define MAPLE_PARENT_SLOT_MASK          0xF8
391
392 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT     0x02
393 #define MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK      0xFC
394
395 #define MAPLE_PARENT_RANGE64            0x06
396 #define MAPLE_PARENT_RANGE32            0x04
397 #define MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16        0x02
398
399 /*
400  * mte_parent_shift() - Get the parent shift for the slot storage.
401  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long
402  * Return: The shift into that pointer to the star to of the slot
403  */
404 static inline unsigned long mte_parent_shift(unsigned long parent)
405 {
406         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
407         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
408                 return MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
409
410         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_SHIFT;
411 }
412
413 /*
414  * mte_parent_slot_mask() - Get the slot mask for the parent.
415  * @parent: The parent pointer cast as an unsigned long.
416  * Return: The slot mask for that parent.
417  */
418 static inline unsigned long mte_parent_slot_mask(unsigned long parent)
419 {
420         /* Note bit 1 == 0 means 16B */
421         if (likely(parent & MAPLE_PARENT_NOT_RANGE16))
422                 return MAPLE_PARENT_SLOT_MASK;
423
424         return MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK;
425 }
426
427 /*
428  * mas_parent_type() - Return the maple_type of the parent from the stored
429  * parent type.
430  * @mas: The maple state
431  * @enode: The maple_enode to extract the parent's enum
432  * Return: The node->parent maple_type
433  */
434 static inline
435 enum maple_type mas_parent_type(struct ma_state *mas, struct maple_enode *enode)
436 {
437         unsigned long p_type;
438
439         p_type = (unsigned long)mte_to_node(enode)->parent;
440         if (WARN_ON(p_type & MAPLE_PARENT_ROOT))
441                 return 0;
442
443         p_type &= MAPLE_NODE_MASK;
444         p_type &= ~mte_parent_slot_mask(p_type);
445         switch (p_type) {
446         case MAPLE_PARENT_RANGE64: /* or MAPLE_PARENT_ARANGE64 */
447                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
448                         return maple_arange_64;
449                 return maple_range_64;
450         }
451
452         return 0;
453 }
454
455 /*
456  * mte_set_parent() - Set the parent node and encode the slot
457  * @enode: The encoded maple node.
458  * @parent: The encoded maple node that is the parent of @enode.
459  * @slot: The slot that @enode resides in @parent.
460  *
461  * Slot number is encoded in the enode->parent bit 3-6 or 2-6, depending on the
462  * parent type.
463  */
464 static inline
465 void mte_set_parent(struct maple_enode *enode, const struct maple_enode *parent,
466                     unsigned char slot)
467 {
468         unsigned long val = (unsigned long)parent;
469         unsigned long shift;
470         unsigned long type;
471         enum maple_type p_type = mte_node_type(parent);
472
473         BUG_ON(p_type == maple_dense);
474         BUG_ON(p_type == maple_leaf_64);
475
476         switch (p_type) {
477         case maple_range_64:
478         case maple_arange_64:
479                 shift = MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT;
480                 type = MAPLE_PARENT_RANGE64;
481                 break;
482         default:
483         case maple_dense:
484         case maple_leaf_64:
485                 shift = type = 0;
486                 break;
487         }
488
489         val &= ~MAPLE_NODE_MASK; /* Clear all node metadata in parent */
490         val |= (slot << shift) | type;
491         mte_to_node(enode)->parent = ma_parent_ptr(val);
492 }
493
494 /*
495  * mte_parent_slot() - get the parent slot of @enode.
496  * @enode: The encoded maple node.
497  *
498  * Return: The slot in the parent node where @enode resides.
499  */
500 static inline unsigned int mte_parent_slot(const struct maple_enode *enode)
501 {
502         unsigned long val = (unsigned long)mte_to_node(enode)->parent;
503
504         if (val & MA_ROOT_PARENT)
505                 return 0;
506
507         /*
508          * Okay to use MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK as the last bit will be lost
509          * by shift if the parent shift is MAPLE_PARENT_SLOT_SHIFT
510          */
511         return (val & MAPLE_PARENT_16B_SLOT_MASK) >> mte_parent_shift(val);
512 }
513
514 /*
515  * mte_parent() - Get the parent of @node.
516  * @node: The encoded maple node.
517  *
518  * Return: The parent maple node.
519  */
520 static inline struct maple_node *mte_parent(const struct maple_enode *enode)
521 {
522         return (void *)((unsigned long)
523                         (mte_to_node(enode)->parent) & ~MAPLE_NODE_MASK);
524 }
525
526 /*
527  * ma_dead_node() - check if the @enode is dead.
528  * @enode: The encoded maple node
529  *
530  * Return: true if dead, false otherwise.
531  */
532 static inline bool ma_dead_node(const struct maple_node *node)
533 {
534         struct maple_node *parent;
535
536         /* Do not reorder reads from the node prior to the parent check */
537         smp_rmb();
538         parent = (void *)((unsigned long) node->parent & ~MAPLE_NODE_MASK);
539         return (parent == node);
540 }
541
542 /*
543  * mte_dead_node() - check if the @enode is dead.
544  * @enode: The encoded maple node
545  *
546  * Return: true if dead, false otherwise.
547  */
548 static inline bool mte_dead_node(const struct maple_enode *enode)
549 {
550         struct maple_node *parent, *node;
551
552         node = mte_to_node(enode);
553         /* Do not reorder reads from the node prior to the parent check */
554         smp_rmb();
555         parent = mte_parent(enode);
556         return (parent == node);
557 }
558
559 /*
560  * mas_allocated() - Get the number of nodes allocated in a maple state.
561  * @mas: The maple state
562  *
563  * The ma_state alloc member is overloaded to hold a pointer to the first
564  * allocated node or to the number of requested nodes to allocate.  If bit 0 is
565  * set, then the alloc contains the number of requested nodes.  If there is an
566  * allocated node, then the total allocated nodes is in that node.
567  *
568  * Return: The total number of nodes allocated
569  */
570 static inline unsigned long mas_allocated(const struct ma_state *mas)
571 {
572         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1))
573                 return 0;
574
575         return mas->alloc->total;
576 }
577
578 /*
579  * mas_set_alloc_req() - Set the requested number of allocations.
580  * @mas: the maple state
581  * @count: the number of allocations.
582  *
583  * The requested number of allocations is either in the first allocated node,
584  * located in @mas->alloc->request_count, or directly in @mas->alloc if there is
585  * no allocated node.  Set the request either in the node or do the necessary
586  * encoding to store in @mas->alloc directly.
587  */
588 static inline void mas_set_alloc_req(struct ma_state *mas, unsigned long count)
589 {
590         if (!mas->alloc || ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)) {
591                 if (!count)
592                         mas->alloc = NULL;
593                 else
594                         mas->alloc = (struct maple_alloc *)(((count) << 1U) | 1U);
595                 return;
596         }
597
598         mas->alloc->request_count = count;
599 }
600
601 /*
602  * mas_alloc_req() - get the requested number of allocations.
603  * @mas: The maple state
604  *
605  * The alloc count is either stored directly in @mas, or in
606  * @mas->alloc->request_count if there is at least one node allocated.  Decode
607  * the request count if it's stored directly in @mas->alloc.
608  *
609  * Return: The allocation request count.
610  */
611 static inline unsigned int mas_alloc_req(const struct ma_state *mas)
612 {
613         if ((unsigned long)mas->alloc & 0x1)
614                 return (unsigned long)(mas->alloc) >> 1;
615         else if (mas->alloc)
616                 return mas->alloc->request_count;
617         return 0;
618 }
619
620 /*
621  * ma_pivots() - Get a pointer to the maple node pivots.
622  * @node - the maple node
623  * @type - the node type
624  *
625  * In the event of a dead node, this array may be %NULL
626  *
627  * Return: A pointer to the maple node pivots
628  */
629 static inline unsigned long *ma_pivots(struct maple_node *node,
630                                            enum maple_type type)
631 {
632         switch (type) {
633         case maple_arange_64:
634                 return node->ma64.pivot;
635         case maple_range_64:
636         case maple_leaf_64:
637                 return node->mr64.pivot;
638         case maple_dense:
639                 return NULL;
640         }
641         return NULL;
642 }
643
644 /*
645  * ma_gaps() - Get a pointer to the maple node gaps.
646  * @node - the maple node
647  * @type - the node type
648  *
649  * Return: A pointer to the maple node gaps
650  */
651 static inline unsigned long *ma_gaps(struct maple_node *node,
652                                      enum maple_type type)
653 {
654         switch (type) {
655         case maple_arange_64:
656                 return node->ma64.gap;
657         case maple_range_64:
658         case maple_leaf_64:
659         case maple_dense:
660                 return NULL;
661         }
662         return NULL;
663 }
664
665 /*
666  * mte_pivot() - Get the pivot at @piv of the maple encoded node.
667  * @mn: The maple encoded node.
668  * @piv: The pivot.
669  *
670  * Return: the pivot at @piv of @mn.
671  */
672 static inline unsigned long mte_pivot(const struct maple_enode *mn,
673                                  unsigned char piv)
674 {
675         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
676         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
677
678         if (piv >= mt_pivots[type]) {
679                 WARN_ON(1);
680                 return 0;
681         }
682         switch (type) {
683         case maple_arange_64:
684                 return node->ma64.pivot[piv];
685         case maple_range_64:
686         case maple_leaf_64:
687                 return node->mr64.pivot[piv];
688         case maple_dense:
689                 return 0;
690         }
691         return 0;
692 }
693
694 /*
695  * mas_safe_pivot() - get the pivot at @piv or mas->max.
696  * @mas: The maple state
697  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
698  * @piv: The pivot to fetch
699  * @type: The maple node type
700  *
701  * Return: The pivot at @piv within the limit of the @pivots array, @mas->max
702  * otherwise.
703  */
704 static inline unsigned long
705 mas_safe_pivot(const struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
706                unsigned char piv, enum maple_type type)
707 {
708         if (piv >= mt_pivots[type])
709                 return mas->max;
710
711         return pivots[piv];
712 }
713
714 /*
715  * mas_safe_min() - Return the minimum for a given offset.
716  * @mas: The maple state
717  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
718  * @offset: The offset into the pivot array
719  *
720  * Return: The minimum range value that is contained in @offset.
721  */
722 static inline unsigned long
723 mas_safe_min(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots, unsigned char offset)
724 {
725         if (likely(offset))
726                 return pivots[offset - 1] + 1;
727
728         return mas->min;
729 }
730
731 /*
732  * mas_logical_pivot() - Get the logical pivot of a given offset.
733  * @mas: The maple state
734  * @pivots: The pointer to the maple node pivots
735  * @offset: The offset into the pivot array
736  * @type: The maple node type
737  *
738  * When there is no value at a pivot (beyond the end of the data), then the
739  * pivot is actually @mas->max.
740  *
741  * Return: the logical pivot of a given @offset.
742  */
743 static inline unsigned long
744 mas_logical_pivot(struct ma_state *mas, unsigned long *pivots,
745                   unsigned char offset, enum maple_type type)
746 {
747         unsigned long lpiv = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
748
749         if (likely(lpiv))
750                 return lpiv;
751
752         if (likely(offset))
753                 return mas->max;
754
755         return lpiv;
756 }
757
758 /*
759  * mte_set_pivot() - Set a pivot to a value in an encoded maple node.
760  * @mn: The encoded maple node
761  * @piv: The pivot offset
762  * @val: The value of the pivot
763  */
764 static inline void mte_set_pivot(struct maple_enode *mn, unsigned char piv,
765                                 unsigned long val)
766 {
767         struct maple_node *node = mte_to_node(mn);
768         enum maple_type type = mte_node_type(mn);
769
770         BUG_ON(piv >= mt_pivots[type]);
771         switch (type) {
772         default:
773         case maple_range_64:
774         case maple_leaf_64:
775                 node->mr64.pivot[piv] = val;
776                 break;
777         case maple_arange_64:
778                 node->ma64.pivot[piv] = val;
779                 break;
780         case maple_dense:
781                 break;
782         }
783
784 }
785
786 /*
787  * ma_slots() - Get a pointer to the maple node slots.
788  * @mn: The maple node
789  * @mt: The maple node type
790  *
791  * Return: A pointer to the maple node slots
792  */
793 static inline void __rcu **ma_slots(struct maple_node *mn, enum maple_type mt)
794 {
795         switch (mt) {
796         default:
797         case maple_arange_64:
798                 return mn->ma64.slot;
799         case maple_range_64:
800         case maple_leaf_64:
801                 return mn->mr64.slot;
802         case maple_dense:
803                 return mn->slot;
804         }
805 }
806
807 static inline bool mt_locked(const struct maple_tree *mt)
808 {
809         return mt_external_lock(mt) ? mt_lock_is_held(mt) :
810                 lockdep_is_held(&mt->ma_lock);
811 }
812
813 static inline void *mt_slot(const struct maple_tree *mt,
814                 void __rcu **slots, unsigned char offset)
815 {
816         return rcu_dereference_check(slots[offset], mt_locked(mt));
817 }
818
819 static inline void *mt_slot_locked(struct maple_tree *mt, void __rcu **slots,
820                                    unsigned char offset)
821 {
822         return rcu_dereference_protected(slots[offset], mt_locked(mt));
823 }
824 /*
825  * mas_slot_locked() - Get the slot value when holding the maple tree lock.
826  * @mas: The maple state
827  * @slots: The pointer to the slots
828  * @offset: The offset into the slots array to fetch
829  *
830  * Return: The entry stored in @slots at the @offset.
831  */
832 static inline void *mas_slot_locked(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
833                                        unsigned char offset)
834 {
835         return mt_slot_locked(mas->tree, slots, offset);
836 }
837
838 /*
839  * mas_slot() - Get the slot value when not holding the maple tree lock.
840  * @mas: The maple state
841  * @slots: The pointer to the slots
842  * @offset: The offset into the slots array to fetch
843  *
844  * Return: The entry stored in @slots at the @offset
845  */
846 static inline void *mas_slot(struct ma_state *mas, void __rcu **slots,
847                              unsigned char offset)
848 {
849         return mt_slot(mas->tree, slots, offset);
850 }
851
852 /*
853  * mas_root() - Get the maple tree root.
854  * @mas: The maple state.
855  *
856  * Return: The pointer to the root of the tree
857  */
858 static inline void *mas_root(struct ma_state *mas)
859 {
860         return rcu_dereference_check(mas->tree->ma_root, mt_locked(mas->tree));
861 }
862
863 static inline void *mt_root_locked(struct maple_tree *mt)
864 {
865         return rcu_dereference_protected(mt->ma_root, mt_locked(mt));
866 }
867
868 /*
869  * mas_root_locked() - Get the maple tree root when holding the maple tree lock.
870  * @mas: The maple state.
871  *
872  * Return: The pointer to the root of the tree
873  */
874 static inline void *mas_root_locked(struct ma_state *mas)
875 {
876         return mt_root_locked(mas->tree);
877 }
878
879 static inline struct maple_metadata *ma_meta(struct maple_node *mn,
880                                              enum maple_type mt)
881 {
882         switch (mt) {
883         case maple_arange_64:
884                 return &mn->ma64.meta;
885         default:
886                 return &mn->mr64.meta;
887         }
888 }
889
890 /*
891  * ma_set_meta() - Set the metadata information of a node.
892  * @mn: The maple node
893  * @mt: The maple node type
894  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
895  * @end: The end of the data in this node.
896  */
897 static inline void ma_set_meta(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
898                                unsigned char offset, unsigned char end)
899 {
900         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
901
902         meta->gap = offset;
903         meta->end = end;
904 }
905
906 /*
907  * mt_clear_meta() - clear the metadata information of a node, if it exists
908  * @mt: The maple tree
909  * @mn: The maple node
910  * @type: The maple node type
911  * @offset: The offset of the highest sub-gap in this node.
912  * @end: The end of the data in this node.
913  */
914 static inline void mt_clear_meta(struct maple_tree *mt, struct maple_node *mn,
915                                   enum maple_type type)
916 {
917         struct maple_metadata *meta;
918         unsigned long *pivots;
919         void __rcu **slots;
920         void *next;
921
922         switch (type) {
923         case maple_range_64:
924                 pivots = mn->mr64.pivot;
925                 if (unlikely(pivots[MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2])) {
926                         slots = mn->mr64.slot;
927                         next = mt_slot_locked(mt, slots,
928                                               MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1);
929                         if (unlikely((mte_to_node(next) &&
930                                       mte_node_type(next))))
931                                 return; /* no metadata, could be node */
932                 }
933                 fallthrough;
934         case maple_arange_64:
935                 meta = ma_meta(mn, type);
936                 break;
937         default:
938                 return;
939         }
940
941         meta->gap = 0;
942         meta->end = 0;
943 }
944
945 /*
946  * ma_meta_end() - Get the data end of a node from the metadata
947  * @mn: The maple node
948  * @mt: The maple node type
949  */
950 static inline unsigned char ma_meta_end(struct maple_node *mn,
951                                         enum maple_type mt)
952 {
953         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
954
955         return meta->end;
956 }
957
958 /*
959  * ma_meta_gap() - Get the largest gap location of a node from the metadata
960  * @mn: The maple node
961  * @mt: The maple node type
962  */
963 static inline unsigned char ma_meta_gap(struct maple_node *mn,
964                                         enum maple_type mt)
965 {
966         BUG_ON(mt != maple_arange_64);
967
968         return mn->ma64.meta.gap;
969 }
970
971 /*
972  * ma_set_meta_gap() - Set the largest gap location in a nodes metadata
973  * @mn: The maple node
974  * @mn: The maple node type
975  * @offset: The location of the largest gap.
976  */
977 static inline void ma_set_meta_gap(struct maple_node *mn, enum maple_type mt,
978                                    unsigned char offset)
979 {
980
981         struct maple_metadata *meta = ma_meta(mn, mt);
982
983         meta->gap = offset;
984 }
985
986 /*
987  * mat_add() - Add a @dead_enode to the ma_topiary of a list of dead nodes.
988  * @mat - the ma_topiary, a linked list of dead nodes.
989  * @dead_enode - the node to be marked as dead and added to the tail of the list
990  *
991  * Add the @dead_enode to the linked list in @mat.
992  */
993 static inline void mat_add(struct ma_topiary *mat,
994                            struct maple_enode *dead_enode)
995 {
996         mte_set_node_dead(dead_enode);
997         mte_to_mat(dead_enode)->next = NULL;
998         if (!mat->tail) {
999                 mat->tail = mat->head = dead_enode;
1000                 return;
1001         }
1002
1003         mte_to_mat(mat->tail)->next = dead_enode;
1004         mat->tail = dead_enode;
1005 }
1006
1007 static void mte_destroy_walk(struct maple_enode *, struct maple_tree *);
1008 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used);
1009
1010 /*
1011  * mas_mat_free() - Free all nodes in a dead list.
1012  * @mas - the maple state
1013  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
1014  *
1015  * Free walk a dead list.
1016  */
1017 static void mas_mat_free(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
1018 {
1019         struct maple_enode *next;
1020
1021         while (mat->head) {
1022                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
1023                 mas_free(mas, mat->head);
1024                 mat->head = next;
1025         }
1026 }
1027
1028 /*
1029  * mas_mat_destroy() - Free all nodes and subtrees in a dead list.
1030  * @mas - the maple state
1031  * @mat - the ma_topiary linked list of dead nodes to free.
1032  *
1033  * Destroy walk a dead list.
1034  */
1035 static void mas_mat_destroy(struct ma_state *mas, struct ma_topiary *mat)
1036 {
1037         struct maple_enode *next;
1038
1039         while (mat->head) {
1040                 next = mte_to_mat(mat->head)->next;
1041                 mte_destroy_walk(mat->head, mat->mtree);
1042                 mat->head = next;
1043         }
1044 }
1045 /*
1046  * mas_descend() - Descend into the slot stored in the ma_state.
1047  * @mas - the maple state.
1048  *
1049  * Note: Not RCU safe, only use in write side or debug code.
1050  */
1051 static inline void mas_descend(struct ma_state *mas)
1052 {
1053         enum maple_type type;
1054         unsigned long *pivots;
1055         struct maple_node *node;
1056         void __rcu **slots;
1057
1058         node = mas_mn(mas);
1059         type = mte_node_type(mas->node);
1060         pivots = ma_pivots(node, type);
1061         slots = ma_slots(node, type);
1062
1063         if (mas->offset)
1064                 mas->min = pivots[mas->offset - 1] + 1;
1065         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
1066         mas->node = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
1067 }
1068
1069 /*
1070  * mte_set_gap() - Set a maple node gap.
1071  * @mn: The encoded maple node
1072  * @gap: The offset of the gap to set
1073  * @val: The gap value
1074  */
1075 static inline void mte_set_gap(const struct maple_enode *mn,
1076                                  unsigned char gap, unsigned long val)
1077 {
1078         switch (mte_node_type(mn)) {
1079         default:
1080                 break;
1081         case maple_arange_64:
1082                 mte_to_node(mn)->ma64.gap[gap] = val;
1083                 break;
1084         }
1085 }
1086
1087 /*
1088  * mas_ascend() - Walk up a level of the tree.
1089  * @mas: The maple state
1090  *
1091  * Sets the @mas->max and @mas->min to the correct values when walking up.  This
1092  * may cause several levels of walking up to find the correct min and max.
1093  * May find a dead node which will cause a premature return.
1094  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise
1095  */
1096 static int mas_ascend(struct ma_state *mas)
1097 {
1098         struct maple_enode *p_enode; /* parent enode. */
1099         struct maple_enode *a_enode; /* ancestor enode. */
1100         struct maple_node *a_node; /* ancestor node. */
1101         struct maple_node *p_node; /* parent node. */
1102         unsigned char a_slot;
1103         enum maple_type a_type;
1104         unsigned long min, max;
1105         unsigned long *pivots;
1106         bool set_max = false, set_min = false;
1107
1108         a_node = mas_mn(mas);
1109         if (ma_is_root(a_node)) {
1110                 mas->offset = 0;
1111                 return 0;
1112         }
1113
1114         p_node = mte_parent(mas->node);
1115         if (unlikely(a_node == p_node))
1116                 return 1;
1117
1118         a_type = mas_parent_type(mas, mas->node);
1119         mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
1120         a_enode = mt_mk_node(p_node, a_type);
1121
1122         /* Check to make sure all parent information is still accurate */
1123         if (p_node != mte_parent(mas->node))
1124                 return 1;
1125
1126         mas->node = a_enode;
1127
1128         if (mte_is_root(a_enode)) {
1129                 mas->max = ULONG_MAX;
1130                 mas->min = 0;
1131                 return 0;
1132         }
1133
1134         if (!mas->min)
1135                 set_min = true;
1136
1137         if (mas->max == ULONG_MAX)
1138                 set_max = true;
1139
1140         min = 0;
1141         max = ULONG_MAX;
1142         do {
1143                 p_enode = a_enode;
1144                 a_type = mas_parent_type(mas, p_enode);
1145                 a_node = mte_parent(p_enode);
1146                 a_slot = mte_parent_slot(p_enode);
1147                 a_enode = mt_mk_node(a_node, a_type);
1148                 pivots = ma_pivots(a_node, a_type);
1149
1150                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1151                         return 1;
1152
1153                 if (!set_min && a_slot) {
1154                         set_min = true;
1155                         min = pivots[a_slot - 1] + 1;
1156                 }
1157
1158                 if (!set_max && a_slot < mt_pivots[a_type]) {
1159                         set_max = true;
1160                         max = pivots[a_slot];
1161                 }
1162
1163                 if (unlikely(ma_dead_node(a_node)))
1164                         return 1;
1165
1166                 if (unlikely(ma_is_root(a_node)))
1167                         break;
1168
1169         } while (!set_min || !set_max);
1170
1171         mas->max = max;
1172         mas->min = min;
1173         return 0;
1174 }
1175
1176 /*
1177  * mas_pop_node() - Get a previously allocated maple node from the maple state.
1178  * @mas: The maple state
1179  *
1180  * Return: A pointer to a maple node.
1181  */
1182 static inline struct maple_node *mas_pop_node(struct ma_state *mas)
1183 {
1184         struct maple_alloc *ret, *node = mas->alloc;
1185         unsigned long total = mas_allocated(mas);
1186         unsigned int req = mas_alloc_req(mas);
1187
1188         /* nothing or a request pending. */
1189         if (WARN_ON(!total))
1190                 return NULL;
1191
1192         if (total == 1) {
1193                 /* single allocation in this ma_state */
1194                 mas->alloc = NULL;
1195                 ret = node;
1196                 goto single_node;
1197         }
1198
1199         if (node->node_count == 1) {
1200                 /* Single allocation in this node. */
1201                 mas->alloc = node->slot[0];
1202                 mas->alloc->total = node->total - 1;
1203                 ret = node;
1204                 goto new_head;
1205         }
1206         node->total--;
1207         ret = node->slot[--node->node_count];
1208         node->slot[node->node_count] = NULL;
1209
1210 single_node:
1211 new_head:
1212         if (req) {
1213                 req++;
1214                 mas_set_alloc_req(mas, req);
1215         }
1216
1217         memset(ret, 0, sizeof(*ret));
1218         return (struct maple_node *)ret;
1219 }
1220
1221 /*
1222  * mas_push_node() - Push a node back on the maple state allocation.
1223  * @mas: The maple state
1224  * @used: The used maple node
1225  *
1226  * Stores the maple node back into @mas->alloc for reuse.  Updates allocated and
1227  * requested node count as necessary.
1228  */
1229 static inline void mas_push_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *used)
1230 {
1231         struct maple_alloc *reuse = (struct maple_alloc *)used;
1232         struct maple_alloc *head = mas->alloc;
1233         unsigned long count;
1234         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1235
1236         count = mas_allocated(mas);
1237
1238         reuse->request_count = 0;
1239         reuse->node_count = 0;
1240         if (count && (head->node_count < MAPLE_ALLOC_SLOTS)) {
1241                 head->slot[head->node_count++] = reuse;
1242                 head->total++;
1243                 goto done;
1244         }
1245
1246         reuse->total = 1;
1247         if ((head) && !((unsigned long)head & 0x1)) {
1248                 reuse->slot[0] = head;
1249                 reuse->node_count = 1;
1250                 reuse->total += head->total;
1251         }
1252
1253         mas->alloc = reuse;
1254 done:
1255         if (requested > 1)
1256                 mas_set_alloc_req(mas, requested - 1);
1257 }
1258
1259 /*
1260  * mas_alloc_nodes() - Allocate nodes into a maple state
1261  * @mas: The maple state
1262  * @gfp: The GFP Flags
1263  */
1264 static inline void mas_alloc_nodes(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
1265 {
1266         struct maple_alloc *node;
1267         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1268         unsigned int requested = mas_alloc_req(mas);
1269         unsigned int count;
1270         void **slots = NULL;
1271         unsigned int max_req = 0;
1272
1273         if (!requested)
1274                 return;
1275
1276         mas_set_alloc_req(mas, 0);
1277         if (mas->mas_flags & MA_STATE_PREALLOC) {
1278                 if (allocated)
1279                         return;
1280                 WARN_ON(!allocated);
1281         }
1282
1283         if (!allocated || mas->alloc->node_count == MAPLE_ALLOC_SLOTS) {
1284                 node = (struct maple_alloc *)mt_alloc_one(gfp);
1285                 if (!node)
1286                         goto nomem_one;
1287
1288                 if (allocated) {
1289                         node->slot[0] = mas->alloc;
1290                         node->node_count = 1;
1291                 } else {
1292                         node->node_count = 0;
1293                 }
1294
1295                 mas->alloc = node;
1296                 node->total = ++allocated;
1297                 requested--;
1298         }
1299
1300         node = mas->alloc;
1301         node->request_count = 0;
1302         while (requested) {
1303                 max_req = MAPLE_ALLOC_SLOTS - node->node_count;
1304                 slots = (void **)&node->slot[node->node_count];
1305                 max_req = min(requested, max_req);
1306                 count = mt_alloc_bulk(gfp, max_req, slots);
1307                 if (!count)
1308                         goto nomem_bulk;
1309
1310                 if (node->node_count == 0) {
1311                         node->slot[0]->node_count = 0;
1312                         node->slot[0]->request_count = 0;
1313                 }
1314
1315                 node->node_count += count;
1316                 allocated += count;
1317                 node = node->slot[0];
1318                 requested -= count;
1319         }
1320         mas->alloc->total = allocated;
1321         return;
1322
1323 nomem_bulk:
1324         /* Clean up potential freed allocations on bulk failure */
1325         memset(slots, 0, max_req * sizeof(unsigned long));
1326 nomem_one:
1327         mas_set_alloc_req(mas, requested);
1328         if (mas->alloc && !(((unsigned long)mas->alloc & 0x1)))
1329                 mas->alloc->total = allocated;
1330         mas_set_err(mas, -ENOMEM);
1331 }
1332
1333 /*
1334  * mas_free() - Free an encoded maple node
1335  * @mas: The maple state
1336  * @used: The encoded maple node to free.
1337  *
1338  * Uses rcu free if necessary, pushes @used back on the maple state allocations
1339  * otherwise.
1340  */
1341 static inline void mas_free(struct ma_state *mas, struct maple_enode *used)
1342 {
1343         struct maple_node *tmp = mte_to_node(used);
1344
1345         if (mt_in_rcu(mas->tree))
1346                 ma_free_rcu(tmp);
1347         else
1348                 mas_push_node(mas, tmp);
1349 }
1350
1351 /*
1352  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1353  * there is not enough nodes.
1354  * @mas: The maple state
1355  * @count: The number of nodes needed
1356  * @gfp: the gfp flags
1357  */
1358 static void mas_node_count_gfp(struct ma_state *mas, int count, gfp_t gfp)
1359 {
1360         unsigned long allocated = mas_allocated(mas);
1361
1362         if (allocated < count) {
1363                 mas_set_alloc_req(mas, count - allocated);
1364                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
1365         }
1366 }
1367
1368 /*
1369  * mas_node_count() - Check if enough nodes are allocated and request more if
1370  * there is not enough nodes.
1371  * @mas: The maple state
1372  * @count: The number of nodes needed
1373  *
1374  * Note: Uses GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN for gfp flags.
1375  */
1376 static void mas_node_count(struct ma_state *mas, int count)
1377 {
1378         return mas_node_count_gfp(mas, count, GFP_NOWAIT | __GFP_NOWARN);
1379 }
1380
1381 /*
1382  * mas_start() - Sets up maple state for operations.
1383  * @mas: The maple state.
1384  *
1385  * If mas->node == MAS_START, then set the min, max and depth to
1386  * defaults.
1387  *
1388  * Return:
1389  * - If mas->node is an error or not MAS_START, return NULL.
1390  * - If it's an empty tree:     NULL & mas->node == MAS_NONE
1391  * - If it's a single entry:    The entry & mas->node == MAS_ROOT
1392  * - If it's a tree:            NULL & mas->node == safe root node.
1393  */
1394 static inline struct maple_enode *mas_start(struct ma_state *mas)
1395 {
1396         if (likely(mas_is_start(mas))) {
1397                 struct maple_enode *root;
1398
1399                 mas->min = 0;
1400                 mas->max = ULONG_MAX;
1401                 mas->depth = 0;
1402
1403 retry:
1404                 root = mas_root(mas);
1405                 /* Tree with nodes */
1406                 if (likely(xa_is_node(root))) {
1407                         mas->depth = 1;
1408                         mas->node = mte_safe_root(root);
1409                         mas->offset = 0;
1410                         if (mte_dead_node(mas->node))
1411                                 goto retry;
1412
1413                         return NULL;
1414                 }
1415
1416                 /* empty tree */
1417                 if (unlikely(!root)) {
1418                         mas->node = MAS_NONE;
1419                         mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1420                         return NULL;
1421                 }
1422
1423                 /* Single entry tree */
1424                 mas->node = MAS_ROOT;
1425                 mas->offset = MAPLE_NODE_SLOTS;
1426
1427                 /* Single entry tree. */
1428                 if (mas->index > 0)
1429                         return NULL;
1430
1431                 return root;
1432         }
1433
1434         return NULL;
1435 }
1436
1437 /*
1438  * ma_data_end() - Find the end of the data in a node.
1439  * @node: The maple node
1440  * @type: The maple node type
1441  * @pivots: The array of pivots in the node
1442  * @max: The maximum value in the node
1443  *
1444  * Uses metadata to find the end of the data when possible.
1445  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1446  */
1447 static inline unsigned char ma_data_end(struct maple_node *node,
1448                                         enum maple_type type,
1449                                         unsigned long *pivots,
1450                                         unsigned long max)
1451 {
1452         unsigned char offset;
1453
1454         if (!pivots)
1455                 return 0;
1456
1457         if (type == maple_arange_64)
1458                 return ma_meta_end(node, type);
1459
1460         offset = mt_pivots[type] - 1;
1461         if (likely(!pivots[offset]))
1462                 return ma_meta_end(node, type);
1463
1464         if (likely(pivots[offset] == max))
1465                 return offset;
1466
1467         return mt_pivots[type];
1468 }
1469
1470 /*
1471  * mas_data_end() - Find the end of the data (slot).
1472  * @mas: the maple state
1473  *
1474  * This method is optimized to check the metadata of a node if the node type
1475  * supports data end metadata.
1476  *
1477  * Return: The zero indexed last slot with data (may be null).
1478  */
1479 static inline unsigned char mas_data_end(struct ma_state *mas)
1480 {
1481         enum maple_type type;
1482         struct maple_node *node;
1483         unsigned char offset;
1484         unsigned long *pivots;
1485
1486         type = mte_node_type(mas->node);
1487         node = mas_mn(mas);
1488         if (type == maple_arange_64)
1489                 return ma_meta_end(node, type);
1490
1491         pivots = ma_pivots(node, type);
1492         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
1493                 return 0;
1494
1495         offset = mt_pivots[type] - 1;
1496         if (likely(!pivots[offset]))
1497                 return ma_meta_end(node, type);
1498
1499         if (likely(pivots[offset] == mas->max))
1500                 return offset;
1501
1502         return mt_pivots[type];
1503 }
1504
1505 /*
1506  * mas_leaf_max_gap() - Returns the largest gap in a leaf node
1507  * @mas - the maple state
1508  *
1509  * Return: The maximum gap in the leaf.
1510  */
1511 static unsigned long mas_leaf_max_gap(struct ma_state *mas)
1512 {
1513         enum maple_type mt;
1514         unsigned long pstart, gap, max_gap;
1515         struct maple_node *mn;
1516         unsigned long *pivots;
1517         void __rcu **slots;
1518         unsigned char i;
1519         unsigned char max_piv;
1520
1521         mt = mte_node_type(mas->node);
1522         mn = mas_mn(mas);
1523         slots = ma_slots(mn, mt);
1524         max_gap = 0;
1525         if (unlikely(ma_is_dense(mt))) {
1526                 gap = 0;
1527                 for (i = 0; i < mt_slots[mt]; i++) {
1528                         if (slots[i]) {
1529                                 if (gap > max_gap)
1530                                         max_gap = gap;
1531                                 gap = 0;
1532                         } else {
1533                                 gap++;
1534                         }
1535                 }
1536                 if (gap > max_gap)
1537                         max_gap = gap;
1538                 return max_gap;
1539         }
1540
1541         /*
1542          * Check the first implied pivot optimizes the loop below and slot 1 may
1543          * be skipped if there is a gap in slot 0.
1544          */
1545         pivots = ma_pivots(mn, mt);
1546         if (likely(!slots[0])) {
1547                 max_gap = pivots[0] - mas->min + 1;
1548                 i = 2;
1549         } else {
1550                 i = 1;
1551         }
1552
1553         /* reduce max_piv as the special case is checked before the loop */
1554         max_piv = ma_data_end(mn, mt, pivots, mas->max) - 1;
1555         /*
1556          * Check end implied pivot which can only be a gap on the right most
1557          * node.
1558          */
1559         if (unlikely(mas->max == ULONG_MAX) && !slots[max_piv + 1]) {
1560                 gap = ULONG_MAX - pivots[max_piv];
1561                 if (gap > max_gap)
1562                         max_gap = gap;
1563         }
1564
1565         for (; i <= max_piv; i++) {
1566                 /* data == no gap. */
1567                 if (likely(slots[i]))
1568                         continue;
1569
1570                 pstart = pivots[i - 1];
1571                 gap = pivots[i] - pstart;
1572                 if (gap > max_gap)
1573                         max_gap = gap;
1574
1575                 /* There cannot be two gaps in a row. */
1576                 i++;
1577         }
1578         return max_gap;
1579 }
1580
1581 /*
1582  * ma_max_gap() - Get the maximum gap in a maple node (non-leaf)
1583  * @node: The maple node
1584  * @gaps: The pointer to the gaps
1585  * @mt: The maple node type
1586  * @*off: Pointer to store the offset location of the gap.
1587  *
1588  * Uses the metadata data end to scan backwards across set gaps.
1589  *
1590  * Return: The maximum gap value
1591  */
1592 static inline unsigned long
1593 ma_max_gap(struct maple_node *node, unsigned long *gaps, enum maple_type mt,
1594             unsigned char *off)
1595 {
1596         unsigned char offset, i;
1597         unsigned long max_gap = 0;
1598
1599         i = offset = ma_meta_end(node, mt);
1600         do {
1601                 if (gaps[i] > max_gap) {
1602                         max_gap = gaps[i];
1603                         offset = i;
1604                 }
1605         } while (i--);
1606
1607         *off = offset;
1608         return max_gap;
1609 }
1610
1611 /*
1612  * mas_max_gap() - find the largest gap in a non-leaf node and set the slot.
1613  * @mas: The maple state.
1614  *
1615  * If the metadata gap is set to MAPLE_ARANGE64_META_MAX, there is no gap.
1616  *
1617  * Return: The gap value.
1618  */
1619 static inline unsigned long mas_max_gap(struct ma_state *mas)
1620 {
1621         unsigned long *gaps;
1622         unsigned char offset;
1623         enum maple_type mt;
1624         struct maple_node *node;
1625
1626         mt = mte_node_type(mas->node);
1627         if (ma_is_leaf(mt))
1628                 return mas_leaf_max_gap(mas);
1629
1630         node = mas_mn(mas);
1631         offset = ma_meta_gap(node, mt);
1632         if (offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1633                 return 0;
1634
1635         gaps = ma_gaps(node, mt);
1636         return gaps[offset];
1637 }
1638
1639 /*
1640  * mas_parent_gap() - Set the parent gap and any gaps above, as needed
1641  * @mas: The maple state
1642  * @offset: The gap offset in the parent to set
1643  * @new: The new gap value.
1644  *
1645  * Set the parent gap then continue to set the gap upwards, using the metadata
1646  * of the parent to see if it is necessary to check the node above.
1647  */
1648 static inline void mas_parent_gap(struct ma_state *mas, unsigned char offset,
1649                 unsigned long new)
1650 {
1651         unsigned long meta_gap = 0;
1652         struct maple_node *pnode;
1653         struct maple_enode *penode;
1654         unsigned long *pgaps;
1655         unsigned char meta_offset;
1656         enum maple_type pmt;
1657
1658         pnode = mte_parent(mas->node);
1659         pmt = mas_parent_type(mas, mas->node);
1660         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1661         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1662
1663 ascend:
1664         meta_offset = ma_meta_gap(pnode, pmt);
1665         if (meta_offset == MAPLE_ARANGE64_META_MAX)
1666                 meta_gap = 0;
1667         else
1668                 meta_gap = pgaps[meta_offset];
1669
1670         pgaps[offset] = new;
1671
1672         if (meta_gap == new)
1673                 return;
1674
1675         if (offset != meta_offset) {
1676                 if (meta_gap > new)
1677                         return;
1678
1679                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, offset);
1680         } else if (new < meta_gap) {
1681                 meta_offset = 15;
1682                 new = ma_max_gap(pnode, pgaps, pmt, &meta_offset);
1683                 ma_set_meta_gap(pnode, pmt, meta_offset);
1684         }
1685
1686         if (ma_is_root(pnode))
1687                 return;
1688
1689         /* Go to the parent node. */
1690         pnode = mte_parent(penode);
1691         pmt = mas_parent_type(mas, penode);
1692         pgaps = ma_gaps(pnode, pmt);
1693         offset = mte_parent_slot(penode);
1694         penode = mt_mk_node(pnode, pmt);
1695         goto ascend;
1696 }
1697
1698 /*
1699  * mas_update_gap() - Update a nodes gaps and propagate up if necessary.
1700  * @mas - the maple state.
1701  */
1702 static inline void mas_update_gap(struct ma_state *mas)
1703 {
1704         unsigned char pslot;
1705         unsigned long p_gap;
1706         unsigned long max_gap;
1707
1708         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
1709                 return;
1710
1711         if (mte_is_root(mas->node))
1712                 return;
1713
1714         max_gap = mas_max_gap(mas);
1715
1716         pslot = mte_parent_slot(mas->node);
1717         p_gap = ma_gaps(mte_parent(mas->node),
1718                         mas_parent_type(mas, mas->node))[pslot];
1719
1720         if (p_gap != max_gap)
1721                 mas_parent_gap(mas, pslot, max_gap);
1722 }
1723
1724 /*
1725  * mas_adopt_children() - Set the parent pointer of all nodes in @parent to
1726  * @parent with the slot encoded.
1727  * @mas - the maple state (for the tree)
1728  * @parent - the maple encoded node containing the children.
1729  */
1730 static inline void mas_adopt_children(struct ma_state *mas,
1731                 struct maple_enode *parent)
1732 {
1733         enum maple_type type = mte_node_type(parent);
1734         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
1735         void __rcu **slots = ma_slots(node, type);
1736         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, type);
1737         struct maple_enode *child;
1738         unsigned char offset;
1739
1740         offset = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
1741         do {
1742                 child = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1743                 mte_set_parent(child, parent, offset);
1744         } while (offset--);
1745 }
1746
1747 /*
1748  * mas_replace() - Replace a maple node in the tree with mas->node.  Uses the
1749  * parent encoding to locate the maple node in the tree.
1750  * @mas - the ma_state to use for operations.
1751  * @advanced - boolean to adopt the child nodes and free the old node (false) or
1752  * leave the node (true) and handle the adoption and free elsewhere.
1753  */
1754 static inline void mas_replace(struct ma_state *mas, bool advanced)
1755         __must_hold(mas->tree->lock)
1756 {
1757         struct maple_node *mn = mas_mn(mas);
1758         struct maple_enode *old_enode;
1759         unsigned char offset = 0;
1760         void __rcu **slots = NULL;
1761
1762         if (ma_is_root(mn)) {
1763                 old_enode = mas_root_locked(mas);
1764         } else {
1765                 offset = mte_parent_slot(mas->node);
1766                 slots = ma_slots(mte_parent(mas->node),
1767                                  mas_parent_type(mas, mas->node));
1768                 old_enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1769         }
1770
1771         if (!advanced && !mte_is_leaf(mas->node))
1772                 mas_adopt_children(mas, mas->node);
1773
1774         if (mte_is_root(mas->node)) {
1775                 mn->parent = ma_parent_ptr(
1776                               ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
1777                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
1778                 mas_set_height(mas);
1779         } else {
1780                 rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
1781         }
1782
1783         if (!advanced) {
1784                 mte_set_node_dead(old_enode);
1785                 mas_free(mas, old_enode);
1786         }
1787 }
1788
1789 /*
1790  * mas_new_child() - Find the new child of a node.
1791  * @mas: the maple state
1792  * @child: the maple state to store the child.
1793  */
1794 static inline bool mas_new_child(struct ma_state *mas, struct ma_state *child)
1795         __must_hold(mas->tree->lock)
1796 {
1797         enum maple_type mt;
1798         unsigned char offset;
1799         unsigned char end;
1800         unsigned long *pivots;
1801         struct maple_enode *entry;
1802         struct maple_node *node;
1803         void __rcu **slots;
1804
1805         mt = mte_node_type(mas->node);
1806         node = mas_mn(mas);
1807         slots = ma_slots(node, mt);
1808         pivots = ma_pivots(node, mt);
1809         end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
1810         for (offset = mas->offset; offset <= end; offset++) {
1811                 entry = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
1812                 if (mte_parent(entry) == node) {
1813                         *child = *mas;
1814                         mas->offset = offset + 1;
1815                         child->offset = offset;
1816                         mas_descend(child);
1817                         child->offset = 0;
1818                         return true;
1819                 }
1820         }
1821         return false;
1822 }
1823
1824 /*
1825  * mab_shift_right() - Shift the data in mab right. Note, does not clean out the
1826  * old data or set b_node->b_end.
1827  * @b_node: the maple_big_node
1828  * @shift: the shift count
1829  */
1830 static inline void mab_shift_right(struct maple_big_node *b_node,
1831                                  unsigned char shift)
1832 {
1833         unsigned long size = b_node->b_end * sizeof(unsigned long);
1834
1835         memmove(b_node->pivot + shift, b_node->pivot, size);
1836         memmove(b_node->slot + shift, b_node->slot, size);
1837         if (b_node->type == maple_arange_64)
1838                 memmove(b_node->gap + shift, b_node->gap, size);
1839 }
1840
1841 /*
1842  * mab_middle_node() - Check if a middle node is needed (unlikely)
1843  * @b_node: the maple_big_node that contains the data.
1844  * @size: the amount of data in the b_node
1845  * @split: the potential split location
1846  * @slot_count: the size that can be stored in a single node being considered.
1847  *
1848  * Return: true if a middle node is required.
1849  */
1850 static inline bool mab_middle_node(struct maple_big_node *b_node, int split,
1851                                    unsigned char slot_count)
1852 {
1853         unsigned char size = b_node->b_end;
1854
1855         if (size >= 2 * slot_count)
1856                 return true;
1857
1858         if (!b_node->slot[split] && (size >= 2 * slot_count - 1))
1859                 return true;
1860
1861         return false;
1862 }
1863
1864 /*
1865  * mab_no_null_split() - ensure the split doesn't fall on a NULL
1866  * @b_node: the maple_big_node with the data
1867  * @split: the suggested split location
1868  * @slot_count: the number of slots in the node being considered.
1869  *
1870  * Return: the split location.
1871  */
1872 static inline int mab_no_null_split(struct maple_big_node *b_node,
1873                                     unsigned char split, unsigned char slot_count)
1874 {
1875         if (!b_node->slot[split]) {
1876                 /*
1877                  * If the split is less than the max slot && the right side will
1878                  * still be sufficient, then increment the split on NULL.
1879                  */
1880                 if ((split < slot_count - 1) &&
1881                     (b_node->b_end - split) > (mt_min_slots[b_node->type]))
1882                         split++;
1883                 else
1884                         split--;
1885         }
1886         return split;
1887 }
1888
1889 /*
1890  * mab_calc_split() - Calculate the split location and if there needs to be two
1891  * splits.
1892  * @bn: The maple_big_node with the data
1893  * @mid_split: The second split, if required.  0 otherwise.
1894  *
1895  * Return: The first split location.  The middle split is set in @mid_split.
1896  */
1897 static inline int mab_calc_split(struct ma_state *mas,
1898          struct maple_big_node *bn, unsigned char *mid_split, unsigned long min)
1899 {
1900         unsigned char b_end = bn->b_end;
1901         int split = b_end / 2; /* Assume equal split. */
1902         unsigned char slot_min, slot_count = mt_slots[bn->type];
1903
1904         /*
1905          * To support gap tracking, all NULL entries are kept together and a node cannot
1906          * end on a NULL entry, with the exception of the left-most leaf.  The
1907          * limitation means that the split of a node must be checked for this condition
1908          * and be able to put more data in one direction or the other.
1909          */
1910         if (unlikely((mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))) {
1911                 *mid_split = 0;
1912                 split = b_end - mt_min_slots[bn->type];
1913
1914                 if (!ma_is_leaf(bn->type))
1915                         return split;
1916
1917                 mas->mas_flags |= MA_STATE_REBALANCE;
1918                 if (!bn->slot[split])
1919                         split--;
1920                 return split;
1921         }
1922
1923         /*
1924          * Although extremely rare, it is possible to enter what is known as the 3-way
1925          * split scenario.  The 3-way split comes about by means of a store of a range
1926          * that overwrites the end and beginning of two full nodes.  The result is a set
1927          * of entries that cannot be stored in 2 nodes.  Sometimes, these two nodes can
1928          * also be located in different parent nodes which are also full.  This can
1929          * carry upwards all the way to the root in the worst case.
1930          */
1931         if (unlikely(mab_middle_node(bn, split, slot_count))) {
1932                 split = b_end / 3;
1933                 *mid_split = split * 2;
1934         } else {
1935                 slot_min = mt_min_slots[bn->type];
1936
1937                 *mid_split = 0;
1938                 /*
1939                  * Avoid having a range less than the slot count unless it
1940                  * causes one node to be deficient.
1941                  * NOTE: mt_min_slots is 1 based, b_end and split are zero.
1942                  */
1943                 while ((split < slot_count - 1) &&
1944                        ((bn->pivot[split] - min) < slot_count - 1) &&
1945                        (b_end - split > slot_min))
1946                         split++;
1947         }
1948
1949         /* Avoid ending a node on a NULL entry */
1950         split = mab_no_null_split(bn, split, slot_count);
1951
1952         if (unlikely(*mid_split))
1953                 *mid_split = mab_no_null_split(bn, *mid_split, slot_count);
1954
1955         return split;
1956 }
1957
1958 /*
1959  * mas_mab_cp() - Copy data from a maple state inclusively to a maple_big_node
1960  * and set @b_node->b_end to the next free slot.
1961  * @mas: The maple state
1962  * @mas_start: The starting slot to copy
1963  * @mas_end: The end slot to copy (inclusively)
1964  * @b_node: The maple_big_node to place the data
1965  * @mab_start: The starting location in maple_big_node to store the data.
1966  */
1967 static inline void mas_mab_cp(struct ma_state *mas, unsigned char mas_start,
1968                         unsigned char mas_end, struct maple_big_node *b_node,
1969                         unsigned char mab_start)
1970 {
1971         enum maple_type mt;
1972         struct maple_node *node;
1973         void __rcu **slots;
1974         unsigned long *pivots, *gaps;
1975         int i = mas_start, j = mab_start;
1976         unsigned char piv_end;
1977
1978         node = mas_mn(mas);
1979         mt = mte_node_type(mas->node);
1980         pivots = ma_pivots(node, mt);
1981         if (!i) {
1982                 b_node->pivot[j] = pivots[i++];
1983                 if (unlikely(i > mas_end))
1984                         goto complete;
1985                 j++;
1986         }
1987
1988         piv_end = min(mas_end, mt_pivots[mt]);
1989         for (; i < piv_end; i++, j++) {
1990                 b_node->pivot[j] = pivots[i];
1991                 if (unlikely(!b_node->pivot[j]))
1992                         break;
1993
1994                 if (unlikely(mas->max == b_node->pivot[j]))
1995                         goto complete;
1996         }
1997
1998         if (likely(i <= mas_end))
1999                 b_node->pivot[j] = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, mt);
2000
2001 complete:
2002         b_node->b_end = ++j;
2003         j -= mab_start;
2004         slots = ma_slots(node, mt);
2005         memcpy(b_node->slot + mab_start, slots + mas_start, sizeof(void *) * j);
2006         if (!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree)) {
2007                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2008                 memcpy(b_node->gap + mab_start, gaps + mas_start,
2009                        sizeof(unsigned long) * j);
2010         }
2011 }
2012
2013 /*
2014  * mas_leaf_set_meta() - Set the metadata of a leaf if possible.
2015  * @mas: The maple state
2016  * @node: The maple node
2017  * @pivots: pointer to the maple node pivots
2018  * @mt: The maple type
2019  * @end: The assumed end
2020  *
2021  * Note, end may be incremented within this function but not modified at the
2022  * source.  This is fine since the metadata is the last thing to be stored in a
2023  * node during a write.
2024  */
2025 static inline void mas_leaf_set_meta(struct ma_state *mas,
2026                 struct maple_node *node, unsigned long *pivots,
2027                 enum maple_type mt, unsigned char end)
2028 {
2029         /* There is no room for metadata already */
2030         if (mt_pivots[mt] <= end)
2031                 return;
2032
2033         if (pivots[end] && pivots[end] < mas->max)
2034                 end++;
2035
2036         if (end < mt_slots[mt] - 1)
2037                 ma_set_meta(node, mt, 0, end);
2038 }
2039
2040 /*
2041  * mab_mas_cp() - Copy data from maple_big_node to a maple encoded node.
2042  * @b_node: the maple_big_node that has the data
2043  * @mab_start: the start location in @b_node.
2044  * @mab_end: The end location in @b_node (inclusively)
2045  * @mas: The maple state with the maple encoded node.
2046  */
2047 static inline void mab_mas_cp(struct maple_big_node *b_node,
2048                               unsigned char mab_start, unsigned char mab_end,
2049                               struct ma_state *mas, bool new_max)
2050 {
2051         int i, j = 0;
2052         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
2053         struct maple_node *node = mte_to_node(mas->node);
2054         void __rcu **slots = ma_slots(node, mt);
2055         unsigned long *pivots = ma_pivots(node, mt);
2056         unsigned long *gaps = NULL;
2057         unsigned char end;
2058
2059         if (mab_end - mab_start > mt_pivots[mt])
2060                 mab_end--;
2061
2062         if (!pivots[mt_pivots[mt] - 1])
2063                 slots[mt_pivots[mt]] = NULL;
2064
2065         i = mab_start;
2066         do {
2067                 pivots[j++] = b_node->pivot[i++];
2068         } while (i <= mab_end && likely(b_node->pivot[i]));
2069
2070         memcpy(slots, b_node->slot + mab_start,
2071                sizeof(void *) * (i - mab_start));
2072
2073         if (new_max)
2074                 mas->max = b_node->pivot[i - 1];
2075
2076         end = j - 1;
2077         if (likely(!ma_is_leaf(mt) && mt_is_alloc(mas->tree))) {
2078                 unsigned long max_gap = 0;
2079                 unsigned char offset = 15;
2080
2081                 gaps = ma_gaps(node, mt);
2082                 do {
2083                         gaps[--j] = b_node->gap[--i];
2084                         if (gaps[j] > max_gap) {
2085                                 offset = j;
2086                                 max_gap = gaps[j];
2087                         }
2088                 } while (j);
2089
2090                 ma_set_meta(node, mt, offset, end);
2091         } else {
2092                 mas_leaf_set_meta(mas, node, pivots, mt, end);
2093         }
2094 }
2095
2096 /*
2097  * mas_descend_adopt() - Descend through a sub-tree and adopt children.
2098  * @mas: the maple state with the maple encoded node of the sub-tree.
2099  *
2100  * Descend through a sub-tree and adopt children who do not have the correct
2101  * parents set.  Follow the parents which have the correct parents as they are
2102  * the new entries which need to be followed to find other incorrectly set
2103  * parents.
2104  */
2105 static inline void mas_descend_adopt(struct ma_state *mas)
2106 {
2107         struct ma_state list[3], next[3];
2108         int i, n;
2109
2110         /*
2111          * At each level there may be up to 3 correct parent pointers which indicates
2112          * the new nodes which need to be walked to find any new nodes at a lower level.
2113          */
2114
2115         for (i = 0; i < 3; i++) {
2116                 list[i] = *mas;
2117                 list[i].offset = 0;
2118                 next[i].offset = 0;
2119         }
2120         next[0] = *mas;
2121
2122         while (!mte_is_leaf(list[0].node)) {
2123                 n = 0;
2124                 for (i = 0; i < 3; i++) {
2125                         if (mas_is_none(&list[i]))
2126                                 continue;
2127
2128                         if (i && list[i-1].node == list[i].node)
2129                                 continue;
2130
2131                         while ((n < 3) && (mas_new_child(&list[i], &next[n])))
2132                                 n++;
2133
2134                         mas_adopt_children(&list[i], list[i].node);
2135                 }
2136
2137                 while (n < 3)
2138                         next[n++].node = MAS_NONE;
2139
2140                 /* descend by setting the list to the children */
2141                 for (i = 0; i < 3; i++)
2142                         list[i] = next[i];
2143         }
2144 }
2145
2146 /*
2147  * mas_bulk_rebalance() - Rebalance the end of a tree after a bulk insert.
2148  * @mas: The maple state
2149  * @end: The maple node end
2150  * @mt: The maple node type
2151  */
2152 static inline void mas_bulk_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end,
2153                                       enum maple_type mt)
2154 {
2155         if (!(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
2156                 return;
2157
2158         if (mte_is_root(mas->node))
2159                 return;
2160
2161         if (end > mt_min_slots[mt]) {
2162                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
2163                 return;
2164         }
2165 }
2166
2167 /*
2168  * mas_store_b_node() - Store an @entry into the b_node while also copying the
2169  * data from a maple encoded node.
2170  * @wr_mas: the maple write state
2171  * @b_node: the maple_big_node to fill with data
2172  * @offset_end: the offset to end copying
2173  *
2174  * Return: The actual end of the data stored in @b_node
2175  */
2176 static noinline_for_kasan void mas_store_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
2177                 struct maple_big_node *b_node, unsigned char offset_end)
2178 {
2179         unsigned char slot;
2180         unsigned char b_end;
2181         /* Possible underflow of piv will wrap back to 0 before use. */
2182         unsigned long piv;
2183         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2184
2185         b_node->type = wr_mas->type;
2186         b_end = 0;
2187         slot = mas->offset;
2188         if (slot) {
2189                 /* Copy start data up to insert. */
2190                 mas_mab_cp(mas, 0, slot - 1, b_node, 0);
2191                 b_end = b_node->b_end;
2192                 piv = b_node->pivot[b_end - 1];
2193         } else
2194                 piv = mas->min - 1;
2195
2196         if (piv + 1 < mas->index) {
2197                 /* Handle range starting after old range */
2198                 b_node->slot[b_end] = wr_mas->content;
2199                 if (!wr_mas->content)
2200                         b_node->gap[b_end] = mas->index - 1 - piv;
2201                 b_node->pivot[b_end++] = mas->index - 1;
2202         }
2203
2204         /* Store the new entry. */
2205         mas->offset = b_end;
2206         b_node->slot[b_end] = wr_mas->entry;
2207         b_node->pivot[b_end] = mas->last;
2208
2209         /* Appended. */
2210         if (mas->last >= mas->max)
2211                 goto b_end;
2212
2213         /* Handle new range ending before old range ends */
2214         piv = mas_logical_pivot(mas, wr_mas->pivots, offset_end, wr_mas->type);
2215         if (piv > mas->last) {
2216                 if (piv == ULONG_MAX)
2217                         mas_bulk_rebalance(mas, b_node->b_end, wr_mas->type);
2218
2219                 if (offset_end != slot)
2220                         wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
2221                                                           offset_end);
2222
2223                 b_node->slot[++b_end] = wr_mas->content;
2224                 if (!wr_mas->content)
2225                         b_node->gap[b_end] = piv - mas->last + 1;
2226                 b_node->pivot[b_end] = piv;
2227         }
2228
2229         slot = offset_end + 1;
2230         if (slot > wr_mas->node_end)
2231                 goto b_end;
2232
2233         /* Copy end data to the end of the node. */
2234         mas_mab_cp(mas, slot, wr_mas->node_end + 1, b_node, ++b_end);
2235         b_node->b_end--;
2236         return;
2237
2238 b_end:
2239         b_node->b_end = b_end;
2240 }
2241
2242 /*
2243  * mas_prev_sibling() - Find the previous node with the same parent.
2244  * @mas: the maple state
2245  *
2246  * Return: True if there is a previous sibling, false otherwise.
2247  */
2248 static inline bool mas_prev_sibling(struct ma_state *mas)
2249 {
2250         unsigned int p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
2251
2252         if (mte_is_root(mas->node))
2253                 return false;
2254
2255         if (!p_slot)
2256                 return false;
2257
2258         mas_ascend(mas);
2259         mas->offset = p_slot - 1;
2260         mas_descend(mas);
2261         return true;
2262 }
2263
2264 /*
2265  * mas_next_sibling() - Find the next node with the same parent.
2266  * @mas: the maple state
2267  *
2268  * Return: true if there is a next sibling, false otherwise.
2269  */
2270 static inline bool mas_next_sibling(struct ma_state *mas)
2271 {
2272         MA_STATE(parent, mas->tree, mas->index, mas->last);
2273
2274         if (mte_is_root(mas->node))
2275                 return false;
2276
2277         parent = *mas;
2278         mas_ascend(&parent);
2279         parent.offset = mte_parent_slot(mas->node) + 1;
2280         if (parent.offset > mas_data_end(&parent))
2281                 return false;
2282
2283         *mas = parent;
2284         mas_descend(mas);
2285         return true;
2286 }
2287
2288 /*
2289  * mte_node_or_node() - Return the encoded node or MAS_NONE.
2290  * @enode: The encoded maple node.
2291  *
2292  * Shorthand to avoid setting %NULLs in the tree or maple_subtree_state.
2293  *
2294  * Return: @enode or MAS_NONE
2295  */
2296 static inline struct maple_enode *mte_node_or_none(struct maple_enode *enode)
2297 {
2298         if (enode)
2299                 return enode;
2300
2301         return ma_enode_ptr(MAS_NONE);
2302 }
2303
2304 /*
2305  * mas_wr_node_walk() - Find the correct offset for the index in the @mas.
2306  * @wr_mas: The maple write state
2307  *
2308  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
2309  */
2310 static inline void mas_wr_node_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
2311 {
2312         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
2313         unsigned char count, offset;
2314
2315         if (unlikely(ma_is_dense(wr_mas->type))) {
2316                 wr_mas->r_max = wr_mas->r_min = mas->index;
2317                 mas->offset = mas->index = mas->min;
2318                 return;
2319         }
2320
2321         wr_mas->node = mas_mn(wr_mas->mas);
2322         wr_mas->pivots = ma_pivots(wr_mas->node, wr_mas->type);
2323         count = wr_mas->node_end = ma_data_end(wr_mas->node, wr_mas->type,
2324                                                wr_mas->pivots, mas->max);
2325         offset = mas->offset;
2326
2327         while (offset < count && mas->index > wr_mas->pivots[offset])
2328                 offset++;
2329
2330         wr_mas->r_max = offset < count ? wr_mas->pivots[offset] : mas->max;
2331         wr_mas->r_min = mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, offset);
2332         wr_mas->offset_end = mas->offset = offset;
2333 }
2334
2335 /*
2336  * mas_topiary_range() - Add a range of slots to the topiary.
2337  * @mas: The maple state
2338  * @destroy: The topiary to add the slots (usually destroy)
2339  * @start: The starting slot inclusively
2340  * @end: The end slot inclusively
2341  */
2342 static inline void mas_topiary_range(struct ma_state *mas,
2343         struct ma_topiary *destroy, unsigned char start, unsigned char end)
2344 {
2345         void __rcu **slots;
2346         unsigned char offset;
2347
2348         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_is_leaf(mas->node));
2349         slots = ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node));
2350         for (offset = start; offset <= end; offset++) {
2351                 struct maple_enode *enode = mas_slot_locked(mas, slots, offset);
2352
2353                 if (mte_dead_node(enode))
2354                         continue;
2355
2356                 mat_add(destroy, enode);
2357         }
2358 }
2359
2360 /*
2361  * mast_topiary() - Add the portions of the tree to the removal list; either to
2362  * be freed or discarded (destroy walk).
2363  * @mast: The maple_subtree_state.
2364  */
2365 static inline void mast_topiary(struct maple_subtree_state *mast)
2366 {
2367         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_l, NULL);
2368         unsigned char r_start, r_end;
2369         unsigned char l_start, l_end;
2370         void __rcu **l_slots, **r_slots;
2371
2372         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2373         mast->orig_l->index = mast->orig_l->last;
2374         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2375         l_start = mast->orig_l->offset + 1;
2376         l_end = mas_data_end(mast->orig_l);
2377         r_start = 0;
2378         r_end = mast->orig_r->offset;
2379
2380         if (r_end)
2381                 r_end--;
2382
2383         l_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_l),
2384                            mte_node_type(mast->orig_l->node));
2385
2386         r_slots = ma_slots(mas_mn(mast->orig_r),
2387                            mte_node_type(mast->orig_r->node));
2388
2389         if ((l_start < l_end) &&
2390             mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_start))) {
2391                 l_start++;
2392         }
2393
2394         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_end))) {
2395                 if (r_end)
2396                         r_end--;
2397         }
2398
2399         if ((l_start > r_end) && (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node))
2400                 return;
2401
2402         /* At the node where left and right sides meet, add the parts between */
2403         if (mast->orig_l->node == mast->orig_r->node) {
2404                 return mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy,
2405                                              l_start, r_end);
2406         }
2407
2408         /* mast->orig_r is different and consumed. */
2409         if (mte_is_leaf(mast->orig_r->node))
2410                 return;
2411
2412         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_l, l_slots, l_end)))
2413                 l_end--;
2414
2415
2416         if (l_start <= l_end)
2417                 mas_topiary_range(mast->orig_l, mast->destroy, l_start, l_end);
2418
2419         if (mte_dead_node(mas_slot_locked(mast->orig_r, r_slots, r_start)))
2420                 r_start++;
2421
2422         if (r_start <= r_end)
2423                 mas_topiary_range(mast->orig_r, mast->destroy, 0, r_end);
2424 }
2425
2426 /*
2427  * mast_rebalance_next() - Rebalance against the next node
2428  * @mast: The maple subtree state
2429  * @old_r: The encoded maple node to the right (next node).
2430  */
2431 static inline void mast_rebalance_next(struct maple_subtree_state *mast)
2432 {
2433         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2434
2435         mas_mab_cp(mast->orig_r, 0, mt_slot_count(mast->orig_r->node),
2436                    mast->bn, b_end);
2437         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2438 }
2439
2440 /*
2441  * mast_rebalance_prev() - Rebalance against the previous node
2442  * @mast: The maple subtree state
2443  * @old_l: The encoded maple node to the left (previous node)
2444  */
2445 static inline void mast_rebalance_prev(struct maple_subtree_state *mast)
2446 {
2447         unsigned char end = mas_data_end(mast->orig_l) + 1;
2448         unsigned char b_end = mast->bn->b_end;
2449
2450         mab_shift_right(mast->bn, end);
2451         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, end - 1, mast->bn, 0);
2452         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2453         mast->orig_l->index = mast->orig_l->min;
2454         mast->bn->b_end = end + b_end;
2455         mast->l->offset += end;
2456 }
2457
2458 /*
2459  * mast_spanning_rebalance() - Rebalance nodes with nearest neighbour favouring
2460  * the node to the right.  Checking the nodes to the right then the left at each
2461  * level upwards until root is reached.  Free and destroy as needed.
2462  * Data is copied into the @mast->bn.
2463  * @mast: The maple_subtree_state.
2464  */
2465 static inline
2466 bool mast_spanning_rebalance(struct maple_subtree_state *mast)
2467 {
2468         struct ma_state r_tmp = *mast->orig_r;
2469         struct ma_state l_tmp = *mast->orig_l;
2470         struct maple_enode *ancestor = NULL;
2471         unsigned char start, end;
2472         unsigned char depth = 0;
2473
2474         r_tmp = *mast->orig_r;
2475         l_tmp = *mast->orig_l;
2476         do {
2477                 mas_ascend(mast->orig_r);
2478                 mas_ascend(mast->orig_l);
2479                 depth++;
2480                 if (!ancestor &&
2481                     (mast->orig_r->node == mast->orig_l->node)) {
2482                         ancestor = mast->orig_r->node;
2483                         end = mast->orig_r->offset - 1;
2484                         start = mast->orig_l->offset + 1;
2485                 }
2486
2487                 if (mast->orig_r->offset < mas_data_end(mast->orig_r)) {
2488                         if (!ancestor) {
2489                                 ancestor = mast->orig_r->node;
2490                                 start = 0;
2491                         }
2492
2493                         mast->orig_r->offset++;
2494                         do {
2495                                 mas_descend(mast->orig_r);
2496                                 mast->orig_r->offset = 0;
2497                                 depth--;
2498                         } while (depth);
2499
2500                         mast_rebalance_next(mast);
2501                         do {
2502                                 unsigned char l_off = 0;
2503                                 struct maple_enode *child = r_tmp.node;
2504
2505                                 mas_ascend(&r_tmp);
2506                                 if (ancestor == r_tmp.node)
2507                                         l_off = start;
2508
2509                                 if (r_tmp.offset)
2510                                         r_tmp.offset--;
2511
2512                                 if (l_off < r_tmp.offset)
2513                                         mas_topiary_range(&r_tmp, mast->destroy,
2514                                                           l_off, r_tmp.offset);
2515
2516                                 if (l_tmp.node != child)
2517                                         mat_add(mast->free, child);
2518
2519                         } while (r_tmp.node != ancestor);
2520
2521                         *mast->orig_l = l_tmp;
2522                         return true;
2523
2524                 } else if (mast->orig_l->offset != 0) {
2525                         if (!ancestor) {
2526                                 ancestor = mast->orig_l->node;
2527                                 end = mas_data_end(mast->orig_l);
2528                         }
2529
2530                         mast->orig_l->offset--;
2531                         do {
2532                                 mas_descend(mast->orig_l);
2533                                 mast->orig_l->offset =
2534                                         mas_data_end(mast->orig_l);
2535                                 depth--;
2536                         } while (depth);
2537
2538                         mast_rebalance_prev(mast);
2539                         do {
2540                                 unsigned char r_off;
2541                                 struct maple_enode *child = l_tmp.node;
2542
2543                                 mas_ascend(&l_tmp);
2544                                 if (ancestor == l_tmp.node)
2545                                         r_off = end;
2546                                 else
2547                                         r_off = mas_data_end(&l_tmp);
2548
2549                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2550                                         l_tmp.offset++;
2551
2552                                 if (l_tmp.offset < r_off)
2553                                         mas_topiary_range(&l_tmp, mast->destroy,
2554                                                           l_tmp.offset, r_off);
2555
2556                                 if (r_tmp.node != child)
2557                                         mat_add(mast->free, child);
2558
2559                         } while (l_tmp.node != ancestor);
2560
2561                         *mast->orig_r = r_tmp;
2562                         return true;
2563                 }
2564         } while (!mte_is_root(mast->orig_r->node));
2565
2566         *mast->orig_r = r_tmp;
2567         *mast->orig_l = l_tmp;
2568         return false;
2569 }
2570
2571 /*
2572  * mast_ascend_free() - Add current original maple state nodes to the free list
2573  * and ascend.
2574  * @mast: the maple subtree state.
2575  *
2576  * Ascend the original left and right sides and add the previous nodes to the
2577  * free list.  Set the slots to point to the correct location in the new nodes.
2578  */
2579 static inline void
2580 mast_ascend_free(struct maple_subtree_state *mast)
2581 {
2582         MA_WR_STATE(wr_mas, mast->orig_r,  NULL);
2583         struct maple_enode *left = mast->orig_l->node;
2584         struct maple_enode *right = mast->orig_r->node;
2585
2586         mas_ascend(mast->orig_l);
2587         mas_ascend(mast->orig_r);
2588         mat_add(mast->free, left);
2589
2590         if (left != right)
2591                 mat_add(mast->free, right);
2592
2593         mast->orig_r->offset = 0;
2594         mast->orig_r->index = mast->r->max;
2595         /* last should be larger than or equal to index */
2596         if (mast->orig_r->last < mast->orig_r->index)
2597                 mast->orig_r->last = mast->orig_r->index;
2598         /*
2599          * The node may not contain the value so set slot to ensure all
2600          * of the nodes contents are freed or destroyed.
2601          */
2602         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_r->node);
2603         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2604         /* Set up the left side of things */
2605         mast->orig_l->offset = 0;
2606         mast->orig_l->index = mast->l->min;
2607         wr_mas.mas = mast->orig_l;
2608         wr_mas.type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
2609         mas_wr_node_walk(&wr_mas);
2610
2611         mast->bn->type = wr_mas.type;
2612 }
2613
2614 /*
2615  * mas_new_ma_node() - Create and return a new maple node.  Helper function.
2616  * @mas: the maple state with the allocations.
2617  * @b_node: the maple_big_node with the type encoding.
2618  *
2619  * Use the node type from the maple_big_node to allocate a new node from the
2620  * ma_state.  This function exists mainly for code readability.
2621  *
2622  * Return: A new maple encoded node
2623  */
2624 static inline struct maple_enode
2625 *mas_new_ma_node(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
2626 {
2627         return mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)), b_node->type);
2628 }
2629
2630 /*
2631  * mas_mab_to_node() - Set up right and middle nodes
2632  *
2633  * @mas: the maple state that contains the allocations.
2634  * @b_node: the node which contains the data.
2635  * @left: The pointer which will have the left node
2636  * @right: The pointer which may have the right node
2637  * @middle: the pointer which may have the middle node (rare)
2638  * @mid_split: the split location for the middle node
2639  *
2640  * Return: the split of left.
2641  */
2642 static inline unsigned char mas_mab_to_node(struct ma_state *mas,
2643         struct maple_big_node *b_node, struct maple_enode **left,
2644         struct maple_enode **right, struct maple_enode **middle,
2645         unsigned char *mid_split, unsigned long min)
2646 {
2647         unsigned char split = 0;
2648         unsigned char slot_count = mt_slots[b_node->type];
2649
2650         *left = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2651         *right = NULL;
2652         *middle = NULL;
2653         *mid_split = 0;
2654
2655         if (b_node->b_end < slot_count) {
2656                 split = b_node->b_end;
2657         } else {
2658                 split = mab_calc_split(mas, b_node, mid_split, min);
2659                 *right = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2660         }
2661
2662         if (*mid_split)
2663                 *middle = mas_new_ma_node(mas, b_node);
2664
2665         return split;
2666
2667 }
2668
2669 /*
2670  * mab_set_b_end() - Add entry to b_node at b_node->b_end and increment the end
2671  * pointer.
2672  * @b_node - the big node to add the entry
2673  * @mas - the maple state to get the pivot (mas->max)
2674  * @entry - the entry to add, if NULL nothing happens.
2675  */
2676 static inline void mab_set_b_end(struct maple_big_node *b_node,
2677                                  struct ma_state *mas,
2678                                  void *entry)
2679 {
2680         if (!entry)
2681                 return;
2682
2683         b_node->slot[b_node->b_end] = entry;
2684         if (mt_is_alloc(mas->tree))
2685                 b_node->gap[b_node->b_end] = mas_max_gap(mas);
2686         b_node->pivot[b_node->b_end++] = mas->max;
2687 }
2688
2689 /*
2690  * mas_set_split_parent() - combine_then_separate helper function.  Sets the parent
2691  * of @mas->node to either @left or @right, depending on @slot and @split
2692  *
2693  * @mas - the maple state with the node that needs a parent
2694  * @left - possible parent 1
2695  * @right - possible parent 2
2696  * @slot - the slot the mas->node was placed
2697  * @split - the split location between @left and @right
2698  */
2699 static inline void mas_set_split_parent(struct ma_state *mas,
2700                                         struct maple_enode *left,
2701                                         struct maple_enode *right,
2702                                         unsigned char *slot, unsigned char split)
2703 {
2704         if (mas_is_none(mas))
2705                 return;
2706
2707         if ((*slot) <= split)
2708                 mte_set_parent(mas->node, left, *slot);
2709         else if (right)
2710                 mte_set_parent(mas->node, right, (*slot) - split - 1);
2711
2712         (*slot)++;
2713 }
2714
2715 /*
2716  * mte_mid_split_check() - Check if the next node passes the mid-split
2717  * @**l: Pointer to left encoded maple node.
2718  * @**m: Pointer to middle encoded maple node.
2719  * @**r: Pointer to right encoded maple node.
2720  * @slot: The offset
2721  * @*split: The split location.
2722  * @mid_split: The middle split.
2723  */
2724 static inline void mte_mid_split_check(struct maple_enode **l,
2725                                        struct maple_enode **r,
2726                                        struct maple_enode *right,
2727                                        unsigned char slot,
2728                                        unsigned char *split,
2729                                        unsigned char mid_split)
2730 {
2731         if (*r == right)
2732                 return;
2733
2734         if (slot < mid_split)
2735                 return;
2736
2737         *l = *r;
2738         *r = right;
2739         *split = mid_split;
2740 }
2741
2742 /*
2743  * mast_set_split_parents() - Helper function to set three nodes parents.  Slot
2744  * is taken from @mast->l.
2745  * @mast - the maple subtree state
2746  * @left - the left node
2747  * @right - the right node
2748  * @split - the split location.
2749  */
2750 static inline void mast_set_split_parents(struct maple_subtree_state *mast,
2751                                           struct maple_enode *left,
2752                                           struct maple_enode *middle,
2753                                           struct maple_enode *right,
2754                                           unsigned char split,
2755                                           unsigned char mid_split)
2756 {
2757         unsigned char slot;
2758         struct maple_enode *l = left;
2759         struct maple_enode *r = right;
2760
2761         if (mas_is_none(mast->l))
2762                 return;
2763
2764         if (middle)
2765                 r = middle;
2766
2767         slot = mast->l->offset;
2768
2769         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2770         mas_set_split_parent(mast->l, l, r, &slot, split);
2771
2772         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2773         mas_set_split_parent(mast->m, l, r, &slot, split);
2774
2775         mte_mid_split_check(&l, &r, right, slot, &split, mid_split);
2776         mas_set_split_parent(mast->r, l, r, &slot, split);
2777 }
2778
2779 /*
2780  * mas_wmb_replace() - Write memory barrier and replace
2781  * @mas: The maple state
2782  * @free: the maple topiary list of nodes to free
2783  * @destroy: The maple topiary list of nodes to destroy (walk and free)
2784  *
2785  * Updates gap as necessary.
2786  */
2787 static inline void mas_wmb_replace(struct ma_state *mas,
2788                                    struct ma_topiary *free,
2789                                    struct ma_topiary *destroy)
2790 {
2791         /* All nodes must see old data as dead prior to replacing that data */
2792         smp_wmb(); /* Needed for RCU */
2793
2794         /* Insert the new data in the tree */
2795         mas_replace(mas, true);
2796
2797         if (!mte_is_leaf(mas->node))
2798                 mas_descend_adopt(mas);
2799
2800         mas_mat_free(mas, free);
2801
2802         if (destroy)
2803                 mas_mat_destroy(mas, destroy);
2804
2805         if (mte_is_leaf(mas->node))
2806                 return;
2807
2808         mas_update_gap(mas);
2809 }
2810
2811 /*
2812  * mast_new_root() - Set a new tree root during subtree creation
2813  * @mast: The maple subtree state
2814  * @mas: The maple state
2815  */
2816 static inline void mast_new_root(struct maple_subtree_state *mast,
2817                                  struct ma_state *mas)
2818 {
2819         mas_mn(mast->l)->parent =
2820                 ma_parent_ptr(((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
2821         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node) &&
2822             !mte_is_root(mast->orig_l->node)) {
2823                 do {
2824                         mast_ascend_free(mast);
2825                         mast_topiary(mast);
2826                 } while (!mte_is_root(mast->orig_l->node));
2827         }
2828         if ((mast->orig_l->node != mas->node) &&
2829                    (mast->l->depth > mas_mt_height(mas))) {
2830                 mat_add(mast->free, mas->node);
2831         }
2832 }
2833
2834 /*
2835  * mast_cp_to_nodes() - Copy data out to nodes.
2836  * @mast: The maple subtree state
2837  * @left: The left encoded maple node
2838  * @middle: The middle encoded maple node
2839  * @right: The right encoded maple node
2840  * @split: The location to split between left and (middle ? middle : right)
2841  * @mid_split: The location to split between middle and right.
2842  */
2843 static inline void mast_cp_to_nodes(struct maple_subtree_state *mast,
2844         struct maple_enode *left, struct maple_enode *middle,
2845         struct maple_enode *right, unsigned char split, unsigned char mid_split)
2846 {
2847         bool new_lmax = true;
2848
2849         mast->l->node = mte_node_or_none(left);
2850         mast->m->node = mte_node_or_none(middle);
2851         mast->r->node = mte_node_or_none(right);
2852
2853         mast->l->min = mast->orig_l->min;
2854         if (split == mast->bn->b_end) {
2855                 mast->l->max = mast->orig_r->max;
2856                 new_lmax = false;
2857         }
2858
2859         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, new_lmax);
2860
2861         if (middle) {
2862                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mid_split, mast->m, true);
2863                 mast->m->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2864                 split = mid_split;
2865         }
2866
2867         mast->r->max = mast->orig_r->max;
2868         if (right) {
2869                 mab_mas_cp(mast->bn, 1 + split, mast->bn->b_end, mast->r, false);
2870                 mast->r->min = mast->bn->pivot[split] + 1;
2871         }
2872 }
2873
2874 /*
2875  * mast_combine_cp_left - Copy in the original left side of the tree into the
2876  * combined data set in the maple subtree state big node.
2877  * @mast: The maple subtree state
2878  */
2879 static inline void mast_combine_cp_left(struct maple_subtree_state *mast)
2880 {
2881         unsigned char l_slot = mast->orig_l->offset;
2882
2883         if (!l_slot)
2884                 return;
2885
2886         mas_mab_cp(mast->orig_l, 0, l_slot - 1, mast->bn, 0);
2887 }
2888
2889 /*
2890  * mast_combine_cp_right: Copy in the original right side of the tree into the
2891  * combined data set in the maple subtree state big node.
2892  * @mast: The maple subtree state
2893  */
2894 static inline void mast_combine_cp_right(struct maple_subtree_state *mast)
2895 {
2896         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] >= mast->orig_r->max)
2897                 return;
2898
2899         mas_mab_cp(mast->orig_r, mast->orig_r->offset + 1,
2900                    mt_slot_count(mast->orig_r->node), mast->bn,
2901                    mast->bn->b_end);
2902         mast->orig_r->last = mast->orig_r->max;
2903 }
2904
2905 /*
2906  * mast_sufficient: Check if the maple subtree state has enough data in the big
2907  * node to create at least one sufficient node
2908  * @mast: the maple subtree state
2909  */
2910 static inline bool mast_sufficient(struct maple_subtree_state *mast)
2911 {
2912         if (mast->bn->b_end > mt_min_slot_count(mast->orig_l->node))
2913                 return true;
2914
2915         return false;
2916 }
2917
2918 /*
2919  * mast_overflow: Check if there is too much data in the subtree state for a
2920  * single node.
2921  * @mast: The maple subtree state
2922  */
2923 static inline bool mast_overflow(struct maple_subtree_state *mast)
2924 {
2925         if (mast->bn->b_end >= mt_slot_count(mast->orig_l->node))
2926                 return true;
2927
2928         return false;
2929 }
2930
2931 static inline void *mtree_range_walk(struct ma_state *mas)
2932 {
2933         unsigned long *pivots;
2934         unsigned char offset;
2935         struct maple_node *node;
2936         struct maple_enode *next, *last;
2937         enum maple_type type;
2938         void __rcu **slots;
2939         unsigned char end;
2940         unsigned long max, min;
2941         unsigned long prev_max, prev_min;
2942
2943         next = mas->node;
2944         min = mas->min;
2945         max = mas->max;
2946         do {
2947                 offset = 0;
2948                 last = next;
2949                 node = mte_to_node(next);
2950                 type = mte_node_type(next);
2951                 pivots = ma_pivots(node, type);
2952                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
2953                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2954                         goto dead_node;
2955
2956                 if (pivots[offset] >= mas->index) {
2957                         prev_max = max;
2958                         prev_min = min;
2959                         max = pivots[offset];
2960                         goto next;
2961                 }
2962
2963                 do {
2964                         offset++;
2965                 } while ((offset < end) && (pivots[offset] < mas->index));
2966
2967                 prev_min = min;
2968                 min = pivots[offset - 1] + 1;
2969                 prev_max = max;
2970                 if (likely(offset < end && pivots[offset]))
2971                         max = pivots[offset];
2972
2973 next:
2974                 slots = ma_slots(node, type);
2975                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
2976                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
2977                         goto dead_node;
2978         } while (!ma_is_leaf(type));
2979
2980         mas->offset = offset;
2981         mas->index = min;
2982         mas->last = max;
2983         mas->min = prev_min;
2984         mas->max = prev_max;
2985         mas->node = last;
2986         return (void *)next;
2987
2988 dead_node:
2989         mas_reset(mas);
2990         return NULL;
2991 }
2992
2993 /*
2994  * mas_spanning_rebalance() - Rebalance across two nodes which may not be peers.
2995  * @mas: The starting maple state
2996  * @mast: The maple_subtree_state, keeps track of 4 maple states.
2997  * @count: The estimated count of iterations needed.
2998  *
2999  * Follow the tree upwards from @l_mas and @r_mas for @count, or until the root
3000  * is hit.  First @b_node is split into two entries which are inserted into the
3001  * next iteration of the loop.  @b_node is returned populated with the final
3002  * iteration. @mas is used to obtain allocations.  orig_l_mas keeps track of the
3003  * nodes that will remain active by using orig_l_mas->index and orig_l_mas->last
3004  * to account of what has been copied into the new sub-tree.  The update of
3005  * orig_l_mas->last is used in mas_consume to find the slots that will need to
3006  * be either freed or destroyed.  orig_l_mas->depth keeps track of the height of
3007  * the new sub-tree in case the sub-tree becomes the full tree.
3008  *
3009  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3010  */
3011 static int mas_spanning_rebalance(struct ma_state *mas,
3012                 struct maple_subtree_state *mast, unsigned char count)
3013 {
3014         unsigned char split, mid_split;
3015         unsigned char slot = 0;
3016         struct maple_enode *left = NULL, *middle = NULL, *right = NULL;
3017
3018         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
3019         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3020         MA_STATE(m_mas, mas->tree, mas->index, mas->index);
3021         MA_TOPIARY(free, mas->tree);
3022         MA_TOPIARY(destroy, mas->tree);
3023
3024         /*
3025          * The tree needs to be rebalanced and leaves need to be kept at the same level.
3026          * Rebalancing is done by use of the ``struct maple_topiary``.
3027          */
3028         mast->l = &l_mas;
3029         mast->m = &m_mas;
3030         mast->r = &r_mas;
3031         mast->free = &free;
3032         mast->destroy = &destroy;
3033         l_mas.node = r_mas.node = m_mas.node = MAS_NONE;
3034
3035         /* Check if this is not root and has sufficient data.  */
3036         if (((mast->orig_l->min != 0) || (mast->orig_r->max != ULONG_MAX)) &&
3037             unlikely(mast->bn->b_end <= mt_min_slots[mast->bn->type]))
3038                 mast_spanning_rebalance(mast);
3039
3040         mast->orig_l->depth = 0;
3041
3042         /*
3043          * Each level of the tree is examined and balanced, pushing data to the left or
3044          * right, or rebalancing against left or right nodes is employed to avoid
3045          * rippling up the tree to limit the amount of churn.  Once a new sub-section of
3046          * the tree is created, there may be a mix of new and old nodes.  The old nodes
3047          * will have the incorrect parent pointers and currently be in two trees: the
3048          * original tree and the partially new tree.  To remedy the parent pointers in
3049          * the old tree, the new data is swapped into the active tree and a walk down
3050          * the tree is performed and the parent pointers are updated.
3051          * See mas_descend_adopt() for more information..
3052          */
3053         while (count--) {
3054                 mast->bn->b_end--;
3055                 mast->bn->type = mte_node_type(mast->orig_l->node);
3056                 split = mas_mab_to_node(mas, mast->bn, &left, &right, &middle,
3057                                         &mid_split, mast->orig_l->min);
3058                 mast_set_split_parents(mast, left, middle, right, split,
3059                                        mid_split);
3060                 mast_cp_to_nodes(mast, left, middle, right, split, mid_split);
3061
3062                 /*
3063                  * Copy data from next level in the tree to mast->bn from next
3064                  * iteration
3065                  */
3066                 memset(mast->bn, 0, sizeof(struct maple_big_node));
3067                 mast->bn->type = mte_node_type(left);
3068                 mast->orig_l->depth++;
3069
3070                 /* Root already stored in l->node. */
3071                 if (mas_is_root_limits(mast->l))
3072                         goto new_root;
3073
3074                 mast_ascend_free(mast);
3075                 mast_combine_cp_left(mast);
3076                 l_mas.offset = mast->bn->b_end;
3077                 mab_set_b_end(mast->bn, &l_mas, left);
3078                 mab_set_b_end(mast->bn, &m_mas, middle);
3079                 mab_set_b_end(mast->bn, &r_mas, right);
3080
3081                 /* Copy anything necessary out of the right node. */
3082                 mast_combine_cp_right(mast);
3083                 mast_topiary(mast);
3084                 mast->orig_l->last = mast->orig_l->max;
3085
3086                 if (mast_sufficient(mast))
3087                         continue;
3088
3089                 if (mast_overflow(mast))
3090                         continue;
3091
3092                 /* May be a new root stored in mast->bn */
3093                 if (mas_is_root_limits(mast->orig_l))
3094                         break;
3095
3096                 mast_spanning_rebalance(mast);
3097
3098                 /* rebalancing from other nodes may require another loop. */
3099                 if (!count)
3100                         count++;
3101         }
3102
3103         l_mas.node = mt_mk_node(ma_mnode_ptr(mas_pop_node(mas)),
3104                                 mte_node_type(mast->orig_l->node));
3105         mast->orig_l->depth++;
3106         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, &l_mas, true);
3107         mte_set_parent(left, l_mas.node, slot);
3108         if (middle)
3109                 mte_set_parent(middle, l_mas.node, ++slot);
3110
3111         if (right)
3112                 mte_set_parent(right, l_mas.node, ++slot);
3113
3114         if (mas_is_root_limits(mast->l)) {
3115 new_root:
3116                 mast_new_root(mast, mas);
3117         } else {
3118                 mas_mn(&l_mas)->parent = mas_mn(mast->orig_l)->parent;
3119         }
3120
3121         if (!mte_dead_node(mast->orig_l->node))
3122                 mat_add(&free, mast->orig_l->node);
3123
3124         mas->depth = mast->orig_l->depth;
3125         *mast->orig_l = l_mas;
3126         mte_set_node_dead(mas->node);
3127
3128         /* Set up mas for insertion. */
3129         mast->orig_l->depth = mas->depth;
3130         mast->orig_l->alloc = mas->alloc;
3131         *mas = *mast->orig_l;
3132         mas_wmb_replace(mas, &free, &destroy);
3133         mtree_range_walk(mas);
3134         return mast->bn->b_end;
3135 }
3136
3137 /*
3138  * mas_rebalance() - Rebalance a given node.
3139  * @mas: The maple state
3140  * @b_node: The big maple node.
3141  *
3142  * Rebalance two nodes into a single node or two new nodes that are sufficient.
3143  * Continue upwards until tree is sufficient.
3144  *
3145  * Return: the number of elements in b_node during the last loop.
3146  */
3147 static inline int mas_rebalance(struct ma_state *mas,
3148                                 struct maple_big_node *b_node)
3149 {
3150         char empty_count = mas_mt_height(mas);
3151         struct maple_subtree_state mast;
3152         unsigned char shift, b_end = ++b_node->b_end;
3153
3154         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3155         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3156
3157         trace_ma_op(__func__, mas);
3158
3159         /*
3160          * Rebalancing occurs if a node is insufficient.  Data is rebalanced
3161          * against the node to the right if it exists, otherwise the node to the
3162          * left of this node is rebalanced against this node.  If rebalancing
3163          * causes just one node to be produced instead of two, then the parent
3164          * is also examined and rebalanced if it is insufficient.  Every level
3165          * tries to combine the data in the same way.  If one node contains the
3166          * entire range of the tree, then that node is used as a new root node.
3167          */
3168         mas_node_count(mas, 1 + empty_count * 3);
3169         if (mas_is_err(mas))
3170                 return 0;
3171
3172         mast.orig_l = &l_mas;
3173         mast.orig_r = &r_mas;
3174         mast.bn = b_node;
3175         mast.bn->type = mte_node_type(mas->node);
3176
3177         l_mas = r_mas = *mas;
3178
3179         if (mas_next_sibling(&r_mas)) {
3180                 mas_mab_cp(&r_mas, 0, mt_slot_count(r_mas.node), b_node, b_end);
3181                 r_mas.last = r_mas.index = r_mas.max;
3182         } else {
3183                 mas_prev_sibling(&l_mas);
3184                 shift = mas_data_end(&l_mas) + 1;
3185                 mab_shift_right(b_node, shift);
3186                 mas->offset += shift;
3187                 mas_mab_cp(&l_mas, 0, shift - 1, b_node, 0);
3188                 b_node->b_end = shift + b_end;
3189                 l_mas.index = l_mas.last = l_mas.min;
3190         }
3191
3192         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, empty_count);
3193 }
3194
3195 /*
3196  * mas_destroy_rebalance() - Rebalance left-most node while destroying the maple
3197  * state.
3198  * @mas: The maple state
3199  * @end: The end of the left-most node.
3200  *
3201  * During a mass-insert event (such as forking), it may be necessary to
3202  * rebalance the left-most node when it is not sufficient.
3203  */
3204 static inline void mas_destroy_rebalance(struct ma_state *mas, unsigned char end)
3205 {
3206         enum maple_type mt = mte_node_type(mas->node);
3207         struct maple_node reuse, *newnode, *parent, *new_left, *left, *node;
3208         struct maple_enode *eparent;
3209         unsigned char offset, tmp, split = mt_slots[mt] / 2;
3210         void __rcu **l_slots, **slots;
3211         unsigned long *l_pivs, *pivs, gap;
3212         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
3213
3214         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3215
3216         l_mas = *mas;
3217         mas_prev_sibling(&l_mas);
3218
3219         /* set up node. */
3220         if (in_rcu) {
3221                 /* Allocate for both left and right as well as parent. */
3222                 mas_node_count(mas, 3);
3223                 if (mas_is_err(mas))
3224                         return;
3225
3226                 newnode = mas_pop_node(mas);
3227         } else {
3228                 newnode = &reuse;
3229         }
3230
3231         node = mas_mn(mas);
3232         newnode->parent = node->parent;
3233         slots = ma_slots(newnode, mt);
3234         pivs = ma_pivots(newnode, mt);
3235         left = mas_mn(&l_mas);
3236         l_slots = ma_slots(left, mt);
3237         l_pivs = ma_pivots(left, mt);
3238         if (!l_slots[split])
3239                 split++;
3240         tmp = mas_data_end(&l_mas) - split;
3241
3242         memcpy(slots, l_slots + split + 1, sizeof(void *) * tmp);
3243         memcpy(pivs, l_pivs + split + 1, sizeof(unsigned long) * tmp);
3244         pivs[tmp] = l_mas.max;
3245         memcpy(slots + tmp, ma_slots(node, mt), sizeof(void *) * end);
3246         memcpy(pivs + tmp, ma_pivots(node, mt), sizeof(unsigned long) * end);
3247
3248         l_mas.max = l_pivs[split];
3249         mas->min = l_mas.max + 1;
3250         eparent = mt_mk_node(mte_parent(l_mas.node),
3251                              mas_parent_type(&l_mas, l_mas.node));
3252         tmp += end;
3253         if (!in_rcu) {
3254                 unsigned char max_p = mt_pivots[mt];
3255                 unsigned char max_s = mt_slots[mt];
3256
3257                 if (tmp < max_p)
3258                         memset(pivs + tmp, 0,
3259                                sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3260
3261                 if (tmp < mt_slots[mt])
3262                         memset(slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3263
3264                 memcpy(node, newnode, sizeof(struct maple_node));
3265                 ma_set_meta(node, mt, 0, tmp - 1);
3266                 mte_set_pivot(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node),
3267                               l_pivs[split]);
3268
3269                 /* Remove data from l_pivs. */
3270                 tmp = split + 1;
3271                 memset(l_pivs + tmp, 0, sizeof(unsigned long) * (max_p - tmp));
3272                 memset(l_slots + tmp, 0, sizeof(void *) * (max_s - tmp));
3273                 ma_set_meta(left, mt, 0, split);
3274
3275                 goto done;
3276         }
3277
3278         /* RCU requires replacing both l_mas, mas, and parent. */
3279         mas->node = mt_mk_node(newnode, mt);
3280         ma_set_meta(newnode, mt, 0, tmp);
3281
3282         new_left = mas_pop_node(mas);
3283         new_left->parent = left->parent;
3284         mt = mte_node_type(l_mas.node);
3285         slots = ma_slots(new_left, mt);
3286         pivs = ma_pivots(new_left, mt);
3287         memcpy(slots, l_slots, sizeof(void *) * split);
3288         memcpy(pivs, l_pivs, sizeof(unsigned long) * split);
3289         ma_set_meta(new_left, mt, 0, split);
3290         l_mas.node = mt_mk_node(new_left, mt);
3291
3292         /* replace parent. */
3293         offset = mte_parent_slot(mas->node);
3294         mt = mas_parent_type(&l_mas, l_mas.node);
3295         parent = mas_pop_node(mas);
3296         slots = ma_slots(parent, mt);
3297         pivs = ma_pivots(parent, mt);
3298         memcpy(parent, mte_to_node(eparent), sizeof(struct maple_node));
3299         rcu_assign_pointer(slots[offset], mas->node);
3300         rcu_assign_pointer(slots[offset - 1], l_mas.node);
3301         pivs[offset - 1] = l_mas.max;
3302         eparent = mt_mk_node(parent, mt);
3303 done:
3304         gap = mas_leaf_max_gap(mas);
3305         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(mas->node), gap);
3306         gap = mas_leaf_max_gap(&l_mas);
3307         mte_set_gap(eparent, mte_parent_slot(l_mas.node), gap);
3308         mas_ascend(mas);
3309
3310         if (in_rcu)
3311                 mas_replace(mas, false);
3312
3313         mas_update_gap(mas);
3314 }
3315
3316 /*
3317  * mas_split_final_node() - Split the final node in a subtree operation.
3318  * @mast: the maple subtree state
3319  * @mas: The maple state
3320  * @height: The height of the tree in case it's a new root.
3321  */
3322 static inline bool mas_split_final_node(struct maple_subtree_state *mast,
3323                                         struct ma_state *mas, int height)
3324 {
3325         struct maple_enode *ancestor;
3326
3327         if (mte_is_root(mas->node)) {
3328                 if (mt_is_alloc(mas->tree))
3329                         mast->bn->type = maple_arange_64;
3330                 else
3331                         mast->bn->type = maple_range_64;
3332                 mas->depth = height;
3333         }
3334         /*
3335          * Only a single node is used here, could be root.
3336          * The Big_node data should just fit in a single node.
3337          */
3338         ancestor = mas_new_ma_node(mas, mast->bn);
3339         mte_set_parent(mast->l->node, ancestor, mast->l->offset);
3340         mte_set_parent(mast->r->node, ancestor, mast->r->offset);
3341         mte_to_node(ancestor)->parent = mas_mn(mas)->parent;
3342
3343         mast->l->node = ancestor;
3344         mab_mas_cp(mast->bn, 0, mt_slots[mast->bn->type] - 1, mast->l, true);
3345         mas->offset = mast->bn->b_end - 1;
3346         return true;
3347 }
3348
3349 /*
3350  * mast_fill_bnode() - Copy data into the big node in the subtree state
3351  * @mast: The maple subtree state
3352  * @mas: the maple state
3353  * @skip: The number of entries to skip for new nodes insertion.
3354  */
3355 static inline void mast_fill_bnode(struct maple_subtree_state *mast,
3356                                          struct ma_state *mas,
3357                                          unsigned char skip)
3358 {
3359         bool cp = true;
3360         struct maple_enode *old = mas->node;
3361         unsigned char split;
3362
3363         memset(mast->bn->gap, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->gap));
3364         memset(mast->bn->slot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->slot));
3365         memset(mast->bn->pivot, 0, sizeof(unsigned long) * ARRAY_SIZE(mast->bn->pivot));
3366         mast->bn->b_end = 0;
3367
3368         if (mte_is_root(mas->node)) {
3369                 cp = false;
3370         } else {
3371                 mas_ascend(mas);
3372                 mat_add(mast->free, old);
3373                 mas->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3374         }
3375
3376         if (cp && mast->l->offset)
3377                 mas_mab_cp(mas, 0, mast->l->offset - 1, mast->bn, 0);
3378
3379         split = mast->bn->b_end;
3380         mab_set_b_end(mast->bn, mast->l, mast->l->node);
3381         mast->r->offset = mast->bn->b_end;
3382         mab_set_b_end(mast->bn, mast->r, mast->r->node);
3383         if (mast->bn->pivot[mast->bn->b_end - 1] == mas->max)
3384                 cp = false;
3385
3386         if (cp)
3387                 mas_mab_cp(mas, split + skip, mt_slot_count(mas->node) - 1,
3388                            mast->bn, mast->bn->b_end);
3389
3390         mast->bn->b_end--;
3391         mast->bn->type = mte_node_type(mas->node);
3392 }
3393
3394 /*
3395  * mast_split_data() - Split the data in the subtree state big node into regular
3396  * nodes.
3397  * @mast: The maple subtree state
3398  * @mas: The maple state
3399  * @split: The location to split the big node
3400  */
3401 static inline void mast_split_data(struct maple_subtree_state *mast,
3402            struct ma_state *mas, unsigned char split)
3403 {
3404         unsigned char p_slot;
3405
3406         mab_mas_cp(mast->bn, 0, split, mast->l, true);
3407         mte_set_pivot(mast->r->node, 0, mast->r->max);
3408         mab_mas_cp(mast->bn, split + 1, mast->bn->b_end, mast->r, false);
3409         mast->l->offset = mte_parent_slot(mas->node);
3410         mast->l->max = mast->bn->pivot[split];
3411         mast->r->min = mast->l->max + 1;
3412         if (mte_is_leaf(mas->node))
3413                 return;
3414
3415         p_slot = mast->orig_l->offset;
3416         mas_set_split_parent(mast->orig_l, mast->l->node, mast->r->node,
3417                              &p_slot, split);
3418         mas_set_split_parent(mast->orig_r, mast->l->node, mast->r->node,
3419                              &p_slot, split);
3420 }
3421
3422 /*
3423  * mas_push_data() - Instead of splitting a node, it is beneficial to push the
3424  * data to the right or left node if there is room.
3425  * @mas: The maple state
3426  * @height: The current height of the maple state
3427  * @mast: The maple subtree state
3428  * @left: Push left or not.
3429  *
3430  * Keeping the height of the tree low means faster lookups.
3431  *
3432  * Return: True if pushed, false otherwise.
3433  */
3434 static inline bool mas_push_data(struct ma_state *mas, int height,
3435                                  struct maple_subtree_state *mast, bool left)
3436 {
3437         unsigned char slot_total = mast->bn->b_end;
3438         unsigned char end, space, split;
3439
3440         MA_STATE(tmp_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3441         tmp_mas = *mas;
3442         tmp_mas.depth = mast->l->depth;
3443
3444         if (left && !mas_prev_sibling(&tmp_mas))
3445                 return false;
3446         else if (!left && !mas_next_sibling(&tmp_mas))
3447                 return false;
3448
3449         end = mas_data_end(&tmp_mas);
3450         slot_total += end;
3451         space = 2 * mt_slot_count(mas->node) - 2;
3452         /* -2 instead of -1 to ensure there isn't a triple split */
3453         if (ma_is_leaf(mast->bn->type))
3454                 space--;
3455
3456         if (mas->max == ULONG_MAX)
3457                 space--;
3458
3459         if (slot_total >= space)
3460                 return false;
3461
3462         /* Get the data; Fill mast->bn */
3463         mast->bn->b_end++;
3464         if (left) {
3465                 mab_shift_right(mast->bn, end + 1);
3466                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, 0);
3467                 mast->bn->b_end = slot_total + 1;
3468         } else {
3469                 mas_mab_cp(&tmp_mas, 0, end, mast->bn, mast->bn->b_end);
3470         }
3471
3472         /* Configure mast for splitting of mast->bn */
3473         split = mt_slots[mast->bn->type] - 2;
3474         if (left) {
3475                 /*  Switch mas to prev node  */
3476                 mat_add(mast->free, mas->node);
3477                 *mas = tmp_mas;
3478                 /* Start using mast->l for the left side. */
3479                 tmp_mas.node = mast->l->node;
3480                 *mast->l = tmp_mas;
3481         } else {
3482                 mat_add(mast->free, tmp_mas.node);
3483                 tmp_mas.node = mast->r->node;
3484                 *mast->r = tmp_mas;
3485                 split = slot_total - split;
3486         }
3487         split = mab_no_null_split(mast->bn, split, mt_slots[mast->bn->type]);
3488         /* Update parent slot for split calculation. */
3489         if (left)
3490                 mast->orig_l->offset += end + 1;
3491
3492         mast_split_data(mast, mas, split);
3493         mast_fill_bnode(mast, mas, 2);
3494         mas_split_final_node(mast, mas, height + 1);
3495         return true;
3496 }
3497
3498 /*
3499  * mas_split() - Split data that is too big for one node into two.
3500  * @mas: The maple state
3501  * @b_node: The maple big node
3502  * Return: 1 on success, 0 on failure.
3503  */
3504 static int mas_split(struct ma_state *mas, struct maple_big_node *b_node)
3505 {
3506         struct maple_subtree_state mast;
3507         int height = 0;
3508         unsigned char mid_split, split = 0;
3509
3510         /*
3511          * Splitting is handled differently from any other B-tree; the Maple
3512          * Tree splits upwards.  Splitting up means that the split operation
3513          * occurs when the walk of the tree hits the leaves and not on the way
3514          * down.  The reason for splitting up is that it is impossible to know
3515          * how much space will be needed until the leaf is (or leaves are)
3516          * reached.  Since overwriting data is allowed and a range could
3517          * overwrite more than one range or result in changing one entry into 3
3518          * entries, it is impossible to know if a split is required until the
3519          * data is examined.
3520          *
3521          * Splitting is a balancing act between keeping allocations to a minimum
3522          * and avoiding a 'jitter' event where a tree is expanded to make room
3523          * for an entry followed by a contraction when the entry is removed.  To
3524          * accomplish the balance, there are empty slots remaining in both left
3525          * and right nodes after a split.
3526          */
3527         MA_STATE(l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3528         MA_STATE(r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3529         MA_STATE(prev_l_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3530         MA_STATE(prev_r_mas, mas->tree, mas->index, mas->last);
3531         MA_TOPIARY(mat, mas->tree);
3532
3533         trace_ma_op(__func__, mas);
3534         mas->depth = mas_mt_height(mas);
3535         /* Allocation failures will happen early. */
3536         mas_node_count(mas, 1 + mas->depth * 2);
3537         if (mas_is_err(mas))
3538                 return 0;
3539
3540         mast.l = &l_mas;
3541         mast.r = &r_mas;
3542         mast.orig_l = &prev_l_mas;
3543         mast.orig_r = &prev_r_mas;
3544         mast.free = &mat;
3545         mast.bn = b_node;
3546
3547         while (height++ <= mas->depth) {
3548                 if (mt_slots[b_node->type] > b_node->b_end) {
3549                         mas_split_final_node(&mast, mas, height);
3550                         break;
3551                 }
3552
3553                 l_mas = r_mas = *mas;
3554                 l_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3555                 r_mas.node = mas_new_ma_node(mas, b_node);
3556                 /*
3557                  * Another way that 'jitter' is avoided is to terminate a split up early if the
3558                  * left or right node has space to spare.  This is referred to as "pushing left"
3559                  * or "pushing right" and is similar to the B* tree, except the nodes left or
3560                  * right can rarely be reused due to RCU, but the ripple upwards is halted which
3561                  * is a significant savings.
3562                  */
3563                 /* Try to push left. */
3564                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, true))
3565                         break;
3566
3567                 /* Try to push right. */
3568                 if (mas_push_data(mas, height, &mast, false))
3569                         break;
3570
3571                 split = mab_calc_split(mas, b_node, &mid_split, prev_l_mas.min);
3572                 mast_split_data(&mast, mas, split);
3573                 /*
3574                  * Usually correct, mab_mas_cp in the above call overwrites
3575                  * r->max.
3576                  */
3577                 mast.r->max = mas->max;
3578                 mast_fill_bnode(&mast, mas, 1);
3579                 prev_l_mas = *mast.l;
3580                 prev_r_mas = *mast.r;
3581         }
3582
3583         /* Set the original node as dead */
3584         mat_add(mast.free, mas->node);
3585         mas->node = l_mas.node;
3586         mas_wmb_replace(mas, mast.free, NULL);
3587         mtree_range_walk(mas);
3588         return 1;
3589 }
3590
3591 /*
3592  * mas_reuse_node() - Reuse the node to store the data.
3593  * @wr_mas: The maple write state
3594  * @bn: The maple big node
3595  * @end: The end of the data.
3596  *
3597  * Will always return false in RCU mode.
3598  *
3599  * Return: True if node was reused, false otherwise.
3600  */
3601 static inline bool mas_reuse_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3602                           struct maple_big_node *bn, unsigned char end)
3603 {
3604         /* Need to be rcu safe. */
3605         if (mt_in_rcu(wr_mas->mas->tree))
3606                 return false;
3607
3608         if (end > bn->b_end) {
3609                 int clear = mt_slots[wr_mas->type] - bn->b_end;
3610
3611                 memset(wr_mas->slots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear--);
3612                 memset(wr_mas->pivots + bn->b_end, 0, sizeof(void *) * clear);
3613         }
3614         mab_mas_cp(bn, 0, bn->b_end, wr_mas->mas, false);
3615         return true;
3616 }
3617
3618 /*
3619  * mas_commit_b_node() - Commit the big node into the tree.
3620  * @wr_mas: The maple write state
3621  * @b_node: The maple big node
3622  * @end: The end of the data.
3623  */
3624 static noinline_for_kasan int mas_commit_b_node(struct ma_wr_state *wr_mas,
3625                             struct maple_big_node *b_node, unsigned char end)
3626 {
3627         struct maple_node *node;
3628         unsigned char b_end = b_node->b_end;
3629         enum maple_type b_type = b_node->type;
3630
3631         if ((b_end < mt_min_slots[b_type]) &&
3632             (!mte_is_root(wr_mas->mas->node)) &&
3633             (mas_mt_height(wr_mas->mas) > 1))
3634                 return mas_rebalance(wr_mas->mas, b_node);
3635
3636         if (b_end >= mt_slots[b_type])
3637                 return mas_split(wr_mas->mas, b_node);
3638
3639         if (mas_reuse_node(wr_mas, b_node, end))
3640                 goto reuse_node;
3641
3642         mas_node_count(wr_mas->mas, 1);
3643         if (mas_is_err(wr_mas->mas))
3644                 return 0;
3645
3646         node = mas_pop_node(wr_mas->mas);
3647         node->parent = mas_mn(wr_mas->mas)->parent;
3648         wr_mas->mas->node = mt_mk_node(node, b_type);
3649         mab_mas_cp(b_node, 0, b_end, wr_mas->mas, false);
3650         mas_replace(wr_mas->mas, false);
3651 reuse_node:
3652         mas_update_gap(wr_mas->mas);
3653         return 1;
3654 }
3655
3656 /*
3657  * mas_root_expand() - Expand a root to a node
3658  * @mas: The maple state
3659  * @entry: The entry to store into the tree
3660  */
3661 static inline int mas_root_expand(struct ma_state *mas, void *entry)
3662 {
3663         void *contents = mas_root_locked(mas);
3664         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3665         struct maple_node *node;
3666         void __rcu **slots;
3667         unsigned long *pivots;
3668         int slot = 0;
3669
3670         mas_node_count(mas, 1);
3671         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
3672                 return 0;
3673
3674         node = mas_pop_node(mas);
3675         pivots = ma_pivots(node, type);
3676         slots = ma_slots(node, type);
3677         node->parent = ma_parent_ptr(
3678                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3679         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3680
3681         if (mas->index) {
3682                 if (contents) {
3683                         rcu_assign_pointer(slots[slot], contents);
3684                         if (likely(mas->index > 1))
3685                                 slot++;
3686                 }
3687                 pivots[slot++] = mas->index - 1;
3688         }
3689
3690         rcu_assign_pointer(slots[slot], entry);
3691         mas->offset = slot;
3692         pivots[slot] = mas->last;
3693         if (mas->last != ULONG_MAX)
3694                 slot++;
3695         mas->depth = 1;
3696         mas_set_height(mas);
3697         ma_set_meta(node, maple_leaf_64, 0, slot);
3698         /* swap the new root into the tree */
3699         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3700         return slot;
3701 }
3702
3703 static inline void mas_store_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3704 {
3705         if (likely((mas->last != 0) || (mas->index != 0)))
3706                 mas_root_expand(mas, entry);
3707         else if (((unsigned long) (entry) & 3) == 2)
3708                 mas_root_expand(mas, entry);
3709         else {
3710                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3711                 mas->node = MAS_START;
3712         }
3713 }
3714
3715 /*
3716  * mas_is_span_wr() - Check if the write needs to be treated as a write that
3717  * spans the node.
3718  * @mas: The maple state
3719  * @piv: The pivot value being written
3720  * @type: The maple node type
3721  * @entry: The data to write
3722  *
3723  * Spanning writes are writes that start in one node and end in another OR if
3724  * the write of a %NULL will cause the node to end with a %NULL.
3725  *
3726  * Return: True if this is a spanning write, false otherwise.
3727  */
3728 static bool mas_is_span_wr(struct ma_wr_state *wr_mas)
3729 {
3730         unsigned long max;
3731         unsigned long last = wr_mas->mas->last;
3732         unsigned long piv = wr_mas->r_max;
3733         enum maple_type type = wr_mas->type;
3734         void *entry = wr_mas->entry;
3735
3736         /* Contained in this pivot */
3737         if (piv > last)
3738                 return false;
3739
3740         max = wr_mas->mas->max;
3741         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
3742                 /* Fits in the node, but may span slots. */
3743                 if (last < max)
3744                         return false;
3745
3746                 /* Writes to the end of the node but not null. */
3747                 if ((last == max) && entry)
3748                         return false;
3749
3750                 /*
3751                  * Writing ULONG_MAX is not a spanning write regardless of the
3752                  * value being written as long as the range fits in the node.
3753                  */
3754                 if ((last == ULONG_MAX) && (last == max))
3755                         return false;
3756         } else if (piv == last) {
3757                 if (entry)
3758                         return false;
3759
3760                 /* Detect spanning store wr walk */
3761                 if (last == ULONG_MAX)
3762                         return false;
3763         }
3764
3765         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, piv, entry);
3766
3767         return true;
3768 }
3769
3770 static inline void mas_wr_walk_descend(struct ma_wr_state *wr_mas)
3771 {
3772         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
3773         mas_wr_node_walk(wr_mas);
3774         wr_mas->slots = ma_slots(wr_mas->node, wr_mas->type);
3775 }
3776
3777 static inline void mas_wr_walk_traverse(struct ma_wr_state *wr_mas)
3778 {
3779         wr_mas->mas->max = wr_mas->r_max;
3780         wr_mas->mas->min = wr_mas->r_min;
3781         wr_mas->mas->node = wr_mas->content;
3782         wr_mas->mas->offset = 0;
3783         wr_mas->mas->depth++;
3784 }
3785 /*
3786  * mas_wr_walk() - Walk the tree for a write.
3787  * @wr_mas: The maple write state
3788  *
3789  * Uses mas_slot_locked() and does not need to worry about dead nodes.
3790  *
3791  * Return: True if it's contained in a node, false on spanning write.
3792  */
3793 static bool mas_wr_walk(struct ma_wr_state *wr_mas)
3794 {
3795         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3796
3797         while (true) {
3798                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3799                 if (unlikely(mas_is_span_wr(wr_mas)))
3800                         return false;
3801
3802                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3803                                                   mas->offset);
3804                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3805                         return true;
3806
3807                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3808         }
3809
3810         return true;
3811 }
3812
3813 static bool mas_wr_walk_index(struct ma_wr_state *wr_mas)
3814 {
3815         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
3816
3817         while (true) {
3818                 mas_wr_walk_descend(wr_mas);
3819                 wr_mas->content = mas_slot_locked(mas, wr_mas->slots,
3820                                                   mas->offset);
3821                 if (ma_is_leaf(wr_mas->type))
3822                         return true;
3823                 mas_wr_walk_traverse(wr_mas);
3824
3825         }
3826         return true;
3827 }
3828 /*
3829  * mas_extend_spanning_null() - Extend a store of a %NULL to include surrounding %NULLs.
3830  * @l_wr_mas: The left maple write state
3831  * @r_wr_mas: The right maple write state
3832  */
3833 static inline void mas_extend_spanning_null(struct ma_wr_state *l_wr_mas,
3834                                             struct ma_wr_state *r_wr_mas)
3835 {
3836         struct ma_state *r_mas = r_wr_mas->mas;
3837         struct ma_state *l_mas = l_wr_mas->mas;
3838         unsigned char l_slot;
3839
3840         l_slot = l_mas->offset;
3841         if (!l_wr_mas->content)
3842                 l_mas->index = l_wr_mas->r_min;
3843
3844         if ((l_mas->index == l_wr_mas->r_min) &&
3845                  (l_slot &&
3846                   !mas_slot_locked(l_mas, l_wr_mas->slots, l_slot - 1))) {
3847                 if (l_slot > 1)
3848                         l_mas->index = l_wr_mas->pivots[l_slot - 2] + 1;
3849                 else
3850                         l_mas->index = l_mas->min;
3851
3852                 l_mas->offset = l_slot - 1;
3853         }
3854
3855         if (!r_wr_mas->content) {
3856                 if (r_mas->last < r_wr_mas->r_max)
3857                         r_mas->last = r_wr_mas->r_max;
3858                 r_mas->offset++;
3859         } else if ((r_mas->last == r_wr_mas->r_max) &&
3860             (r_mas->last < r_mas->max) &&
3861             !mas_slot_locked(r_mas, r_wr_mas->slots, r_mas->offset + 1)) {
3862                 r_mas->last = mas_safe_pivot(r_mas, r_wr_mas->pivots,
3863                                              r_wr_mas->type, r_mas->offset + 1);
3864                 r_mas->offset++;
3865         }
3866 }
3867
3868 static inline void *mas_state_walk(struct ma_state *mas)
3869 {
3870         void *entry;
3871
3872         entry = mas_start(mas);
3873         if (mas_is_none(mas))
3874                 return NULL;
3875
3876         if (mas_is_ptr(mas))
3877                 return entry;
3878
3879         return mtree_range_walk(mas);
3880 }
3881
3882 /*
3883  * mtree_lookup_walk() - Internal quick lookup that does not keep maple state up
3884  * to date.
3885  *
3886  * @mas: The maple state.
3887  *
3888  * Note: Leaves mas in undesirable state.
3889  * Return: The entry for @mas->index or %NULL on dead node.
3890  */
3891 static inline void *mtree_lookup_walk(struct ma_state *mas)
3892 {
3893         unsigned long *pivots;
3894         unsigned char offset;
3895         struct maple_node *node;
3896         struct maple_enode *next;
3897         enum maple_type type;
3898         void __rcu **slots;
3899         unsigned char end;
3900         unsigned long max;
3901
3902         next = mas->node;
3903         max = ULONG_MAX;
3904         do {
3905                 offset = 0;
3906                 node = mte_to_node(next);
3907                 type = mte_node_type(next);
3908                 pivots = ma_pivots(node, type);
3909                 end = ma_data_end(node, type, pivots, max);
3910                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3911                         goto dead_node;
3912                 do {
3913                         if (pivots[offset] >= mas->index) {
3914                                 max = pivots[offset];
3915                                 break;
3916                         }
3917                 } while (++offset < end);
3918
3919                 slots = ma_slots(node, type);
3920                 next = mt_slot(mas->tree, slots, offset);
3921                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
3922                         goto dead_node;
3923         } while (!ma_is_leaf(type));
3924
3925         return (void *)next;
3926
3927 dead_node:
3928         mas_reset(mas);
3929         return NULL;
3930 }
3931
3932 /*
3933  * mas_new_root() - Create a new root node that only contains the entry passed
3934  * in.
3935  * @mas: The maple state
3936  * @entry: The entry to store.
3937  *
3938  * Only valid when the index == 0 and the last == ULONG_MAX
3939  *
3940  * Return 0 on error, 1 on success.
3941  */
3942 static inline int mas_new_root(struct ma_state *mas, void *entry)
3943 {
3944         struct maple_enode *root = mas_root_locked(mas);
3945         enum maple_type type = maple_leaf_64;
3946         struct maple_node *node;
3947         void __rcu **slots;
3948         unsigned long *pivots;
3949
3950         if (!entry && !mas->index && mas->last == ULONG_MAX) {
3951                 mas->depth = 0;
3952                 mas_set_height(mas);
3953                 rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, entry);
3954                 mas->node = MAS_START;
3955                 goto done;
3956         }
3957
3958         mas_node_count(mas, 1);
3959         if (mas_is_err(mas))
3960                 return 0;
3961
3962         node = mas_pop_node(mas);
3963         pivots = ma_pivots(node, type);
3964         slots = ma_slots(node, type);
3965         node->parent = ma_parent_ptr(
3966                       ((unsigned long)mas->tree | MA_ROOT_PARENT));
3967         mas->node = mt_mk_node(node, type);
3968         rcu_assign_pointer(slots[0], entry);
3969         pivots[0] = mas->last;
3970         mas->depth = 1;
3971         mas_set_height(mas);
3972         rcu_assign_pointer(mas->tree->ma_root, mte_mk_root(mas->node));
3973
3974 done:
3975         if (xa_is_node(root))
3976                 mte_destroy_walk(root, mas->tree);
3977
3978         return 1;
3979 }
3980 /*
3981  * mas_wr_spanning_store() - Create a subtree with the store operation completed
3982  * and new nodes where necessary, then place the sub-tree in the actual tree.
3983  * Note that mas is expected to point to the node which caused the store to
3984  * span.
3985  * @wr_mas: The maple write state
3986  *
3987  * Return: 0 on error, positive on success.
3988  */
3989 static inline int mas_wr_spanning_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
3990 {
3991         struct maple_subtree_state mast;
3992         struct maple_big_node b_node;
3993         struct ma_state *mas;
3994         unsigned char height;
3995
3996         /* Left and Right side of spanning store */
3997         MA_STATE(l_mas, NULL, 0, 0);
3998         MA_STATE(r_mas, NULL, 0, 0);
3999
4000         MA_WR_STATE(r_wr_mas, &r_mas, wr_mas->entry);
4001         MA_WR_STATE(l_wr_mas, &l_mas, wr_mas->entry);
4002
4003         /*
4004          * A store operation that spans multiple nodes is called a spanning
4005          * store and is handled early in the store call stack by the function
4006          * mas_is_span_wr().  When a spanning store is identified, the maple
4007          * state is duplicated.  The first maple state walks the left tree path
4008          * to ``index``, the duplicate walks the right tree path to ``last``.
4009          * The data in the two nodes are combined into a single node, two nodes,
4010          * or possibly three nodes (see the 3-way split above).  A ``NULL``
4011          * written to the last entry of a node is considered a spanning store as
4012          * a rebalance is required for the operation to complete and an overflow
4013          * of data may happen.
4014          */
4015         mas = wr_mas->mas;
4016         trace_ma_op(__func__, mas);
4017
4018         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX))
4019                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4020         /*
4021          * Node rebalancing may occur due to this store, so there may be three new
4022          * entries per level plus a new root.
4023          */
4024         height = mas_mt_height(mas);
4025         mas_node_count(mas, 1 + height * 3);
4026         if (mas_is_err(mas))
4027                 return 0;
4028
4029         /*
4030          * Set up right side.  Need to get to the next offset after the spanning
4031          * store to ensure it's not NULL and to combine both the next node and
4032          * the node with the start together.
4033          */
4034         r_mas = *mas;
4035         /* Avoid overflow, walk to next slot in the tree. */
4036         if (r_mas.last + 1)
4037                 r_mas.last++;
4038
4039         r_mas.index = r_mas.last;
4040         mas_wr_walk_index(&r_wr_mas);
4041         r_mas.last = r_mas.index = mas->last;
4042
4043         /* Set up left side. */
4044         l_mas = *mas;
4045         mas_wr_walk_index(&l_wr_mas);
4046
4047         if (!wr_mas->entry) {
4048                 mas_extend_spanning_null(&l_wr_mas, &r_wr_mas);
4049                 mas->offset = l_mas.offset;
4050                 mas->index = l_mas.index;
4051                 mas->last = l_mas.last = r_mas.last;
4052         }
4053
4054         /* expanding NULLs may make this cover the entire range */
4055         if (!l_mas.index && r_mas.last == ULONG_MAX) {
4056                 mas_set_range(mas, 0, ULONG_MAX);
4057                 return mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4058         }
4059
4060         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4061         /* Copy l_mas and store the value in b_node. */
4062         mas_store_b_node(&l_wr_mas, &b_node, l_wr_mas.node_end);
4063         /* Copy r_mas into b_node. */
4064         if (r_mas.offset <= r_wr_mas.node_end)
4065                 mas_mab_cp(&r_mas, r_mas.offset, r_wr_mas.node_end,
4066                            &b_node, b_node.b_end + 1);
4067         else
4068                 b_node.b_end++;
4069
4070         /* Stop spanning searches by searching for just index. */
4071         l_mas.index = l_mas.last = mas->index;
4072
4073         mast.bn = &b_node;
4074         mast.orig_l = &l_mas;
4075         mast.orig_r = &r_mas;
4076         /* Combine l_mas and r_mas and split them up evenly again. */
4077         return mas_spanning_rebalance(mas, &mast, height + 1);
4078 }
4079
4080 /*
4081  * mas_wr_node_store() - Attempt to store the value in a node
4082  * @wr_mas: The maple write state
4083  *
4084  * Attempts to reuse the node, but may allocate.
4085  *
4086  * Return: True if stored, false otherwise
4087  */
4088 static inline bool mas_wr_node_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4089 {
4090         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4091         void __rcu **dst_slots;
4092         unsigned long *dst_pivots;
4093         unsigned char dst_offset;
4094         unsigned char new_end = wr_mas->node_end;
4095         unsigned char offset;
4096         unsigned char node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4097         struct maple_node reuse, *newnode;
4098         unsigned char copy_size, max_piv = mt_pivots[wr_mas->type];
4099         bool in_rcu = mt_in_rcu(mas->tree);
4100
4101         offset = mas->offset;
4102         if (mas->last == wr_mas->r_max) {
4103                 /* runs right to the end of the node */
4104                 if (mas->last == mas->max)
4105                         new_end = offset;
4106                 /* don't copy this offset */
4107                 wr_mas->offset_end++;
4108         } else if (mas->last < wr_mas->r_max) {
4109                 /* new range ends in this range */
4110                 if (unlikely(wr_mas->r_max == ULONG_MAX))
4111                         mas_bulk_rebalance(mas, wr_mas->node_end, wr_mas->type);
4112
4113                 new_end++;
4114         } else {
4115                 if (wr_mas->end_piv == mas->last)
4116                         wr_mas->offset_end++;
4117
4118                 new_end -= wr_mas->offset_end - offset - 1;
4119         }
4120
4121         /* new range starts within a range */
4122         if (wr_mas->r_min < mas->index)
4123                 new_end++;
4124
4125         /* Not enough room */
4126         if (new_end >= node_slots)
4127                 return false;
4128
4129         /* Not enough data. */
4130         if (!mte_is_root(mas->node) && (new_end <= mt_min_slots[wr_mas->type]) &&
4131             !(mas->mas_flags & MA_STATE_BULK))
4132                 return false;
4133
4134         /* set up node. */
4135         if (in_rcu) {
4136                 mas_node_count(mas, 1);
4137                 if (mas_is_err(mas))
4138                         return false;
4139
4140                 newnode = mas_pop_node(mas);
4141         } else {
4142                 memset(&reuse, 0, sizeof(struct maple_node));
4143                 newnode = &reuse;
4144         }
4145
4146         newnode->parent = mas_mn(mas)->parent;
4147         dst_pivots = ma_pivots(newnode, wr_mas->type);
4148         dst_slots = ma_slots(newnode, wr_mas->type);
4149         /* Copy from start to insert point */
4150         memcpy(dst_pivots, wr_mas->pivots, sizeof(unsigned long) * (offset + 1));
4151         memcpy(dst_slots, wr_mas->slots, sizeof(void *) * (offset + 1));
4152         dst_offset = offset;
4153
4154         /* Handle insert of new range starting after old range */
4155         if (wr_mas->r_min < mas->index) {
4156                 mas->offset++;
4157                 rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->content);
4158                 dst_pivots[dst_offset++] = mas->index - 1;
4159         }
4160
4161         /* Store the new entry and range end. */
4162         if (dst_offset < max_piv)
4163                 dst_pivots[dst_offset] = mas->last;
4164         mas->offset = dst_offset;
4165         rcu_assign_pointer(dst_slots[dst_offset], wr_mas->entry);
4166
4167         /*
4168          * this range wrote to the end of the node or it overwrote the rest of
4169          * the data
4170          */
4171         if (wr_mas->offset_end > wr_mas->node_end || mas->last >= mas->max) {
4172                 new_end = dst_offset;
4173                 goto done;
4174         }
4175
4176         dst_offset++;
4177         /* Copy to the end of node if necessary. */
4178         copy_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + 1;
4179         memcpy(dst_slots + dst_offset, wr_mas->slots + wr_mas->offset_end,
4180                sizeof(void *) * copy_size);
4181         if (dst_offset < max_piv) {
4182                 if (copy_size > max_piv - dst_offset)
4183                         copy_size = max_piv - dst_offset;
4184
4185                 memcpy(dst_pivots + dst_offset,
4186                        wr_mas->pivots + wr_mas->offset_end,
4187                        sizeof(unsigned long) * copy_size);
4188         }
4189
4190         if ((wr_mas->node_end == node_slots - 1) && (new_end < node_slots - 1))
4191                 dst_pivots[new_end] = mas->max;
4192
4193 done:
4194         mas_leaf_set_meta(mas, newnode, dst_pivots, maple_leaf_64, new_end);
4195         if (in_rcu) {
4196                 mte_set_node_dead(mas->node);
4197                 mas->node = mt_mk_node(newnode, wr_mas->type);
4198                 mas_replace(mas, false);
4199         } else {
4200                 memcpy(wr_mas->node, newnode, sizeof(struct maple_node));
4201         }
4202         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4203         mas_update_gap(mas);
4204         return true;
4205 }
4206
4207 /*
4208  * mas_wr_slot_store: Attempt to store a value in a slot.
4209  * @wr_mas: the maple write state
4210  *
4211  * Return: True if stored, false otherwise
4212  */
4213 static inline bool mas_wr_slot_store(struct ma_wr_state *wr_mas)
4214 {
4215         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4216         unsigned long lmax; /* Logical max. */
4217         unsigned char offset = mas->offset;
4218
4219         if ((wr_mas->r_max > mas->last) && ((wr_mas->r_min != mas->index) ||
4220                                   (offset != wr_mas->node_end)))
4221                 return false;
4222
4223         if (offset == wr_mas->node_end - 1)
4224                 lmax = mas->max;
4225         else
4226                 lmax = wr_mas->pivots[offset + 1];
4227
4228         /* going to overwrite too many slots. */
4229         if (lmax < mas->last)
4230                 return false;
4231
4232         if (wr_mas->r_min == mas->index) {
4233                 /* overwriting two or more ranges with one. */
4234                 if (lmax == mas->last)
4235                         return false;
4236
4237                 /* Overwriting all of offset and a portion of offset + 1. */
4238                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset], wr_mas->entry);
4239                 wr_mas->pivots[offset] = mas->last;
4240                 goto done;
4241         }
4242
4243         /* Doesn't end on the next range end. */
4244         if (lmax != mas->last)
4245                 return false;
4246
4247         /* Overwriting a portion of offset and all of offset + 1 */
4248         if ((offset + 1 < mt_pivots[wr_mas->type]) &&
4249             (wr_mas->entry || wr_mas->pivots[offset + 1]))
4250                 wr_mas->pivots[offset + 1] = mas->last;
4251
4252         rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[offset + 1], wr_mas->entry);
4253         wr_mas->pivots[offset] = mas->index - 1;
4254         mas->offset++; /* Keep mas accurate. */
4255
4256 done:
4257         trace_ma_write(__func__, mas, 0, wr_mas->entry);
4258         mas_update_gap(mas);
4259         return true;
4260 }
4261
4262 static inline void mas_wr_end_piv(struct ma_wr_state *wr_mas)
4263 {
4264         while ((wr_mas->offset_end < wr_mas->node_end) &&
4265                (wr_mas->mas->last > wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end]))
4266                 wr_mas->offset_end++;
4267
4268         if (wr_mas->offset_end < wr_mas->node_end)
4269                 wr_mas->end_piv = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4270         else
4271                 wr_mas->end_piv = wr_mas->mas->max;
4272 }
4273
4274 static inline void mas_wr_extend_null(struct ma_wr_state *wr_mas)
4275 {
4276         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4277
4278         if (mas->last < wr_mas->end_piv && !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end])
4279                 mas->last = wr_mas->end_piv;
4280
4281         /* Check next slot(s) if we are overwriting the end */
4282         if ((mas->last == wr_mas->end_piv) &&
4283             (wr_mas->node_end != wr_mas->offset_end) &&
4284             !wr_mas->slots[wr_mas->offset_end + 1]) {
4285                 wr_mas->offset_end++;
4286                 if (wr_mas->offset_end == wr_mas->node_end)
4287                         mas->last = mas->max;
4288                 else
4289                         mas->last = wr_mas->pivots[wr_mas->offset_end];
4290                 wr_mas->end_piv = mas->last;
4291         }
4292
4293         if (!wr_mas->content) {
4294                 /* If this one is null, the next and prev are not */
4295                 mas->index = wr_mas->r_min;
4296         } else {
4297                 /* Check prev slot if we are overwriting the start */
4298                 if (mas->index == wr_mas->r_min && mas->offset &&
4299                     !wr_mas->slots[mas->offset - 1]) {
4300                         mas->offset--;
4301                         wr_mas->r_min = mas->index =
4302                                 mas_safe_min(mas, wr_mas->pivots, mas->offset);
4303                         wr_mas->r_max = wr_mas->pivots[mas->offset];
4304                 }
4305         }
4306 }
4307
4308 static inline bool mas_wr_append(struct ma_wr_state *wr_mas)
4309 {
4310         unsigned char end = wr_mas->node_end;
4311         unsigned char new_end = end + 1;
4312         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4313         unsigned char node_pivots = mt_pivots[wr_mas->type];
4314
4315         if ((mas->index != wr_mas->r_min) && (mas->last == wr_mas->r_max)) {
4316                 if (new_end < node_pivots)
4317                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4318
4319                 if (new_end < node_pivots)
4320                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4321
4322                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->entry);
4323                 mas->offset = new_end;
4324                 wr_mas->pivots[end] = mas->index - 1;
4325
4326                 return true;
4327         }
4328
4329         if ((mas->index == wr_mas->r_min) && (mas->last < wr_mas->r_max)) {
4330                 if (new_end < node_pivots)
4331                         wr_mas->pivots[new_end] = wr_mas->pivots[end];
4332
4333                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[new_end], wr_mas->content);
4334                 if (new_end < node_pivots)
4335                         ma_set_meta(wr_mas->node, maple_leaf_64, 0, new_end);
4336
4337                 wr_mas->pivots[end] = mas->last;
4338                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[end], wr_mas->entry);
4339                 return true;
4340         }
4341
4342         return false;
4343 }
4344
4345 /*
4346  * mas_wr_bnode() - Slow path for a modification.
4347  * @wr_mas: The write maple state
4348  *
4349  * This is where split, rebalance end up.
4350  */
4351 static void mas_wr_bnode(struct ma_wr_state *wr_mas)
4352 {
4353         struct maple_big_node b_node;
4354
4355         trace_ma_write(__func__, wr_mas->mas, 0, wr_mas->entry);
4356         memset(&b_node, 0, sizeof(struct maple_big_node));
4357         mas_store_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->offset_end);
4358         mas_commit_b_node(wr_mas, &b_node, wr_mas->node_end);
4359 }
4360
4361 static inline void mas_wr_modify(struct ma_wr_state *wr_mas)
4362 {
4363         unsigned char node_slots;
4364         unsigned char node_size;
4365         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4366
4367         /* Direct replacement */
4368         if (wr_mas->r_min == mas->index && wr_mas->r_max == mas->last) {
4369                 rcu_assign_pointer(wr_mas->slots[mas->offset], wr_mas->entry);
4370                 if (!!wr_mas->entry ^ !!wr_mas->content)
4371                         mas_update_gap(mas);
4372                 return;
4373         }
4374
4375         /* Attempt to append */
4376         node_slots = mt_slots[wr_mas->type];
4377         node_size = wr_mas->node_end - wr_mas->offset_end + mas->offset + 2;
4378         if (mas->max == ULONG_MAX)
4379                 node_size++;
4380
4381         /* slot and node store will not fit, go to the slow path */
4382         if (unlikely(node_size >= node_slots))
4383                 goto slow_path;
4384
4385         if (wr_mas->entry && (wr_mas->node_end < node_slots - 1) &&
4386             (mas->offset == wr_mas->node_end) && mas_wr_append(wr_mas)) {
4387                 if (!wr_mas->content || !wr_mas->entry)
4388                         mas_update_gap(mas);
4389                 return;
4390         }
4391
4392         if ((wr_mas->offset_end - mas->offset <= 1) && mas_wr_slot_store(wr_mas))
4393                 return;
4394         else if (mas_wr_node_store(wr_mas))
4395                 return;
4396
4397         if (mas_is_err(mas))
4398                 return;
4399
4400 slow_path:
4401         mas_wr_bnode(wr_mas);
4402 }
4403
4404 /*
4405  * mas_wr_store_entry() - Internal call to store a value
4406  * @mas: The maple state
4407  * @entry: The entry to store.
4408  *
4409  * Return: The contents that was stored at the index.
4410  */
4411 static inline void *mas_wr_store_entry(struct ma_wr_state *wr_mas)
4412 {
4413         struct ma_state *mas = wr_mas->mas;
4414
4415         wr_mas->content = mas_start(mas);
4416         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4417                 mas_store_root(mas, wr_mas->entry);
4418                 return wr_mas->content;
4419         }
4420
4421         if (unlikely(!mas_wr_walk(wr_mas))) {
4422                 mas_wr_spanning_store(wr_mas);
4423                 return wr_mas->content;
4424         }
4425
4426         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4427         mas_wr_end_piv(wr_mas);
4428
4429         if (!wr_mas->entry)
4430                 mas_wr_extend_null(wr_mas);
4431
4432         /* New root for a single pointer */
4433         if (unlikely(!mas->index && mas->last == ULONG_MAX)) {
4434                 mas_new_root(mas, wr_mas->entry);
4435                 return wr_mas->content;
4436         }
4437
4438         mas_wr_modify(wr_mas);
4439         return wr_mas->content;
4440 }
4441
4442 /**
4443  * mas_insert() - Internal call to insert a value
4444  * @mas: The maple state
4445  * @entry: The entry to store
4446  *
4447  * Return: %NULL or the contents that already exists at the requested index
4448  * otherwise.  The maple state needs to be checked for error conditions.
4449  */
4450 static inline void *mas_insert(struct ma_state *mas, void *entry)
4451 {
4452         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
4453
4454         /*
4455          * Inserting a new range inserts either 0, 1, or 2 pivots within the
4456          * tree.  If the insert fits exactly into an existing gap with a value
4457          * of NULL, then the slot only needs to be written with the new value.
4458          * If the range being inserted is adjacent to another range, then only a
4459          * single pivot needs to be inserted (as well as writing the entry).  If
4460          * the new range is within a gap but does not touch any other ranges,
4461          * then two pivots need to be inserted: the start - 1, and the end.  As
4462          * usual, the entry must be written.  Most operations require a new node
4463          * to be allocated and replace an existing node to ensure RCU safety,
4464          * when in RCU mode.  The exception to requiring a newly allocated node
4465          * is when inserting at the end of a node (appending).  When done
4466          * carefully, appending can reuse the node in place.
4467          */
4468         wr_mas.content = mas_start(mas);
4469         if (wr_mas.content)
4470                 goto exists;
4471
4472         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
4473                 mas_store_root(mas, entry);
4474                 return NULL;
4475         }
4476
4477         /* spanning writes always overwrite something */
4478         if (!mas_wr_walk(&wr_mas))
4479                 goto exists;
4480
4481         /* At this point, we are at the leaf node that needs to be altered. */
4482         wr_mas.offset_end = mas->offset;
4483         wr_mas.end_piv = wr_mas.r_max;
4484
4485         if (wr_mas.content || (mas->last > wr_mas.r_max))
4486                 goto exists;
4487
4488         if (!entry)
4489                 return NULL;
4490
4491         mas_wr_modify(&wr_mas);
4492         return wr_mas.content;
4493
4494 exists:
4495         mas_set_err(mas, -EEXIST);
4496         return wr_mas.content;
4497
4498 }
4499
4500 /*
4501  * mas_prev_node() - Find the prev non-null entry at the same level in the
4502  * tree.  The prev value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4503  * @mas: The maple state
4504  * @min: The lower limit to search
4505  *
4506  * The prev node value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4507  * Return: 1 if the node is dead, 0 otherwise.
4508  */
4509 static inline int mas_prev_node(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4510 {
4511         enum maple_type mt;
4512         int offset, level;
4513         void __rcu **slots;
4514         struct maple_node *node;
4515         struct maple_enode *enode;
4516         unsigned long *pivots;
4517
4518         if (mas_is_none(mas))
4519                 return 0;
4520
4521         level = 0;
4522         do {
4523                 node = mas_mn(mas);
4524                 if (ma_is_root(node))
4525                         goto no_entry;
4526
4527                 /* Walk up. */
4528                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4529                         return 1;
4530                 offset = mas->offset;
4531                 level++;
4532         } while (!offset);
4533
4534         offset--;
4535         mt = mte_node_type(mas->node);
4536         node = mas_mn(mas);
4537         slots = ma_slots(node, mt);
4538         pivots = ma_pivots(node, mt);
4539         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4540                 return 1;
4541
4542         mas->max = pivots[offset];
4543         if (offset)
4544                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4545         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4546                 return 1;
4547
4548         if (mas->max < min)
4549                 goto no_entry_min;
4550
4551         while (level > 1) {
4552                 level--;
4553                 enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4554                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4555                         return 1;
4556
4557                 mas->node = enode;
4558                 mt = mte_node_type(mas->node);
4559                 node = mas_mn(mas);
4560                 slots = ma_slots(node, mt);
4561                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4562                 offset = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4563                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4564                         return 1;
4565
4566                 if (offset)
4567                         mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4568
4569                 if (offset < mt_pivots[mt])
4570                         mas->max = pivots[offset];
4571
4572                 if (mas->max < min)
4573                         goto no_entry;
4574         }
4575
4576         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
4577         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4578                 return 1;
4579
4580         mas->offset = mas_data_end(mas);
4581         if (unlikely(mte_dead_node(mas->node)))
4582                 return 1;
4583
4584         return 0;
4585
4586 no_entry_min:
4587         mas->offset = offset;
4588         if (offset)
4589                 mas->min = pivots[offset - 1] + 1;
4590 no_entry:
4591         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4592                 return 1;
4593
4594         mas->node = MAS_NONE;
4595         return 0;
4596 }
4597
4598 /*
4599  * mas_next_node() - Get the next node at the same level in the tree.
4600  * @mas: The maple state
4601  * @max: The maximum pivot value to check.
4602  *
4603  * The next value will be mas->node[mas->offset] or MAS_NONE.
4604  * Return: 1 on dead node, 0 otherwise.
4605  */
4606 static inline int mas_next_node(struct ma_state *mas, struct maple_node *node,
4607                                 unsigned long max)
4608 {
4609         unsigned long min, pivot;
4610         unsigned long *pivots;
4611         struct maple_enode *enode;
4612         int level = 0;
4613         unsigned char offset;
4614         unsigned char node_end;
4615         enum maple_type mt;
4616         void __rcu **slots;
4617
4618         if (mas->max >= max)
4619                 goto no_entry;
4620
4621         level = 0;
4622         do {
4623                 if (ma_is_root(node))
4624                         goto no_entry;
4625
4626                 min = mas->max + 1;
4627                 if (min > max)
4628                         goto no_entry;
4629
4630                 if (unlikely(mas_ascend(mas)))
4631                         return 1;
4632
4633                 offset = mas->offset;
4634                 level++;
4635                 node = mas_mn(mas);
4636                 mt = mte_node_type(mas->node);
4637                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4638                 node_end = ma_data_end(node, mt, pivots, mas->max);
4639                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4640                         return 1;
4641
4642         } while (unlikely(offset == node_end));
4643
4644         slots = ma_slots(node, mt);
4645         pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, ++offset, mt);
4646         while (unlikely(level > 1)) {
4647                 /* Descend, if necessary */
4648                 enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4649                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4650                         return 1;
4651
4652                 mas->node = enode;
4653                 level--;
4654                 node = mas_mn(mas);
4655                 mt = mte_node_type(mas->node);
4656                 slots = ma_slots(node, mt);
4657                 pivots = ma_pivots(node, mt);
4658                 if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4659                         return 1;
4660
4661                 offset = 0;
4662                 pivot = pivots[0];
4663         }
4664
4665         enode = mas_slot(mas, slots, offset);
4666         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4667                 return 1;
4668
4669         mas->node = enode;
4670         mas->min = min;
4671         mas->max = pivot;
4672         return 0;
4673
4674 no_entry:
4675         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4676                 return 1;
4677
4678         mas->node = MAS_NONE;
4679         return 0;
4680 }
4681
4682 /*
4683  * mas_next_nentry() - Get the next node entry
4684  * @mas: The maple state
4685  * @max: The maximum value to check
4686  * @*range_start: Pointer to store the start of the range.
4687  *
4688  * Sets @mas->offset to the offset of the next node entry, @mas->last to the
4689  * pivot of the entry.
4690  *
4691  * Return: The next entry, %NULL otherwise
4692  */
4693 static inline void *mas_next_nentry(struct ma_state *mas,
4694             struct maple_node *node, unsigned long max, enum maple_type type)
4695 {
4696         unsigned char count;
4697         unsigned long pivot;
4698         unsigned long *pivots;
4699         void __rcu **slots;
4700         void *entry;
4701
4702         if (mas->last == mas->max) {
4703                 mas->index = mas->max;
4704                 return NULL;
4705         }
4706
4707         slots = ma_slots(node, type);
4708         pivots = ma_pivots(node, type);
4709         count = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
4710         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4711                 return NULL;
4712
4713         mas->index = mas_safe_min(mas, pivots, mas->offset);
4714         if (unlikely(ma_dead_node(node)))
4715                 return NULL;
4716
4717         if (mas->index > max)
4718                 return NULL;
4719
4720         if (mas->offset > count)
4721                 return NULL;
4722
4723         while (mas->offset < count) {
4724                 pivot = pivots[mas->offset];
4725                 entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4726                 if (ma_dead_node(node))
4727                         return NULL;
4728
4729                 if (entry)
4730                         goto found;
4731
4732                 if (pivot >= max)
4733                         return NULL;
4734
4735                 mas->index = pivot + 1;
4736                 mas->offset++;
4737         }
4738
4739         if (mas->index > mas->max) {
4740                 mas->index = mas->last;
4741                 return NULL;
4742         }
4743
4744         pivot = mas_safe_pivot(mas, pivots, mas->offset, type);
4745         entry = mas_slot(mas, slots, mas->offset);
4746         if (ma_dead_node(node))
4747                 return NULL;
4748
4749         if (!pivot)
4750                 return NULL;
4751
4752         if (!entry)
4753                 return NULL;
4754
4755 found:
4756         mas->last = pivot;
4757         return entry;
4758 }
4759
4760 static inline void mas_rewalk(struct ma_state *mas, unsigned long index)
4761 {
4762 retry:
4763         mas_set(mas, index);
4764         mas_state_walk(mas);
4765         if (mas_is_start(mas))
4766                 goto retry;
4767 }
4768
4769 /*
4770  * mas_next_entry() - Internal function to get the next entry.
4771  * @mas: The maple state
4772  * @limit: The maximum range start.
4773  *
4774  * Set the @mas->node to the next entry and the range_start to
4775  * the beginning value for the entry.  Does not check beyond @limit.
4776  * Sets @mas->index and @mas->last to the limit if it is hit.
4777  * Restarts on dead nodes.
4778  *
4779  * Return: the next entry or %NULL.
4780  */
4781 static inline void *mas_next_entry(struct ma_state *mas, unsigned long limit)
4782 {
4783         void *entry = NULL;
4784         struct maple_enode *prev_node;
4785         struct maple_node *node;
4786         unsigned char offset;
4787         unsigned long last;
4788         enum maple_type mt;
4789
4790         if (mas->index > limit) {
4791                 mas->index = mas->last = limit;
4792                 mas_pause(mas);
4793                 return NULL;
4794         }
4795         last = mas->last;
4796 retry:
4797         offset = mas->offset;
4798         prev_node = mas->node;
4799         node = mas_mn(mas);
4800         mt = mte_node_type(mas->node);
4801         mas->offset++;
4802         if (unlikely(mas->offset >= mt_slots[mt])) {
4803                 mas->offset = mt_slots[mt] - 1;
4804                 goto next_node;
4805         }
4806
4807         while (!mas_is_none(mas)) {
4808                 entry = mas_next_nentry(mas, node, limit, mt);
4809                 if (unlikely(ma_dead_node(node))) {
4810                         mas_rewalk(mas, last);
4811                         goto retry;
4812                 }
4813
4814                 if (likely(entry))
4815                         return entry;
4816
4817                 if (unlikely((mas->index > limit)))
4818                         break;
4819
4820 next_node:
4821                 prev_node = mas->node;
4822                 offset = mas->offset;
4823                 if (unlikely(mas_next_node(mas, node, limit))) {
4824                         mas_rewalk(mas, last);
4825                         goto retry;
4826                 }
4827                 mas->offset = 0;
4828                 node = mas_mn(mas);
4829                 mt = mte_node_type(mas->node);
4830         }
4831
4832         mas->index = mas->last = limit;
4833         mas->offset = offset;
4834         mas->node = prev_node;
4835         return NULL;
4836 }
4837
4838 /*
4839  * mas_prev_nentry() - Get the previous node entry.
4840  * @mas: The maple state.
4841  * @limit: The lower limit to check for a value.
4842  *
4843  * Return: the entry, %NULL otherwise.
4844  */
4845 static inline void *mas_prev_nentry(struct ma_state *mas, unsigned long limit,
4846                                     unsigned long index)
4847 {
4848         unsigned long pivot, min;
4849         unsigned char offset;
4850         struct maple_node *mn;
4851         enum maple_type mt;
4852         unsigned long *pivots;
4853         void __rcu **slots;
4854         void *entry;
4855
4856 retry:
4857         if (!mas->offset)
4858                 return NULL;
4859
4860         mn = mas_mn(mas);
4861         mt = mte_node_type(mas->node);
4862         offset = mas->offset - 1;
4863         if (offset >= mt_slots[mt])
4864                 offset = mt_slots[mt] - 1;
4865
4866         slots = ma_slots(mn, mt);
4867         pivots = ma_pivots(mn, mt);
4868         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4869                 mas_rewalk(mas, index);
4870                 goto retry;
4871         }
4872
4873         if (offset == mt_pivots[mt])
4874                 pivot = mas->max;
4875         else
4876                 pivot = pivots[offset];
4877
4878         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4879                 mas_rewalk(mas, index);
4880                 goto retry;
4881         }
4882
4883         while (offset && ((!mas_slot(mas, slots, offset) && pivot >= limit) ||
4884                !pivot))
4885                 pivot = pivots[--offset];
4886
4887         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4888         entry = mas_slot(mas, slots, offset);
4889         if (unlikely(ma_dead_node(mn))) {
4890                 mas_rewalk(mas, index);
4891                 goto retry;
4892         }
4893
4894         if (likely(entry)) {
4895                 mas->offset = offset;
4896                 mas->last = pivot;
4897                 mas->index = min;
4898         }
4899         return entry;
4900 }
4901
4902 static inline void *mas_prev_entry(struct ma_state *mas, unsigned long min)
4903 {
4904         void *entry;
4905
4906         if (mas->index < min) {
4907                 mas->index = mas->last = min;
4908                 mas->node = MAS_NONE;
4909                 return NULL;
4910         }
4911 retry:
4912         while (likely(!mas_is_none(mas))) {
4913                 entry = mas_prev_nentry(mas, min, mas->index);
4914                 if (unlikely(mas->last < min))
4915                         goto not_found;
4916
4917                 if (likely(entry))
4918                         return entry;
4919
4920                 if (unlikely(mas_prev_node(mas, min))) {
4921                         mas_rewalk(mas, mas->index);
4922                         goto retry;
4923                 }
4924
4925                 mas->offset++;
4926         }
4927
4928         mas->offset--;
4929 not_found:
4930         mas->index = mas->last = min;
4931         return NULL;
4932 }
4933
4934 /*
4935  * mas_rev_awalk() - Internal function.  Reverse allocation walk.  Find the
4936  * highest gap address of a given size in a given node and descend.
4937  * @mas: The maple state
4938  * @size: The needed size.
4939  *
4940  * Return: True if found in a leaf, false otherwise.
4941  *
4942  */
4943 static bool mas_rev_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size,
4944                 unsigned long *gap_min, unsigned long *gap_max)
4945 {
4946         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
4947         struct maple_node *node = mas_mn(mas);
4948         unsigned long *pivots, *gaps;
4949         void __rcu **slots;
4950         unsigned long gap = 0;
4951         unsigned long max, min;
4952         unsigned char offset;
4953
4954         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
4955                 return true;
4956
4957         if (ma_is_dense(type)) {
4958                 /* dense nodes. */
4959                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
4960                 return true;
4961         }
4962
4963         pivots = ma_pivots(node, type);
4964         slots = ma_slots(node, type);
4965         gaps = ma_gaps(node, type);
4966         offset = mas->offset;
4967         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4968         /* Skip out of bounds. */
4969         while (mas->last < min)
4970                 min = mas_safe_min(mas, pivots, --offset);
4971
4972         max = mas_safe_pivot(mas, pivots, offset, type);
4973         while (mas->index <= max) {
4974                 gap = 0;
4975                 if (gaps)
4976                         gap = gaps[offset];
4977                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
4978                         gap = max - min + 1;
4979
4980                 if (gap) {
4981                         if ((size <= gap) && (size <= mas->last - min + 1))
4982                                 break;
4983
4984                         if (!gaps) {
4985                                 /* Skip the next slot, it cannot be a gap. */
4986                                 if (offset < 2)
4987                                         goto ascend;
4988
4989                                 offset -= 2;
4990                                 max = pivots[offset];
4991                                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
4992                                 continue;
4993                         }
4994                 }
4995
4996                 if (!offset)
4997                         goto ascend;
4998
4999                 offset--;
5000                 max = min - 1;
5001                 min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5002         }
5003
5004         if (unlikely((mas->index > max) || (size - 1 > max - mas->index)))
5005                 goto no_space;
5006
5007         if (unlikely(ma_is_leaf(type))) {
5008                 mas->offset = offset;
5009                 *gap_min = min;
5010                 *gap_max = min + gap - 1;
5011                 return true;
5012         }
5013
5014         /* descend, only happens under lock. */
5015         mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
5016         mas->min = min;
5017         mas->max = max;
5018         mas->offset = mas_data_end(mas);
5019         return false;
5020
5021 ascend:
5022         if (!mte_is_root(mas->node))
5023                 return false;
5024
5025 no_space:
5026         mas_set_err(mas, -EBUSY);
5027         return false;
5028 }
5029
5030 static inline bool mas_anode_descend(struct ma_state *mas, unsigned long size)
5031 {
5032         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
5033         unsigned long pivot, min, gap = 0;
5034         unsigned char offset, data_end;
5035         unsigned long *gaps, *pivots;
5036         void __rcu **slots;
5037         struct maple_node *node;
5038         bool found = false;
5039
5040         if (ma_is_dense(type)) {
5041                 mas->offset = (unsigned char)(mas->index - mas->min);
5042                 return true;
5043         }
5044
5045         node = mas_mn(mas);
5046         pivots = ma_pivots(node, type);
5047         slots = ma_slots(node, type);
5048         gaps = ma_gaps(node, type);
5049         offset = mas->offset;
5050         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5051         data_end = ma_data_end(node, type, pivots, mas->max);
5052         for (; offset <= data_end; offset++) {
5053                 pivot = mas_logical_pivot(mas, pivots, offset, type);
5054
5055                 /* Not within lower bounds */
5056                 if (mas->index > pivot)
5057                         goto next_slot;
5058
5059                 if (gaps)
5060                         gap = gaps[offset];
5061                 else if (!mas_slot(mas, slots, offset))
5062                         gap = min(pivot, mas->last) - max(mas->index, min) + 1;
5063                 else
5064                         goto next_slot;
5065
5066                 if (gap >= size) {
5067                         if (ma_is_leaf(type)) {
5068                                 found = true;
5069                                 goto done;
5070                         }
5071                         if (mas->index <= pivot) {
5072                                 mas->node = mas_slot(mas, slots, offset);
5073                                 mas->min = min;
5074                                 mas->max = pivot;
5075                                 offset = 0;
5076                                 break;
5077                         }
5078                 }
5079 next_slot:
5080                 min = pivot + 1;
5081                 if (mas->last <= pivot) {
5082                         mas_set_err(mas, -EBUSY);
5083                         return true;
5084                 }
5085         }
5086
5087         if (mte_is_root(mas->node))
5088                 found = true;
5089 done:
5090         mas->offset = offset;
5091         return found;
5092 }
5093
5094 /**
5095  * mas_walk() - Search for @mas->index in the tree.
5096  * @mas: The maple state.
5097  *
5098  * mas->index and mas->last will be set to the range if there is a value.  If
5099  * mas->node is MAS_NONE, reset to MAS_START.
5100  *
5101  * Return: the entry at the location or %NULL.
5102  */
5103 void *mas_walk(struct ma_state *mas)
5104 {
5105         void *entry;
5106
5107 retry:
5108         entry = mas_state_walk(mas);
5109         if (mas_is_start(mas))
5110                 goto retry;
5111
5112         if (mas_is_ptr(mas)) {
5113                 if (!mas->index) {
5114                         mas->last = 0;
5115                 } else {
5116                         mas->index = 1;
5117                         mas->last = ULONG_MAX;
5118                 }
5119                 return entry;
5120         }
5121
5122         if (mas_is_none(mas)) {
5123                 mas->index = 0;
5124                 mas->last = ULONG_MAX;
5125         }
5126
5127         return entry;
5128 }
5129 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_walk);
5130
5131 static inline bool mas_rewind_node(struct ma_state *mas)
5132 {
5133         unsigned char slot;
5134
5135         do {
5136                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5137                         slot = mas->offset;
5138                         if (!slot)
5139                                 return false;
5140                 } else {
5141                         mas_ascend(mas);
5142                         slot = mas->offset;
5143                 }
5144         } while (!slot);
5145
5146         mas->offset = --slot;
5147         return true;
5148 }
5149
5150 /*
5151  * mas_skip_node() - Internal function.  Skip over a node.
5152  * @mas: The maple state.
5153  *
5154  * Return: true if there is another node, false otherwise.
5155  */
5156 static inline bool mas_skip_node(struct ma_state *mas)
5157 {
5158         if (mas_is_err(mas))
5159                 return false;
5160
5161         do {
5162                 if (mte_is_root(mas->node)) {
5163                         if (mas->offset >= mas_data_end(mas)) {
5164                                 mas_set_err(mas, -EBUSY);
5165                                 return false;
5166                         }
5167                 } else {
5168                         mas_ascend(mas);
5169                 }
5170         } while (mas->offset >= mas_data_end(mas));
5171
5172         mas->offset++;
5173         return true;
5174 }
5175
5176 /*
5177  * mas_awalk() - Allocation walk.  Search from low address to high, for a gap of
5178  * @size
5179  * @mas: The maple state
5180  * @size: The size of the gap required
5181  *
5182  * Search between @mas->index and @mas->last for a gap of @size.
5183  */
5184 static inline void mas_awalk(struct ma_state *mas, unsigned long size)
5185 {
5186         struct maple_enode *last = NULL;
5187
5188         /*
5189          * There are 4 options:
5190          * go to child (descend)
5191          * go back to parent (ascend)
5192          * no gap found. (return, slot == MAPLE_NODE_SLOTS)
5193          * found the gap. (return, slot != MAPLE_NODE_SLOTS)
5194          */
5195         while (!mas_is_err(mas) && !mas_anode_descend(mas, size)) {
5196                 if (last == mas->node)
5197                         mas_skip_node(mas);
5198                 else
5199                         last = mas->node;
5200         }
5201 }
5202
5203 /*
5204  * mas_fill_gap() - Fill a located gap with @entry.
5205  * @mas: The maple state
5206  * @entry: The value to store
5207  * @slot: The offset into the node to store the @entry
5208  * @size: The size of the entry
5209  * @index: The start location
5210  */
5211 static inline void mas_fill_gap(struct ma_state *mas, void *entry,
5212                 unsigned char slot, unsigned long size, unsigned long *index)
5213 {
5214         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5215         unsigned char pslot = mte_parent_slot(mas->node);
5216         struct maple_enode *mn = mas->node;
5217         unsigned long *pivots;
5218         enum maple_type ptype;
5219         /*
5220          * mas->index is the start address for the search
5221          *  which may no longer be needed.
5222          * mas->last is the end address for the search
5223          */
5224
5225         *index = mas->index;
5226         mas->last = mas->index + size - 1;
5227
5228         /*
5229          * It is possible that using mas->max and mas->min to correctly
5230          * calculate the index and last will cause an issue in the gap
5231          * calculation, so fix the ma_state here
5232          */
5233         mas_ascend(mas);
5234         ptype = mte_node_type(mas->node);
5235         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), ptype);
5236         mas->max = mas_safe_pivot(mas, pivots, pslot, ptype);
5237         mas->min = mas_safe_min(mas, pivots, pslot);
5238         mas->node = mn;
5239         mas->offset = slot;
5240         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5241 }
5242
5243 /*
5244  * mas_sparse_area() - Internal function.  Return upper or lower limit when
5245  * searching for a gap in an empty tree.
5246  * @mas: The maple state
5247  * @min: the minimum range
5248  * @max: The maximum range
5249  * @size: The size of the gap
5250  * @fwd: Searching forward or back
5251  */
5252 static inline int mas_sparse_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5253                                 unsigned long max, unsigned long size, bool fwd)
5254 {
5255         if (!unlikely(mas_is_none(mas)) && min == 0) {
5256                 min++;
5257                 /*
5258                  * At this time, min is increased, we need to recheck whether
5259                  * the size is satisfied.
5260                  */
5261                 if (min > max || max - min + 1 < size)
5262                         return -EBUSY;
5263         }
5264         /* mas_is_ptr */
5265
5266         if (fwd) {
5267                 mas->index = min;
5268                 mas->last = min + size - 1;
5269         } else {
5270                 mas->last = max;
5271                 mas->index = max - size + 1;
5272         }
5273         return 0;
5274 }
5275
5276 /*
5277  * mas_empty_area() - Get the lowest address within the range that is
5278  * sufficient for the size requested.
5279  * @mas: The maple state
5280  * @min: The lowest value of the range
5281  * @max: The highest value of the range
5282  * @size: The size needed
5283  */
5284 int mas_empty_area(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5285                 unsigned long max, unsigned long size)
5286 {
5287         unsigned char offset;
5288         unsigned long *pivots;
5289         enum maple_type mt;
5290
5291         if (min >= max)
5292                 return -EINVAL;
5293
5294         if (mas_is_start(mas))
5295                 mas_start(mas);
5296         else if (mas->offset >= 2)
5297                 mas->offset -= 2;
5298         else if (!mas_skip_node(mas))
5299                 return -EBUSY;
5300
5301         /* Empty set */
5302         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas))
5303                 return mas_sparse_area(mas, min, max, size, true);
5304
5305         /* The start of the window can only be within these values */
5306         mas->index = min;
5307         mas->last = max;
5308         mas_awalk(mas, size);
5309
5310         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5311                 return xa_err(mas->node);
5312
5313         offset = mas->offset;
5314         if (unlikely(offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5315                 return -EBUSY;
5316
5317         mt = mte_node_type(mas->node);
5318         pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), mt);
5319         min = mas_safe_min(mas, pivots, offset);
5320         if (mas->index < min)
5321                 mas->index = min;
5322         mas->last = mas->index + size - 1;
5323         return 0;
5324 }
5325 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area);
5326
5327 /*
5328  * mas_empty_area_rev() - Get the highest address within the range that is
5329  * sufficient for the size requested.
5330  * @mas: The maple state
5331  * @min: The lowest value of the range
5332  * @max: The highest value of the range
5333  * @size: The size needed
5334  */
5335 int mas_empty_area_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5336                 unsigned long max, unsigned long size)
5337 {
5338         struct maple_enode *last = mas->node;
5339
5340         if (min >= max)
5341                 return -EINVAL;
5342
5343         if (mas_is_start(mas)) {
5344                 mas_start(mas);
5345                 mas->offset = mas_data_end(mas);
5346         } else if (mas->offset >= 2) {
5347                 mas->offset -= 2;
5348         } else if (!mas_rewind_node(mas)) {
5349                 return -EBUSY;
5350         }
5351
5352         /* Empty set. */
5353         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas))
5354                 return mas_sparse_area(mas, min, max, size, false);
5355
5356         /* The start of the window can only be within these values. */
5357         mas->index = min;
5358         mas->last = max;
5359
5360         while (!mas_rev_awalk(mas, size, &min, &max)) {
5361                 if (last == mas->node) {
5362                         if (!mas_rewind_node(mas))
5363                                 return -EBUSY;
5364                 } else {
5365                         last = mas->node;
5366                 }
5367         }
5368
5369         if (mas_is_err(mas))
5370                 return xa_err(mas->node);
5371
5372         if (unlikely(mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS))
5373                 return -EBUSY;
5374
5375         /* Trim the upper limit to the max. */
5376         if (max <= mas->last)
5377                 mas->last = max;
5378
5379         mas->index = mas->last - size + 1;
5380         return 0;
5381 }
5382 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_empty_area_rev);
5383
5384 static inline int mas_alloc(struct ma_state *mas, void *entry,
5385                 unsigned long size, unsigned long *index)
5386 {
5387         unsigned long min;
5388
5389         mas_start(mas);
5390         if (mas_is_none(mas) || mas_is_ptr(mas)) {
5391                 mas_root_expand(mas, entry);
5392                 if (mas_is_err(mas))
5393                         return xa_err(mas->node);
5394
5395                 if (!mas->index)
5396                         return mte_pivot(mas->node, 0);
5397                 return mte_pivot(mas->node, 1);
5398         }
5399
5400         /* Must be walking a tree. */
5401         mas_awalk(mas, size);
5402         if (mas_is_err(mas))
5403                 return xa_err(mas->node);
5404
5405         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5406                 goto no_gap;
5407
5408         /*
5409          * At this point, mas->node points to the right node and we have an
5410          * offset that has a sufficient gap.
5411          */
5412         min = mas->min;
5413         if (mas->offset)
5414                 min = mte_pivot(mas->node, mas->offset - 1) + 1;
5415
5416         if (mas->index < min)
5417                 mas->index = min;
5418
5419         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5420         return 0;
5421
5422 no_gap:
5423         return -EBUSY;
5424 }
5425
5426 static inline int mas_rev_alloc(struct ma_state *mas, unsigned long min,
5427                                 unsigned long max, void *entry,
5428                                 unsigned long size, unsigned long *index)
5429 {
5430         int ret = 0;
5431
5432         ret = mas_empty_area_rev(mas, min, max, size);
5433         if (ret)
5434                 return ret;
5435
5436         if (mas_is_err(mas))
5437                 return xa_err(mas->node);
5438
5439         if (mas->offset == MAPLE_NODE_SLOTS)
5440                 goto no_gap;
5441
5442         mas_fill_gap(mas, entry, mas->offset, size, index);
5443         return 0;
5444
5445 no_gap:
5446         return -EBUSY;
5447 }
5448
5449 /*
5450  * mte_dead_leaves() - Mark all leaves of a node as dead.
5451  * @mas: The maple state
5452  * @slots: Pointer to the slot array
5453  * @type: The maple node type
5454  *
5455  * Must hold the write lock.
5456  *
5457  * Return: The number of leaves marked as dead.
5458  */
5459 static inline
5460 unsigned char mte_dead_leaves(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5461                               void __rcu **slots)
5462 {
5463         struct maple_node *node;
5464         enum maple_type type;
5465         void *entry;
5466         int offset;
5467
5468         for (offset = 0; offset < mt_slot_count(enode); offset++) {
5469                 entry = mt_slot(mt, slots, offset);
5470                 type = mte_node_type(entry);
5471                 node = mte_to_node(entry);
5472                 /* Use both node and type to catch LE & BE metadata */
5473                 if (!node || !type)
5474                         break;
5475
5476                 mte_set_node_dead(entry);
5477                 node->type = type;
5478                 rcu_assign_pointer(slots[offset], node);
5479         }
5480
5481         return offset;
5482 }
5483
5484 /**
5485  * mte_dead_walk() - Walk down a dead tree to just before the leaves
5486  * @enode: The maple encoded node
5487  * @offset: The starting offset
5488  *
5489  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5490  */
5491 static void __rcu **mte_dead_walk(struct maple_enode **enode, unsigned char offset)
5492 {
5493         struct maple_node *node, *next;
5494         void __rcu **slots = NULL;
5495
5496         next = mte_to_node(*enode);
5497         do {
5498                 *enode = ma_enode_ptr(next);
5499                 node = mte_to_node(*enode);
5500                 slots = ma_slots(node, node->type);
5501                 next = rcu_dereference_protected(slots[offset],
5502                                         lock_is_held(&rcu_callback_map));
5503                 offset = 0;
5504         } while (!ma_is_leaf(next->type));
5505
5506         return slots;
5507 }
5508
5509 /**
5510  * mt_free_walk() - Walk & free a tree in the RCU callback context
5511  * @head: The RCU head that's within the node.
5512  *
5513  * Note: This can only be used from the RCU callback context.
5514  */
5515 static void mt_free_walk(struct rcu_head *head)
5516 {
5517         void __rcu **slots;
5518         struct maple_node *node, *start;
5519         struct maple_enode *enode;
5520         unsigned char offset;
5521         enum maple_type type;
5522
5523         node = container_of(head, struct maple_node, rcu);
5524
5525         if (ma_is_leaf(node->type))
5526                 goto free_leaf;
5527
5528         start = node;
5529         enode = mt_mk_node(node, node->type);
5530         slots = mte_dead_walk(&enode, 0);
5531         node = mte_to_node(enode);
5532         do {
5533                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5534                 offset = node->parent_slot + 1;
5535                 enode = node->piv_parent;
5536                 if (mte_to_node(enode) == node)
5537                         goto free_leaf;
5538
5539                 type = mte_node_type(enode);
5540                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5541                 if ((offset < mt_slots[type]) &&
5542                     rcu_dereference_protected(slots[offset],
5543                                               lock_is_held(&rcu_callback_map)))
5544                         slots = mte_dead_walk(&enode, offset);
5545                 node = mte_to_node(enode);
5546         } while ((node != start) || (node->slot_len < offset));
5547
5548         slots = ma_slots(node, node->type);
5549         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5550
5551 free_leaf:
5552         mt_free_rcu(&node->rcu);
5553 }
5554
5555 static inline void __rcu **mte_destroy_descend(struct maple_enode **enode,
5556         struct maple_tree *mt, struct maple_enode *prev, unsigned char offset)
5557 {
5558         struct maple_node *node;
5559         struct maple_enode *next = *enode;
5560         void __rcu **slots = NULL;
5561         enum maple_type type;
5562         unsigned char next_offset = 0;
5563
5564         do {
5565                 *enode = next;
5566                 node = mte_to_node(*enode);
5567                 type = mte_node_type(*enode);
5568                 slots = ma_slots(node, type);
5569                 next = mt_slot_locked(mt, slots, next_offset);
5570                 if ((mte_dead_node(next)))
5571                         next = mt_slot_locked(mt, slots, ++next_offset);
5572
5573                 mte_set_node_dead(*enode);
5574                 node->type = type;
5575                 node->piv_parent = prev;
5576                 node->parent_slot = offset;
5577                 offset = next_offset;
5578                 next_offset = 0;
5579                 prev = *enode;
5580         } while (!mte_is_leaf(next));
5581
5582         return slots;
5583 }
5584
5585 static void mt_destroy_walk(struct maple_enode *enode, struct maple_tree *mt,
5586                             bool free)
5587 {
5588         void __rcu **slots;
5589         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5590         struct maple_enode *start;
5591
5592         if (mte_is_leaf(enode)) {
5593                 node->type = mte_node_type(enode);
5594                 goto free_leaf;
5595         }
5596
5597         start = enode;
5598         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, start, 0);
5599         node = mte_to_node(enode); // Updated in the above call.
5600         do {
5601                 enum maple_type type;
5602                 unsigned char offset;
5603                 struct maple_enode *parent, *tmp;
5604
5605                 node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5606                 if (free)
5607                         mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5608                 offset = node->parent_slot + 1;
5609                 enode = node->piv_parent;
5610                 if (mte_to_node(enode) == node)
5611                         goto free_leaf;
5612
5613                 type = mte_node_type(enode);
5614                 slots = ma_slots(mte_to_node(enode), type);
5615                 if (offset >= mt_slots[type])
5616                         goto next;
5617
5618                 tmp = mt_slot_locked(mt, slots, offset);
5619                 if (mte_node_type(tmp) && mte_to_node(tmp)) {
5620                         parent = enode;
5621                         enode = tmp;
5622                         slots = mte_destroy_descend(&enode, mt, parent, offset);
5623                 }
5624 next:
5625                 node = mte_to_node(enode);
5626         } while (start != enode);
5627
5628         node = mte_to_node(enode);
5629         node->slot_len = mte_dead_leaves(enode, mt, slots);
5630         if (free)
5631                 mt_free_bulk(node->slot_len, slots);
5632
5633 free_leaf:
5634         if (free)
5635                 mt_free_rcu(&node->rcu);
5636         else
5637                 mt_clear_meta(mt, node, node->type);
5638 }
5639
5640 /*
5641  * mte_destroy_walk() - Free a tree or sub-tree.
5642  * @enode: the encoded maple node (maple_enode) to start
5643  * @mt: the tree to free - needed for node types.
5644  *
5645  * Must hold the write lock.
5646  */
5647 static inline void mte_destroy_walk(struct maple_enode *enode,
5648                                     struct maple_tree *mt)
5649 {
5650         struct maple_node *node = mte_to_node(enode);
5651
5652         if (mt_in_rcu(mt)) {
5653                 mt_destroy_walk(enode, mt, false);
5654                 call_rcu(&node->rcu, mt_free_walk);
5655         } else {
5656                 mt_destroy_walk(enode, mt, true);
5657         }
5658 }
5659
5660 static void mas_wr_store_setup(struct ma_wr_state *wr_mas)
5661 {
5662         if (unlikely(mas_is_paused(wr_mas->mas)))
5663                 mas_reset(wr_mas->mas);
5664
5665         if (!mas_is_start(wr_mas->mas)) {
5666                 if (mas_is_none(wr_mas->mas)) {
5667                         mas_reset(wr_mas->mas);
5668                 } else {
5669                         wr_mas->r_max = wr_mas->mas->max;
5670                         wr_mas->type = mte_node_type(wr_mas->mas->node);
5671                         if (mas_is_span_wr(wr_mas))
5672                                 mas_reset(wr_mas->mas);
5673                 }
5674         }
5675 }
5676
5677 /* Interface */
5678
5679 /**
5680  * mas_store() - Store an @entry.
5681  * @mas: The maple state.
5682  * @entry: The entry to store.
5683  *
5684  * The @mas->index and @mas->last is used to set the range for the @entry.
5685  * Note: The @mas should have pre-allocated entries to ensure there is memory to
5686  * store the entry.  Please see mas_expected_entries()/mas_destroy() for more details.
5687  *
5688  * Return: the first entry between mas->index and mas->last or %NULL.
5689  */
5690 void *mas_store(struct ma_state *mas, void *entry)
5691 {
5692         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5693
5694         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5695 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
5696         if (mas->index > mas->last)
5697                 pr_err("Error %lu > %lu %p\n", mas->index, mas->last, entry);
5698         MT_BUG_ON(mas->tree, mas->index > mas->last);
5699         if (mas->index > mas->last) {
5700                 mas_set_err(mas, -EINVAL);
5701                 return NULL;
5702         }
5703
5704 #endif
5705
5706         /*
5707          * Storing is the same operation as insert with the added caveat that it
5708          * can overwrite entries.  Although this seems simple enough, one may
5709          * want to examine what happens if a single store operation was to
5710          * overwrite multiple entries within a self-balancing B-Tree.
5711          */
5712         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5713         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5714         return wr_mas.content;
5715 }
5716 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store);
5717
5718 /**
5719  * mas_store_gfp() - Store a value into the tree.
5720  * @mas: The maple state
5721  * @entry: The entry to store
5722  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations if necessary.
5723  *
5724  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
5725  * be allocated.
5726  */
5727 int mas_store_gfp(struct ma_state *mas, void *entry, gfp_t gfp)
5728 {
5729         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5730
5731         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5732         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5733 retry:
5734         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5735         if (unlikely(mas_nomem(mas, gfp)))
5736                 goto retry;
5737
5738         if (unlikely(mas_is_err(mas)))
5739                 return xa_err(mas->node);
5740
5741         return 0;
5742 }
5743 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_gfp);
5744
5745 /**
5746  * mas_store_prealloc() - Store a value into the tree using memory
5747  * preallocated in the maple state.
5748  * @mas: The maple state
5749  * @entry: The entry to store.
5750  */
5751 void mas_store_prealloc(struct ma_state *mas, void *entry)
5752 {
5753         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, entry);
5754
5755         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
5756         trace_ma_write(__func__, mas, 0, entry);
5757         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
5758         BUG_ON(mas_is_err(mas));
5759         mas_destroy(mas);
5760 }
5761 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_store_prealloc);
5762
5763 /**
5764  * mas_preallocate() - Preallocate enough nodes for a store operation
5765  * @mas: The maple state
5766  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
5767  *
5768  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5769  */
5770 int mas_preallocate(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
5771 {
5772         int ret;
5773
5774         mas_node_count_gfp(mas, 1 + mas_mt_height(mas) * 3, gfp);
5775         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5776         if (likely(!mas_is_err(mas)))
5777                 return 0;
5778
5779         mas_set_alloc_req(mas, 0);
5780         ret = xa_err(mas->node);
5781         mas_reset(mas);
5782         mas_destroy(mas);
5783         mas_reset(mas);
5784         return ret;
5785 }
5786 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_preallocate);
5787
5788 /*
5789  * mas_destroy() - destroy a maple state.
5790  * @mas: The maple state
5791  *
5792  * Upon completion, check the left-most node and rebalance against the node to
5793  * the right if necessary.  Frees any allocated nodes associated with this maple
5794  * state.
5795  */
5796 void mas_destroy(struct ma_state *mas)
5797 {
5798         struct maple_alloc *node;
5799         unsigned long total;
5800
5801         /*
5802          * When using mas_for_each() to insert an expected number of elements,
5803          * it is possible that the number inserted is less than the expected
5804          * number.  To fix an invalid final node, a check is performed here to
5805          * rebalance the previous node with the final node.
5806          */
5807         if (mas->mas_flags & MA_STATE_REBALANCE) {
5808                 unsigned char end;
5809
5810                 if (mas_is_start(mas))
5811                         mas_start(mas);
5812
5813                 mtree_range_walk(mas);
5814                 end = mas_data_end(mas) + 1;
5815                 if (end < mt_min_slot_count(mas->node) - 1)
5816                         mas_destroy_rebalance(mas, end);
5817
5818                 mas->mas_flags &= ~MA_STATE_REBALANCE;
5819         }
5820         mas->mas_flags &= ~(MA_STATE_BULK|MA_STATE_PREALLOC);
5821
5822         total = mas_allocated(mas);
5823         while (total) {
5824                 node = mas->alloc;
5825                 mas->alloc = node->slot[0];
5826                 if (node->node_count > 1) {
5827                         size_t count = node->node_count - 1;
5828
5829                         mt_free_bulk(count, (void __rcu **)&node->slot[1]);
5830                         total -= count;
5831                 }
5832                 kmem_cache_free(maple_node_cache, node);
5833                 total--;
5834         }
5835
5836         mas->alloc = NULL;
5837 }
5838 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_destroy);
5839
5840 /*
5841  * mas_expected_entries() - Set the expected number of entries that will be inserted.
5842  * @mas: The maple state
5843  * @nr_entries: The number of expected entries.
5844  *
5845  * This will attempt to pre-allocate enough nodes to store the expected number
5846  * of entries.  The allocations will occur using the bulk allocator interface
5847  * for speed.  Please call mas_destroy() on the @mas after inserting the entries
5848  * to ensure any unused nodes are freed.
5849  *
5850  * Return: 0 on success, -ENOMEM if memory could not be allocated.
5851  */
5852 int mas_expected_entries(struct ma_state *mas, unsigned long nr_entries)
5853 {
5854         int nonleaf_cap = MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 2;
5855         struct maple_enode *enode = mas->node;
5856         int nr_nodes;
5857         int ret;
5858
5859         /*
5860          * Sometimes it is necessary to duplicate a tree to a new tree, such as
5861          * forking a process and duplicating the VMAs from one tree to a new
5862          * tree.  When such a situation arises, it is known that the new tree is
5863          * not going to be used until the entire tree is populated.  For
5864          * performance reasons, it is best to use a bulk load with RCU disabled.
5865          * This allows for optimistic splitting that favours the left and reuse
5866          * of nodes during the operation.
5867          */
5868
5869         /* Optimize splitting for bulk insert in-order */
5870         mas->mas_flags |= MA_STATE_BULK;
5871
5872         /*
5873          * Avoid overflow, assume a gap between each entry and a trailing null.
5874          * If this is wrong, it just means allocation can happen during
5875          * insertion of entries.
5876          */
5877         nr_nodes = max(nr_entries, nr_entries * 2 + 1);
5878         if (!mt_is_alloc(mas->tree))
5879                 nonleaf_cap = MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2;
5880
5881         /* Leaves; reduce slots to keep space for expansion */
5882         nr_nodes = DIV_ROUND_UP(nr_nodes, MAPLE_RANGE64_SLOTS - 2);
5883         /* Internal nodes */
5884         nr_nodes += DIV_ROUND_UP(nr_nodes, nonleaf_cap);
5885         /* Add working room for split (2 nodes) + new parents */
5886         mas_node_count(mas, nr_nodes + 3);
5887
5888         /* Detect if allocations run out */
5889         mas->mas_flags |= MA_STATE_PREALLOC;
5890
5891         if (!mas_is_err(mas))
5892                 return 0;
5893
5894         ret = xa_err(mas->node);
5895         mas->node = enode;
5896         mas_destroy(mas);
5897         return ret;
5898
5899 }
5900 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_expected_entries);
5901
5902 /**
5903  * mas_next() - Get the next entry.
5904  * @mas: The maple state
5905  * @max: The maximum index to check.
5906  *
5907  * Returns the next entry after @mas->index.
5908  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5909  * Can return the zero entry.
5910  *
5911  * Return: The next entry or %NULL
5912  */
5913 void *mas_next(struct ma_state *mas, unsigned long max)
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); /* Retries on dead nodes handled by mas_walk */
5920
5921         if (mas_is_ptr(mas)) {
5922                 if (!mas->index) {
5923                         mas->index = 1;
5924                         mas->last = ULONG_MAX;
5925                 }
5926                 return NULL;
5927         }
5928
5929         if (mas->last == ULONG_MAX)
5930                 return NULL;
5931
5932         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
5933         return mas_next_entry(mas, max);
5934 }
5935 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_next);
5936
5937 /**
5938  * mt_next() - get the next value in the maple tree
5939  * @mt: The maple tree
5940  * @index: The start index
5941  * @max: The maximum index to check
5942  *
5943  * Return: The entry at @index or higher, or %NULL if nothing is found.
5944  */
5945 void *mt_next(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long max)
5946 {
5947         void *entry = NULL;
5948         MA_STATE(mas, mt, index, index);
5949
5950         rcu_read_lock();
5951         entry = mas_next(&mas, max);
5952         rcu_read_unlock();
5953         return entry;
5954 }
5955 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_next);
5956
5957 /**
5958  * mas_prev() - Get the previous entry
5959  * @mas: The maple state
5960  * @min: The minimum value to check.
5961  *
5962  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
5963  * Will reset mas to MAS_START if the node is MAS_NONE.  Will stop on not
5964  * searchable nodes.
5965  *
5966  * Return: the previous value or %NULL.
5967  */
5968 void *mas_prev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
5969 {
5970         if (!mas->index) {
5971                 /* Nothing comes before 0 */
5972                 mas->last = 0;
5973                 mas->node = MAS_NONE;
5974                 return NULL;
5975         }
5976
5977         if (unlikely(mas_is_ptr(mas)))
5978                 return NULL;
5979
5980         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
5981                 mas->node = MAS_START;
5982
5983         if (mas_is_start(mas)) {
5984                 mas_walk(mas);
5985                 if (!mas->index)
5986                         return NULL;
5987         }
5988
5989         if (mas_is_ptr(mas)) {
5990                 if (!mas->index) {
5991                         mas->last = 0;
5992                         return NULL;
5993                 }
5994
5995                 mas->index = mas->last = 0;
5996                 return mas_root_locked(mas);
5997         }
5998         return mas_prev_entry(mas, min);
5999 }
6000 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_prev);
6001
6002 /**
6003  * mt_prev() - get the previous value in the maple tree
6004  * @mt: The maple tree
6005  * @index: The start index
6006  * @min: The minimum index to check
6007  *
6008  * Return: The entry at @index or lower, or %NULL if nothing is found.
6009  */
6010 void *mt_prev(struct maple_tree *mt, unsigned long index, unsigned long min)
6011 {
6012         void *entry = NULL;
6013         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6014
6015         rcu_read_lock();
6016         entry = mas_prev(&mas, min);
6017         rcu_read_unlock();
6018         return entry;
6019 }
6020 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_prev);
6021
6022 /**
6023  * mas_pause() - Pause a mas_find/mas_for_each to drop the lock.
6024  * @mas: The maple state to pause
6025  *
6026  * Some users need to pause a walk and drop the lock they're holding in
6027  * order to yield to a higher priority thread or carry out an operation
6028  * on an entry.  Those users should call this function before they drop
6029  * the lock.  It resets the @mas to be suitable for the next iteration
6030  * of the loop after the user has reacquired the lock.  If most entries
6031  * found during a walk require you to call mas_pause(), the mt_for_each()
6032  * iterator may be more appropriate.
6033  *
6034  */
6035 void mas_pause(struct ma_state *mas)
6036 {
6037         mas->node = MAS_PAUSE;
6038 }
6039 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_pause);
6040
6041 /**
6042  * mas_find() - On the first call, find the entry at or after mas->index up to
6043  * %max.  Otherwise, find the entry after mas->index.
6044  * @mas: The maple state
6045  * @max: The maximum value to check.
6046  *
6047  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6048  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6049  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6050  *
6051  * Return: The entry or %NULL.
6052  */
6053 void *mas_find(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6054 {
6055         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
6056                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
6057                         mas->node = MAS_NONE;
6058                         return NULL;
6059                 }
6060                 mas->node = MAS_START;
6061                 mas->index = ++mas->last;
6062         }
6063
6064         if (unlikely(mas_is_none(mas)))
6065                 mas->node = MAS_START;
6066
6067         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6068                 /* First run or continue */
6069                 void *entry;
6070
6071                 if (mas->index > max)
6072                         return NULL;
6073
6074                 entry = mas_walk(mas);
6075                 if (entry)
6076                         return entry;
6077         }
6078
6079         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6080                 return NULL;
6081
6082         /* Retries on dead nodes handled by mas_next_entry */
6083         return mas_next_entry(mas, max);
6084 }
6085 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find);
6086
6087 /**
6088  * mas_find_rev: On the first call, find the first non-null entry at or below
6089  * mas->index down to %min.  Otherwise find the first non-null entry below
6090  * mas->index down to %min.
6091  * @mas: The maple state
6092  * @min: The minimum value to check.
6093  *
6094  * Must hold rcu_read_lock or the write lock.
6095  * If an entry exists, last and index are updated accordingly.
6096  * May set @mas->node to MAS_NONE.
6097  *
6098  * Return: The entry or %NULL.
6099  */
6100 void *mas_find_rev(struct ma_state *mas, unsigned long min)
6101 {
6102         if (unlikely(mas_is_paused(mas))) {
6103                 if (unlikely(mas->last == ULONG_MAX)) {
6104                         mas->node = MAS_NONE;
6105                         return NULL;
6106                 }
6107                 mas->node = MAS_START;
6108                 mas->last = --mas->index;
6109         }
6110
6111         if (unlikely(mas_is_start(mas))) {
6112                 /* First run or continue */
6113                 void *entry;
6114
6115                 if (mas->index < min)
6116                         return NULL;
6117
6118                 entry = mas_walk(mas);
6119                 if (entry)
6120                         return entry;
6121         }
6122
6123         if (unlikely(!mas_searchable(mas)))
6124                 return NULL;
6125
6126         if (mas->index < min)
6127                 return NULL;
6128
6129         /* Retries on dead nodes handled by mas_prev_entry */
6130         return mas_prev_entry(mas, min);
6131 }
6132 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_find_rev);
6133
6134 /**
6135  * mas_erase() - Find the range in which index resides and erase the entire
6136  * range.
6137  * @mas: The maple state
6138  *
6139  * Must hold the write lock.
6140  * Searches for @mas->index, sets @mas->index and @mas->last to the range and
6141  * erases that range.
6142  *
6143  * Return: the entry that was erased or %NULL, @mas->index and @mas->last are updated.
6144  */
6145 void *mas_erase(struct ma_state *mas)
6146 {
6147         void *entry;
6148         MA_WR_STATE(wr_mas, mas, NULL);
6149
6150         if (mas_is_none(mas) || mas_is_paused(mas))
6151                 mas->node = MAS_START;
6152
6153         /* Retry unnecessary when holding the write lock. */
6154         entry = mas_state_walk(mas);
6155         if (!entry)
6156                 return NULL;
6157
6158 write_retry:
6159         /* Must reset to ensure spanning writes of last slot are detected */
6160         mas_reset(mas);
6161         mas_wr_store_setup(&wr_mas);
6162         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6163         if (mas_nomem(mas, GFP_KERNEL))
6164                 goto write_retry;
6165
6166         return entry;
6167 }
6168 EXPORT_SYMBOL_GPL(mas_erase);
6169
6170 /**
6171  * mas_nomem() - Check if there was an error allocating and do the allocation
6172  * if necessary If there are allocations, then free them.
6173  * @mas: The maple state
6174  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6175  * Return: true on allocation, false otherwise.
6176  */
6177 bool mas_nomem(struct ma_state *mas, gfp_t gfp)
6178         __must_hold(mas->tree->lock)
6179 {
6180         if (likely(mas->node != MA_ERROR(-ENOMEM))) {
6181                 mas_destroy(mas);
6182                 return false;
6183         }
6184
6185         if (gfpflags_allow_blocking(gfp) && !mt_external_lock(mas->tree)) {
6186                 mtree_unlock(mas->tree);
6187                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6188                 mtree_lock(mas->tree);
6189         } else {
6190                 mas_alloc_nodes(mas, gfp);
6191         }
6192
6193         if (!mas_allocated(mas))
6194                 return false;
6195
6196         mas->node = MAS_START;
6197         return true;
6198 }
6199
6200 void __init maple_tree_init(void)
6201 {
6202         maple_node_cache = kmem_cache_create("maple_node",
6203                         sizeof(struct maple_node), sizeof(struct maple_node),
6204                         SLAB_PANIC, NULL);
6205 }
6206
6207 /**
6208  * mtree_load() - Load a value stored in a maple tree
6209  * @mt: The maple tree
6210  * @index: The index to load
6211  *
6212  * Return: the entry or %NULL
6213  */
6214 void *mtree_load(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6215 {
6216         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6217         void *entry;
6218
6219         trace_ma_read(__func__, &mas);
6220         rcu_read_lock();
6221 retry:
6222         entry = mas_start(&mas);
6223         if (unlikely(mas_is_none(&mas)))
6224                 goto unlock;
6225
6226         if (unlikely(mas_is_ptr(&mas))) {
6227                 if (index)
6228                         entry = NULL;
6229
6230                 goto unlock;
6231         }
6232
6233         entry = mtree_lookup_walk(&mas);
6234         if (!entry && unlikely(mas_is_start(&mas)))
6235                 goto retry;
6236 unlock:
6237         rcu_read_unlock();
6238         if (xa_is_zero(entry))
6239                 return NULL;
6240
6241         return entry;
6242 }
6243 EXPORT_SYMBOL(mtree_load);
6244
6245 /**
6246  * mtree_store_range() - Store an entry at a given range.
6247  * @mt: The maple tree
6248  * @index: The start of the range
6249  * @last: The end of the range
6250  * @entry: The entry to store
6251  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6252  *
6253  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6254  * be allocated.
6255  */
6256 int mtree_store_range(struct maple_tree *mt, unsigned long index,
6257                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6258 {
6259         MA_STATE(mas, mt, index, last);
6260         MA_WR_STATE(wr_mas, &mas, entry);
6261
6262         trace_ma_write(__func__, &mas, 0, entry);
6263         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6264                 return -EINVAL;
6265
6266         if (index > last)
6267                 return -EINVAL;
6268
6269         mtree_lock(mt);
6270 retry:
6271         mas_wr_store_entry(&wr_mas);
6272         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6273                 goto retry;
6274
6275         mtree_unlock(mt);
6276         if (mas_is_err(&mas))
6277                 return xa_err(mas.node);
6278
6279         return 0;
6280 }
6281 EXPORT_SYMBOL(mtree_store_range);
6282
6283 /**
6284  * mtree_store() - Store an entry at a given index.
6285  * @mt: The maple tree
6286  * @index: The index to store the value
6287  * @entry: The entry to store
6288  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations
6289  *
6290  * Return: 0 on success, -EINVAL on invalid request, -ENOMEM if memory could not
6291  * be allocated.
6292  */
6293 int mtree_store(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6294                  gfp_t gfp)
6295 {
6296         return mtree_store_range(mt, index, index, entry, gfp);
6297 }
6298 EXPORT_SYMBOL(mtree_store);
6299
6300 /**
6301  * mtree_insert_range() - Insert an entry at a give range if there is no value.
6302  * @mt: The maple tree
6303  * @first: The start of the range
6304  * @last: The end of the range
6305  * @entry: The entry to store
6306  * @gfp: The GFP_FLAGS to use for allocations.
6307  *
6308  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6309  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6310  */
6311 int mtree_insert_range(struct maple_tree *mt, unsigned long first,
6312                 unsigned long last, void *entry, gfp_t gfp)
6313 {
6314         MA_STATE(ms, mt, first, last);
6315
6316         if (WARN_ON_ONCE(xa_is_advanced(entry)))
6317                 return -EINVAL;
6318
6319         if (first > last)
6320                 return -EINVAL;
6321
6322         mtree_lock(mt);
6323 retry:
6324         mas_insert(&ms, entry);
6325         if (mas_nomem(&ms, gfp))
6326                 goto retry;
6327
6328         mtree_unlock(mt);
6329         if (mas_is_err(&ms))
6330                 return xa_err(ms.node);
6331
6332         return 0;
6333 }
6334 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert_range);
6335
6336 /**
6337  * mtree_insert() - Insert an entry at a give index if there is no value.
6338  * @mt: The maple tree
6339  * @index : The index to store the value
6340  * @entry: The entry to store
6341  * @gfp: The FGP_FLAGS to use for allocations.
6342  *
6343  * Return: 0 on success, -EEXISTS if the range is occupied, -EINVAL on invalid
6344  * request, -ENOMEM if memory could not be allocated.
6345  */
6346 int mtree_insert(struct maple_tree *mt, unsigned long index, void *entry,
6347                  gfp_t gfp)
6348 {
6349         return mtree_insert_range(mt, index, index, entry, gfp);
6350 }
6351 EXPORT_SYMBOL(mtree_insert);
6352
6353 int mtree_alloc_range(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6354                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6355                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6356 {
6357         int ret = 0;
6358
6359         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6360         if (!mt_is_alloc(mt))
6361                 return -EINVAL;
6362
6363         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6364                 return -EINVAL;
6365
6366         if (min > max)
6367                 return -EINVAL;
6368
6369         if (max < size)
6370                 return -EINVAL;
6371
6372         if (!size)
6373                 return -EINVAL;
6374
6375         mtree_lock(mt);
6376 retry:
6377         mas.offset = 0;
6378         mas.index = min;
6379         mas.last = max - size;
6380         ret = mas_alloc(&mas, entry, size, startp);
6381         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6382                 goto retry;
6383
6384         mtree_unlock(mt);
6385         return ret;
6386 }
6387 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_range);
6388
6389 int mtree_alloc_rrange(struct maple_tree *mt, unsigned long *startp,
6390                 void *entry, unsigned long size, unsigned long min,
6391                 unsigned long max, gfp_t gfp)
6392 {
6393         int ret = 0;
6394
6395         MA_STATE(mas, mt, min, max - size);
6396         if (!mt_is_alloc(mt))
6397                 return -EINVAL;
6398
6399         if (WARN_ON_ONCE(mt_is_reserved(entry)))
6400                 return -EINVAL;
6401
6402         if (min >= max)
6403                 return -EINVAL;
6404
6405         if (max < size - 1)
6406                 return -EINVAL;
6407
6408         if (!size)
6409                 return -EINVAL;
6410
6411         mtree_lock(mt);
6412 retry:
6413         ret = mas_rev_alloc(&mas, min, max, entry, size, startp);
6414         if (mas_nomem(&mas, gfp))
6415                 goto retry;
6416
6417         mtree_unlock(mt);
6418         return ret;
6419 }
6420 EXPORT_SYMBOL(mtree_alloc_rrange);
6421
6422 /**
6423  * mtree_erase() - Find an index and erase the entire range.
6424  * @mt: The maple tree
6425  * @index: The index to erase
6426  *
6427  * Erasing is the same as a walk to an entry then a store of a NULL to that
6428  * ENTIRE range.  In fact, it is implemented as such using the advanced API.
6429  *
6430  * Return: The entry stored at the @index or %NULL
6431  */
6432 void *mtree_erase(struct maple_tree *mt, unsigned long index)
6433 {
6434         void *entry = NULL;
6435
6436         MA_STATE(mas, mt, index, index);
6437         trace_ma_op(__func__, &mas);
6438
6439         mtree_lock(mt);
6440         entry = mas_erase(&mas);
6441         mtree_unlock(mt);
6442
6443         return entry;
6444 }
6445 EXPORT_SYMBOL(mtree_erase);
6446
6447 /**
6448  * __mt_destroy() - Walk and free all nodes of a locked maple tree.
6449  * @mt: The maple tree
6450  *
6451  * Note: Does not handle locking.
6452  */
6453 void __mt_destroy(struct maple_tree *mt)
6454 {
6455         void *root = mt_root_locked(mt);
6456
6457         rcu_assign_pointer(mt->ma_root, NULL);
6458         if (xa_is_node(root))
6459                 mte_destroy_walk(root, mt);
6460
6461         mt->ma_flags = 0;
6462 }
6463 EXPORT_SYMBOL_GPL(__mt_destroy);
6464
6465 /**
6466  * mtree_destroy() - Destroy a maple tree
6467  * @mt: The maple tree
6468  *
6469  * Frees all resources used by the tree.  Handles locking.
6470  */
6471 void mtree_destroy(struct maple_tree *mt)
6472 {
6473         mtree_lock(mt);
6474         __mt_destroy(mt);
6475         mtree_unlock(mt);
6476 }
6477 EXPORT_SYMBOL(mtree_destroy);
6478
6479 /**
6480  * mt_find() - Search from the start up until an entry is found.
6481  * @mt: The maple tree
6482  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6483  * @max: The maximum value to check
6484  *
6485  * Handles locking.  @index will be incremented to one beyond the range.
6486  *
6487  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6488  */
6489 void *mt_find(struct maple_tree *mt, unsigned long *index, unsigned long max)
6490 {
6491         MA_STATE(mas, mt, *index, *index);
6492         void *entry;
6493 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6494         unsigned long copy = *index;
6495 #endif
6496
6497         trace_ma_read(__func__, &mas);
6498
6499         if ((*index) > max)
6500                 return NULL;
6501
6502         rcu_read_lock();
6503 retry:
6504         entry = mas_state_walk(&mas);
6505         if (mas_is_start(&mas))
6506                 goto retry;
6507
6508         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6509                 entry = NULL;
6510
6511         if (entry)
6512                 goto unlock;
6513
6514         while (mas_searchable(&mas) && (mas.index < max)) {
6515                 entry = mas_next_entry(&mas, max);
6516                 if (likely(entry && !xa_is_zero(entry)))
6517                         break;
6518         }
6519
6520         if (unlikely(xa_is_zero(entry)))
6521                 entry = NULL;
6522 unlock:
6523         rcu_read_unlock();
6524         if (likely(entry)) {
6525                 *index = mas.last + 1;
6526 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6527                 if ((*index) && (*index) <= copy)
6528                         pr_err("index not increased! %lx <= %lx\n",
6529                                *index, copy);
6530                 MT_BUG_ON(mt, (*index) && ((*index) <= copy));
6531 #endif
6532         }
6533
6534         return entry;
6535 }
6536 EXPORT_SYMBOL(mt_find);
6537
6538 /**
6539  * mt_find_after() - Search from the start up until an entry is found.
6540  * @mt: The maple tree
6541  * @index: Pointer which contains the start location of the search
6542  * @max: The maximum value to check
6543  *
6544  * Handles locking, detects wrapping on index == 0
6545  *
6546  * Return: The entry at or after the @index or %NULL
6547  */
6548 void *mt_find_after(struct maple_tree *mt, unsigned long *index,
6549                     unsigned long max)
6550 {
6551         if (!(*index))
6552                 return NULL;
6553
6554         return mt_find(mt, index, max);
6555 }
6556 EXPORT_SYMBOL(mt_find_after);
6557
6558 #ifdef CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE
6559 atomic_t maple_tree_tests_run;
6560 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_run);
6561 atomic_t maple_tree_tests_passed;
6562 EXPORT_SYMBOL_GPL(maple_tree_tests_passed);
6563
6564 #ifndef __KERNEL__
6565 extern void kmem_cache_set_non_kernel(struct kmem_cache *, unsigned int);
6566 void mt_set_non_kernel(unsigned int val)
6567 {
6568         kmem_cache_set_non_kernel(maple_node_cache, val);
6569 }
6570
6571 extern unsigned long kmem_cache_get_alloc(struct kmem_cache *);
6572 unsigned long mt_get_alloc_size(void)
6573 {
6574         return kmem_cache_get_alloc(maple_node_cache);
6575 }
6576
6577 extern void kmem_cache_zero_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6578 void mt_zero_nr_tallocated(void)
6579 {
6580         kmem_cache_zero_nr_tallocated(maple_node_cache);
6581 }
6582
6583 extern unsigned int kmem_cache_nr_tallocated(struct kmem_cache *);
6584 unsigned int mt_nr_tallocated(void)
6585 {
6586         return kmem_cache_nr_tallocated(maple_node_cache);
6587 }
6588
6589 extern unsigned int kmem_cache_nr_allocated(struct kmem_cache *);
6590 unsigned int mt_nr_allocated(void)
6591 {
6592         return kmem_cache_nr_allocated(maple_node_cache);
6593 }
6594
6595 /*
6596  * mas_dead_node() - Check if the maple state is pointing to a dead node.
6597  * @mas: The maple state
6598  * @index: The index to restore in @mas.
6599  *
6600  * Used in test code.
6601  * Return: 1 if @mas has been reset to MAS_START, 0 otherwise.
6602  */
6603 static inline int mas_dead_node(struct ma_state *mas, unsigned long index)
6604 {
6605         if (unlikely(!mas_searchable(mas) || mas_is_start(mas)))
6606                 return 0;
6607
6608         if (likely(!mte_dead_node(mas->node)))
6609                 return 0;
6610
6611         mas_rewalk(mas, index);
6612         return 1;
6613 }
6614
6615 void mt_cache_shrink(void)
6616 {
6617 }
6618 #else
6619 /*
6620  * mt_cache_shrink() - For testing, don't use this.
6621  *
6622  * Certain testcases can trigger an OOM when combined with other memory
6623  * debugging configuration options.  This function is used to reduce the
6624  * possibility of an out of memory even due to kmem_cache objects remaining
6625  * around for longer than usual.
6626  */
6627 void mt_cache_shrink(void)
6628 {
6629         kmem_cache_shrink(maple_node_cache);
6630
6631 }
6632 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_cache_shrink);
6633
6634 #endif /* not defined __KERNEL__ */
6635 /*
6636  * mas_get_slot() - Get the entry in the maple state node stored at @offset.
6637  * @mas: The maple state
6638  * @offset: The offset into the slot array to fetch.
6639  *
6640  * Return: The entry stored at @offset.
6641  */
6642 static inline struct maple_enode *mas_get_slot(struct ma_state *mas,
6643                 unsigned char offset)
6644 {
6645         return mas_slot(mas, ma_slots(mas_mn(mas), mte_node_type(mas->node)),
6646                         offset);
6647 }
6648
6649
6650 /*
6651  * mas_first_entry() - Go the first leaf and find the first entry.
6652  * @mas: the maple state.
6653  * @limit: the maximum index to check.
6654  * @*r_start: Pointer to set to the range start.
6655  *
6656  * Sets mas->offset to the offset of the entry, r_start to the range minimum.
6657  *
6658  * Return: The first entry or MAS_NONE.
6659  */
6660 static inline void *mas_first_entry(struct ma_state *mas, struct maple_node *mn,
6661                 unsigned long limit, enum maple_type mt)
6662
6663 {
6664         unsigned long max;
6665         unsigned long *pivots;
6666         void __rcu **slots;
6667         void *entry = NULL;
6668
6669         mas->index = mas->min;
6670         if (mas->index > limit)
6671                 goto none;
6672
6673         max = mas->max;
6674         mas->offset = 0;
6675         while (likely(!ma_is_leaf(mt))) {
6676                 MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6677                 slots = ma_slots(mn, mt);
6678                 entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6679                 pivots = ma_pivots(mn, mt);
6680                 if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6681                         return NULL;
6682                 max = pivots[0];
6683                 mas->node = entry;
6684                 mn = mas_mn(mas);
6685                 mt = mte_node_type(mas->node);
6686         }
6687         MT_BUG_ON(mas->tree, mte_dead_node(mas->node));
6688
6689         mas->max = max;
6690         slots = ma_slots(mn, mt);
6691         entry = mas_slot(mas, slots, 0);
6692         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6693                 return NULL;
6694
6695         /* Slot 0 or 1 must be set */
6696         if (mas->index > limit)
6697                 goto none;
6698
6699         if (likely(entry))
6700                 return entry;
6701
6702         mas->offset = 1;
6703         entry = mas_slot(mas, slots, 1);
6704         pivots = ma_pivots(mn, mt);
6705         if (unlikely(ma_dead_node(mn)))
6706                 return NULL;
6707
6708         mas->index = pivots[0] + 1;
6709         if (mas->index > limit)
6710                 goto none;
6711
6712         if (likely(entry))
6713                 return entry;
6714
6715 none:
6716         if (likely(!ma_dead_node(mn)))
6717                 mas->node = MAS_NONE;
6718         return NULL;
6719 }
6720
6721 /* Depth first search, post-order */
6722 static void mas_dfs_postorder(struct ma_state *mas, unsigned long max)
6723 {
6724
6725         struct maple_enode *p = MAS_NONE, *mn = mas->node;
6726         unsigned long p_min, p_max;
6727
6728         mas_next_node(mas, mas_mn(mas), max);
6729         if (!mas_is_none(mas))
6730                 return;
6731
6732         if (mte_is_root(mn))
6733                 return;
6734
6735         mas->node = mn;
6736         mas_ascend(mas);
6737         do {
6738                 p = mas->node;
6739                 p_min = mas->min;
6740                 p_max = mas->max;
6741                 mas_prev_node(mas, 0);
6742         } while (!mas_is_none(mas));
6743
6744         mas->node = p;
6745         mas->max = p_max;
6746         mas->min = p_min;
6747 }
6748
6749 /* Tree validations */
6750 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6751                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth);
6752 static void mt_dump_range(unsigned long min, unsigned long max,
6753                           unsigned int depth)
6754 {
6755         static const char spaces[] = "                                ";
6756
6757         if (min == max)
6758                 pr_info("%.*s%lu: ", depth * 2, spaces, min);
6759         else
6760                 pr_info("%.*s%lu-%lu: ", depth * 2, spaces, min, max);
6761 }
6762
6763 static void mt_dump_entry(void *entry, unsigned long min, unsigned long max,
6764                           unsigned int depth)
6765 {
6766         mt_dump_range(min, max, depth);
6767
6768         if (xa_is_value(entry))
6769                 pr_cont("value %ld (0x%lx) [%p]\n", xa_to_value(entry),
6770                                 xa_to_value(entry), entry);
6771         else if (xa_is_zero(entry))
6772                 pr_cont("zero (%ld)\n", xa_to_internal(entry));
6773         else if (mt_is_reserved(entry))
6774                 pr_cont("UNKNOWN ENTRY (%p)\n", entry);
6775         else
6776                 pr_cont("%p\n", entry);
6777 }
6778
6779 static void mt_dump_range64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6780                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6781 {
6782         struct maple_range_64 *node = &mte_to_node(entry)->mr64;
6783         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6784         unsigned long first = min;
6785         int i;
6786
6787         pr_cont(" contents: ");
6788         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1; i++)
6789                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6790         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6791         for (i = 0; i < MAPLE_RANGE64_SLOTS; i++) {
6792                 unsigned long last = max;
6793
6794                 if (i < (MAPLE_RANGE64_SLOTS - 1))
6795                         last = node->pivot[i];
6796                 else if (!node->slot[i] && max != mt_node_max(entry))
6797                         break;
6798                 if (last == 0 && i > 0)
6799                         break;
6800                 if (leaf)
6801                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6802                                         first, last, depth + 1);
6803                 else if (node->slot[i])
6804                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6805                                         first, last, depth + 1);
6806
6807                 if (last == max)
6808                         break;
6809                 if (last > max) {
6810                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6811                                         node, last, max, i);
6812                         break;
6813                 }
6814                 first = last + 1;
6815         }
6816 }
6817
6818 static void mt_dump_arange64(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6819                         unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6820 {
6821         struct maple_arange_64 *node = &mte_to_node(entry)->ma64;
6822         bool leaf = mte_is_leaf(entry);
6823         unsigned long first = min;
6824         int i;
6825
6826         pr_cont(" contents: ");
6827         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++)
6828                 pr_cont("%lu ", node->gap[i]);
6829         pr_cont("| %02X %02X| ", node->meta.end, node->meta.gap);
6830         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1; i++)
6831                 pr_cont("%p %lu ", node->slot[i], node->pivot[i]);
6832         pr_cont("%p\n", node->slot[i]);
6833         for (i = 0; i < MAPLE_ARANGE64_SLOTS; i++) {
6834                 unsigned long last = max;
6835
6836                 if (i < (MAPLE_ARANGE64_SLOTS - 1))
6837                         last = node->pivot[i];
6838                 else if (!node->slot[i])
6839                         break;
6840                 if (last == 0 && i > 0)
6841                         break;
6842                 if (leaf)
6843                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6844                                         first, last, depth + 1);
6845                 else if (node->slot[i])
6846                         mt_dump_node(mt, mt_slot(mt, node->slot, i),
6847                                         first, last, depth + 1);
6848
6849                 if (last == max)
6850                         break;
6851                 if (last > max) {
6852                         pr_err("node %p last (%lu) > max (%lu) at pivot %d!\n",
6853                                         node, last, max, i);
6854                         break;
6855                 }
6856                 first = last + 1;
6857         }
6858 }
6859
6860 static void mt_dump_node(const struct maple_tree *mt, void *entry,
6861                 unsigned long min, unsigned long max, unsigned int depth)
6862 {
6863         struct maple_node *node = mte_to_node(entry);
6864         unsigned int type = mte_node_type(entry);
6865         unsigned int i;
6866
6867         mt_dump_range(min, max, depth);
6868
6869         pr_cont("node %p depth %d type %d parent %p", node, depth, type,
6870                         node ? node->parent : NULL);
6871         switch (type) {
6872         case maple_dense:
6873                 pr_cont("\n");
6874                 for (i = 0; i < MAPLE_NODE_SLOTS; i++) {
6875                         if (min + i > max)
6876                                 pr_cont("OUT OF RANGE: ");
6877                         mt_dump_entry(mt_slot(mt, node->slot, i),
6878                                         min + i, min + i, depth);
6879                 }
6880                 break;
6881         case maple_leaf_64:
6882         case maple_range_64:
6883                 mt_dump_range64(mt, entry, min, max, depth);
6884                 break;
6885         case maple_arange_64:
6886                 mt_dump_arange64(mt, entry, min, max, depth);
6887                 break;
6888
6889         default:
6890                 pr_cont(" UNKNOWN TYPE\n");
6891         }
6892 }
6893
6894 void mt_dump(const struct maple_tree *mt)
6895 {
6896         void *entry = rcu_dereference_check(mt->ma_root, mt_locked(mt));
6897
6898         pr_info("maple_tree(%p) flags %X, height %u root %p\n",
6899                  mt, mt->ma_flags, mt_height(mt), entry);
6900         if (!xa_is_node(entry))
6901                 mt_dump_entry(entry, 0, 0, 0);
6902         else if (entry)
6903                 mt_dump_node(mt, entry, 0, mt_node_max(entry), 0);
6904 }
6905 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_dump);
6906
6907 /*
6908  * Calculate the maximum gap in a node and check if that's what is reported in
6909  * the parent (unless root).
6910  */
6911 static void mas_validate_gaps(struct ma_state *mas)
6912 {
6913         struct maple_enode *mte = mas->node;
6914         struct maple_node *p_mn;
6915         unsigned long gap = 0, max_gap = 0;
6916         unsigned long p_end, p_start = mas->min;
6917         unsigned char p_slot;
6918         unsigned long *gaps = NULL;
6919         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6920         int i;
6921
6922         if (ma_is_dense(mte_node_type(mte))) {
6923                 for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6924                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6925                                 if (gap > max_gap)
6926                                         max_gap = gap;
6927                                 gap = 0;
6928                                 continue;
6929                         }
6930                         gap++;
6931                 }
6932                 goto counted;
6933         }
6934
6935         gaps = ma_gaps(mte_to_node(mte), mte_node_type(mte));
6936         for (i = 0; i < mt_slot_count(mte); i++) {
6937                 p_end = mas_logical_pivot(mas, pivots, i, mte_node_type(mte));
6938
6939                 if (!gaps) {
6940                         if (mas_get_slot(mas, i)) {
6941                                 gap = 0;
6942                                 goto not_empty;
6943                         }
6944
6945                         gap += p_end - p_start + 1;
6946                 } else {
6947                         void *entry = mas_get_slot(mas, i);
6948
6949                         gap = gaps[i];
6950                         if (!entry) {
6951                                 if (gap != p_end - p_start + 1) {
6952                                         pr_err("%p[%u] -> %p %lu != %lu - %lu + 1\n",
6953                                                 mas_mn(mas), i,
6954                                                 mas_get_slot(mas, i), gap,
6955                                                 p_end, p_start);
6956                                         mt_dump(mas->tree);
6957
6958                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
6959                                                 gap != p_end - p_start + 1);
6960                                 }
6961                         } else {
6962                                 if (gap > p_end - p_start + 1) {
6963                                         pr_err("%p[%u] %lu >= %lu - %lu + 1 (%lu)\n",
6964                                         mas_mn(mas), i, gap, p_end, p_start,
6965                                         p_end - p_start + 1);
6966                                         MT_BUG_ON(mas->tree,
6967                                                 gap > p_end - p_start + 1);
6968                                 }
6969                         }
6970                 }
6971
6972                 if (gap > max_gap)
6973                         max_gap = gap;
6974 not_empty:
6975                 p_start = p_end + 1;
6976                 if (p_end >= mas->max)
6977                         break;
6978         }
6979
6980 counted:
6981         if (mte_is_root(mte))
6982                 return;
6983
6984         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
6985         p_mn = mte_parent(mte);
6986         MT_BUG_ON(mas->tree, max_gap > mas->max);
6987         if (ma_gaps(p_mn, mas_parent_type(mas, mte))[p_slot] != max_gap) {
6988                 pr_err("gap %p[%u] != %lu\n", p_mn, p_slot, max_gap);
6989                 mt_dump(mas->tree);
6990         }
6991
6992         MT_BUG_ON(mas->tree,
6993                   ma_gaps(p_mn, mas_parent_type(mas, mte))[p_slot] != max_gap);
6994 }
6995
6996 static void mas_validate_parent_slot(struct ma_state *mas)
6997 {
6998         struct maple_node *parent;
6999         struct maple_enode *node;
7000         enum maple_type p_type;
7001         unsigned char p_slot;
7002         void __rcu **slots;
7003         int i;
7004
7005         if (mte_is_root(mas->node))
7006                 return;
7007
7008         p_slot = mte_parent_slot(mas->node);
7009         p_type = mas_parent_type(mas, mas->node);
7010         parent = mte_parent(mas->node);
7011         slots = ma_slots(parent, p_type);
7012         MT_BUG_ON(mas->tree, mas_mn(mas) == parent);
7013
7014         /* Check prev/next parent slot for duplicate node entry */
7015
7016         for (i = 0; i < mt_slots[p_type]; i++) {
7017                 node = mas_slot(mas, slots, i);
7018                 if (i == p_slot) {
7019                         if (node != mas->node)
7020                                 pr_err("parent %p[%u] does not have %p\n",
7021                                         parent, i, mas_mn(mas));
7022                         MT_BUG_ON(mas->tree, node != mas->node);
7023                 } else if (node == mas->node) {
7024                         pr_err("Invalid child %p at parent %p[%u] p_slot %u\n",
7025                                mas_mn(mas), parent, i, p_slot);
7026                         MT_BUG_ON(mas->tree, node == mas->node);
7027                 }
7028         }
7029 }
7030
7031 static void mas_validate_child_slot(struct ma_state *mas)
7032 {
7033         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7034         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7035         unsigned long *pivots = ma_pivots(mte_to_node(mas->node), type);
7036         struct maple_enode *child;
7037         unsigned char i;
7038
7039         if (mte_is_leaf(mas->node))
7040                 return;
7041
7042         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7043                 child = mas_slot(mas, slots, i);
7044                 if (!pivots[i] || pivots[i] == mas->max)
7045                         break;
7046
7047                 if (!child)
7048                         break;
7049
7050                 if (mte_parent_slot(child) != i) {
7051                         pr_err("Slot error at %p[%u]: child %p has pslot %u\n",
7052                                mas_mn(mas), i, mte_to_node(child),
7053                                mte_parent_slot(child));
7054                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7055                 }
7056
7057                 if (mte_parent(child) != mte_to_node(mas->node)) {
7058                         pr_err("child %p has parent %p not %p\n",
7059                                mte_to_node(child), mte_parent(child),
7060                                mte_to_node(mas->node));
7061                         MT_BUG_ON(mas->tree, 1);
7062                 }
7063         }
7064 }
7065
7066 /*
7067  * Validate all pivots are within mas->min and mas->max.
7068  */
7069 static void mas_validate_limits(struct ma_state *mas)
7070 {
7071         int i;
7072         unsigned long prev_piv = 0;
7073         enum maple_type type = mte_node_type(mas->node);
7074         void __rcu **slots = ma_slots(mte_to_node(mas->node), type);
7075         unsigned long *pivots = ma_pivots(mas_mn(mas), type);
7076
7077         /* all limits are fine here. */
7078         if (mte_is_root(mas->node))
7079                 return;
7080
7081         for (i = 0; i < mt_slots[type]; i++) {
7082                 unsigned long piv;
7083
7084                 piv = mas_safe_pivot(mas, pivots, i, type);
7085
7086                 if (!piv && (i != 0))
7087                         break;
7088
7089                 if (!mte_is_leaf(mas->node)) {
7090                         void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7091
7092                         if (!entry)
7093                                 pr_err("%p[%u] cannot be null\n",
7094                                        mas_mn(mas), i);
7095
7096                         MT_BUG_ON(mas->tree, !entry);
7097                 }
7098
7099                 if (prev_piv > piv) {
7100                         pr_err("%p[%u] piv %lu < prev_piv %lu\n",
7101                                 mas_mn(mas), i, piv, prev_piv);
7102                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < prev_piv);
7103                 }
7104
7105                 if (piv < mas->min) {
7106                         pr_err("%p[%u] %lu < %lu\n", mas_mn(mas), i,
7107                                 piv, mas->min);
7108                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv < mas->min);
7109                 }
7110                 if (piv > mas->max) {
7111                         pr_err("%p[%u] %lu > %lu\n", mas_mn(mas), i,
7112                                 piv, mas->max);
7113                         MT_BUG_ON(mas->tree, piv > mas->max);
7114                 }
7115                 prev_piv = piv;
7116                 if (piv == mas->max)
7117                         break;
7118         }
7119         for (i += 1; i < mt_slots[type]; i++) {
7120                 void *entry = mas_slot(mas, slots, i);
7121
7122                 if (entry && (i != mt_slots[type] - 1)) {
7123                         pr_err("%p[%u] should not have entry %p\n", mas_mn(mas),
7124                                i, entry);
7125                         MT_BUG_ON(mas->tree, entry != NULL);
7126                 }
7127
7128                 if (i < mt_pivots[type]) {
7129                         unsigned long piv = pivots[i];
7130
7131                         if (!piv)
7132                                 continue;
7133
7134                         pr_err("%p[%u] should not have piv %lu\n",
7135                                mas_mn(mas), i, piv);
7136                         MT_BUG_ON(mas->tree, i < mt_pivots[type] - 1);
7137                 }
7138         }
7139 }
7140
7141 static void mt_validate_nulls(struct maple_tree *mt)
7142 {
7143         void *entry, *last = (void *)1;
7144         unsigned char offset = 0;
7145         void __rcu **slots;
7146         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7147
7148         mas_start(&mas);
7149         if (mas_is_none(&mas) || (mas.node == MAS_ROOT))
7150                 return;
7151
7152         while (!mte_is_leaf(mas.node))
7153                 mas_descend(&mas);
7154
7155         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node), mte_node_type(mas.node));
7156         do {
7157                 entry = mas_slot(&mas, slots, offset);
7158                 if (!last && !entry) {
7159                         pr_err("Sequential nulls end at %p[%u]\n",
7160                                 mas_mn(&mas), offset);
7161                 }
7162                 MT_BUG_ON(mt, !last && !entry);
7163                 last = entry;
7164                 if (offset == mas_data_end(&mas)) {
7165                         mas_next_node(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX);
7166                         if (mas_is_none(&mas))
7167                                 return;
7168                         offset = 0;
7169                         slots = ma_slots(mte_to_node(mas.node),
7170                                          mte_node_type(mas.node));
7171                 } else {
7172                         offset++;
7173                 }
7174
7175         } while (!mas_is_none(&mas));
7176 }
7177
7178 /*
7179  * validate a maple tree by checking:
7180  * 1. The limits (pivots are within mas->min to mas->max)
7181  * 2. The gap is correctly set in the parents
7182  */
7183 void mt_validate(struct maple_tree *mt)
7184 {
7185         unsigned char end;
7186
7187         MA_STATE(mas, mt, 0, 0);
7188         rcu_read_lock();
7189         mas_start(&mas);
7190         if (!mas_searchable(&mas))
7191                 goto done;
7192
7193         mas_first_entry(&mas, mas_mn(&mas), ULONG_MAX, mte_node_type(mas.node));
7194         while (!mas_is_none(&mas)) {
7195                 MT_BUG_ON(mas.tree, mte_dead_node(mas.node));
7196                 if (!mte_is_root(mas.node)) {
7197                         end = mas_data_end(&mas);
7198                         if ((end < mt_min_slot_count(mas.node)) &&
7199                             (mas.max != ULONG_MAX)) {
7200                                 pr_err("Invalid size %u of %p\n", end,
7201                                 mas_mn(&mas));
7202                                 MT_BUG_ON(mas.tree, 1);
7203                         }
7204
7205                 }
7206                 mas_validate_parent_slot(&mas);
7207                 mas_validate_child_slot(&mas);
7208                 mas_validate_limits(&mas);
7209                 if (mt_is_alloc(mt))
7210                         mas_validate_gaps(&mas);
7211                 mas_dfs_postorder(&mas, ULONG_MAX);
7212         }
7213         mt_validate_nulls(mt);
7214 done:
7215         rcu_read_unlock();
7216
7217 }
7218 EXPORT_SYMBOL_GPL(mt_validate);
7219
7220 #endif /* CONFIG_DEBUG_MAPLE_TREE */